基于生命分子結(jié)構(gòu)上的自我修復(fù)，將讓生活更加環(huán)保。

近日，德國慕尼黑技術(shù)大學(xué)的科學(xué)家研究團(tuán)隊(duì)從生活中的可降解分子材料得到靈感，研制出了一種不需要回收的分子材料，并且他們可以通過控制能量的輸入來控制分子的降解時間，讓其在預(yù)設(shè)好的時間自動消失。

據(jù)了解，影響這種分子材料性能的兩個關(guān)鍵因素是結(jié)構(gòu)和能量。

結(jié)構(gòu)|化學(xué)鍵

在生活中，人們將廢舊物丟入垃圾填埋場，通?，F(xiàn)在的處理方式是將其燃燒成灰，或者將其分類回收，但這些方法都浪費(fèi)了大量的材料和能量。對此，研究人員Job Boekhoven說道：“自然中的物質(zhì)降解后的分子結(jié)構(gòu)是不會憑空消失的，主要原因在于不同的化學(xué)鍵。”

如大多數(shù)人造材料通過一種共價鍵來創(chuàng)造特殊的分子結(jié)構(gòu)，這種分子結(jié)構(gòu)中的原子可以共享電子，它們形成了細(xì)菌無法破碎的堅韌的碳鍵，這也就是塑料不會生物降解的原因。

在自然界中，分子降解后會根據(jù)環(huán)境自己隨意重新組合，進(jìn)一步從微觀來看，主要影響因素就是離子、范德華力或氫鍵之類的弱分子相互作用。

所以從微觀考慮，在分子結(jié)構(gòu)的選擇上，研究人員嘗試選擇了由小珠制成的簡單膠體。其中，每一個小珠的直徑大約為人頭發(fā)直徑的1%。隨著能量的持續(xù)輸入，這些微型珠子就會像一串珍珠排列在一起，因此研究人員可以在特定的時間下，通過控制能量的供給，按照一定的順序?qū)ζ溥M(jìn)行拆卸和組裝。

Boekhoven表示，這些材料可以被用來運(yùn)送藥物。如某些藥物需要避免與胃酸接觸，所以就可以用這種材料來包裹藥物，操控它們，設(shè)定其進(jìn)入腸道后分解，這樣就能保護(hù)藥物到達(dá)所需的位置。

能量|活著

影響剛剛消失分子去向的另一個關(guān)鍵因素：能量。因?yàn)榉肿咏Y(jié)構(gòu)的生命使用總是“不平衡”，所以需要不斷涌入的能量來保持分子的功能，沒有額外的能量，這些分子將最終自己解離并返回到更簡單的狀態(tài)。

對此，Boekhoven解釋說：“生物的細(xì)胞就需要不斷補(bǔ)給的能量和營養(yǎng)來維持活著的狀態(tài)，否則，細(xì)胞最終會裂解成簡單的構(gòu)建塊。”

如果這些物質(zhì)可以自我組裝和降解，并且它們需要能量輸入才能存在，那么它們在某種意義上是“活著”的。

因此，研究人員就希望在微少的能量供給情況下，快速重新組裝更復(fù)雜的結(jié)構(gòu)。這一操作本質(zhì)上可以看做是基于生命分子結(jié)構(gòu)上的一種自我修復(fù)。

應(yīng)用前景

研究人員測試了一種蓬松的結(jié)晶材料，通常是透明的，當(dāng)對該材料進(jìn)行加熱（即提供能量）時，該材料的表面就變得不透明。隨著熱能消失，變黑的材料又會再次變得透明。

所以研究人員預(yù)計這種材料可以被用作完全可擦除的墨水。Boekhoven說：“你可以預(yù)先設(shè)定好墨水的生命周期，這樣可以大大減少普通紙張在紙幣、票據(jù)和收據(jù)等方面的使用，以此來減少不可反復(fù)使用帶來的浪費(fèi)。”

此外，研究人員還測試了另一種材料，它由長纖維組成，該材料可以用于輔助人體組織移植物的固定到位。當(dāng)身體可以適應(yīng)移植接入的組織，醫(yī)生可以通過控制能量來讓該材料自行消解。

Boekhoven還表示，這些材料目前還沒有投入生產(chǎn)和應(yīng)用，研究人員正在尋找可以制造和復(fù)制粒子的必要成分。但未來，這類材料的應(yīng)用，必將會讓生活更加綠色和環(huán)保。

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