过程工程所开发可生物降解及生物循环再利用的新型玻璃

氨基酸和肽是内源性生物分子，长期以来被认为是完全环保和可生物循环再利用的。近日，过程工程所闫学海研究员团队以氨基酸或肽衍生物为原料，开发出一种可生物降解、生物循环再利用的新型玻璃。这种生物分子玻璃，目前仍处于实验室研究阶段。上述研究成果发表于Science Advances（DOI: 10.1126/sciadv.add8105）。

玻璃在生活中无处不在，广泛应用于各个领域。然而，商用无机玻璃，以及聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）有机玻璃不可生物降解，长期存在于环境中将带来生态危害和社会负担。

研究人员将氨基酸或肽衍生物在惰性氛围内进行“熔融-淬火”处理，通过对加热和冷却速率的精确控制，在达到它们的分解温度之前，熔化为过冷液体，最终通过淬火形成玻璃，并有效地防止了结晶。该生物分子玻璃具有优异的玻璃成型能力和光学特性，并且适用于3D打印增材制造和模具浇筑。此外，与目前广泛使用的商用玻璃和塑料材料相比，生物分子玻璃表现出较高的生物相容性、生物可降解性和生物循环再利用特性。实验证实，生物分子玻璃能够被堆肥中的微生物降解和再利用。同时，将其植入小鼠模型皮下，也能逐渐被降解吸收。

图 利用模型浇筑的生物分子玻璃照片（上）；添加了荧光染料的生物分子玻璃照片（下）

研究工作得到国家自然科学基金和中科院项目的支持。