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(guó)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(guò)控制能量的輸入來(lái)控制分子的降解時(shí)間，讓其在預(yù)設(shè)好的時(shí)間自動(dòng)消失。

據(jù)了解，影響這種分子材料性能的兩個(gè)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(chǎng)，通?，F(xiàn)在的處理方式是將其燃燒成灰，或者將其分類(lèi)回收，但這些方法都浪費(fèi)了大量的材料和能量。對(duì)此，研究人員Job Boekhoven說(shuō)道：“自然中的物質(zhì)降解后的分子結(jié)構(gòu)是不會(huì)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(guò)一種共價(jià)鍵來(lái)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(wú)法破碎的堅(jiān)韌的碳鍵，這也就是塑料不會(huì)生物降解的原因。

在自然界中，分子降解后會(huì)根據(jù)環(huán)境自己隨意重新組合，進(jìn)一步從微觀來(lái)看，主要影響因素就是離子、范德華力或氫鍵之類(lèi)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(jiǎn)單膠體。其中，每一個(gè)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(huì)像一串珍珠排列在一起，因此研究人員可以在特定的時(shí)間下，通過(guò)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(lái)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(lái)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(gè)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(lái)保持分子的功能，沒(méi)有額外的能量，這些分子將最終自己解離并返回到更簡(jiǎn)單的狀態(tài)。

對(duì)此，Boekhoven解釋說(shuō)：“生物的細(xì)胞就需要不斷補(bǔ)給的能量和營(yíng)養(yǎng)來(lái)維持活著的狀態(tài)，否則，細(xì)胞最終會(huì)裂解成簡(jiǎn)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?cè)谀撤N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(cè)試了一種蓬松的結(jié)晶材料，通常是透明的，當(dāng)對(duì)該材料進(jìn)行加熱（即提供能量）時(shí)，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(huì)再次變得透明。

所以研究人員預(yù)計(jì)這種材料可以被用作完全可擦除的墨水。Boekhoven說(shuō)：“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?jiān)诩垘?、票?jù)和收據(jù)等方面的使用，以此來(lái)減少不可反復(fù)使用帶來(lái)的浪費(fèi)。”

此外，研究人員還測(cè)試了另一種材料，它由長(zhǎng)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(guò)控制能量來(lái)讓該材料自行消解。

Boekhoven還表示，這些材料目前還沒(méi)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(lái)，這類(lèi)材料的應(yīng)用，必將會(huì)讓生活更加綠色和環(huán)保。

最后，記得關(guān)注微信公眾號(hào)：鎂客網(wǎng)（im2maker），更多干貨在等你！