กลิตเตอร์นี้ได้สีมาจากพืช ไม่ใช่พลาสติกสังเคราะห์

สิ่งที่แวววาวไม่เขียว เม็ดสีแวววาวและชิมเมอร์มักทำจากสารประกอบที่เป็นพิษหรือไมโครพลาสติก แต่กลิตเตอร์รูปแบบใหม่สามารถเปลี่ยนสิ่งนั้นได้

 

แววนี้ไม่เป็นพิษและย่อยสลายได้ทางชีวภาพ มันถูกสร้างขึ้นโดยใช้เซลลูโลสซึ่งพบได้ในพืช เซลลูโลสสร้างโครงสร้างเล็กๆ ที่สะท้อนแสงเฉพาะช่วงความยาวคลื่นของแสง ที่ก่อให้เกิดสีสันของโครงสร้างที่สดใส

กลิตเตอร์จากพืชดังกล่าวสามารถทำให้งานศิลปะและงานฝีมือเป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อมมากขึ้น นอกจากนี้ยังสามารถใช้ทำเม็ดสีมันวาวสำหรับสี แต่งหน้า หรือบรรจุภัณฑ์ นักวิจัยอธิบายความแวววาว 11 พฤศจิกายนใน Nature Materials

 

แรงบันดาลใจของพวกเขามาจากพืชแอฟริกัน Pollia condensata มันเติบโตผลไม้สีฟ้าสีรุ้งสดใส พวกเขาเป็นที่รู้จักในฐานะผลเบอร์รี่หินอ่อน ในผลเบอร์รี่เหล่านี้ เส้นใยเซลลูโลสสะท้อนแสงในลักษณะเฉพาะเพื่อสร้างเฉดสีฟ้าเมทัลลิก

 

“ฉันคิดว่าถ้าต้นไม้สามารถสร้างมันขึ้นมาได้ เราก็ควรจะทำมันได้” Silvia Vignolini กล่าว เธอเป็นนักเคมีที่มหาวิทยาลัยเคมบริดจ์ นั่นอยู่ในอังกฤษ

เธอเป็นส่วนหนึ่งของทีมที่ทำส่วนผสมที่เป็นน้ำที่มีเส้นใยเซลลูโลส เส้นใยแต่ละเส้นเป็นเหมือนแท่งเล็กๆ ทีมงานเทของเหลวลงบนแผ่นพลาสติก เมื่อของเหลวแห้งกลายเป็นฟิล์ม เส้นใยเซลลูโลสจะจับตัวเป็นโครงสร้างที่มีรูปร่างคล้ายบันไดเวียน การปรับความชันของบันไดเหล่านั้นทำให้ความยาวคลื่นของแสงที่โครงสร้างเซลลูโลสสะท้อนเปลี่ยนไป ในทางกลับกัน สีของหนังก็เปลี่ยนไป

 

เช่นเดียวกับตัวละครในเทพนิยายที่ปั่นฟางให้เป็นสีทอง นักวิจัยได้เปลี่ยนสารละลายจากพืชเป็นริบบิ้นยาวแวววาว ริบบิ้นเหล่านั้นมีสีรุ้งเต็มไปหมด เมื่อลอกออกจากแท่นพลาสติกแล้ว ริบบิ้นก็สามารถบดเป็นกากเพชรได้

“คุณสามารถใช้เซลลูโลสชนิดใดก็ได้” Vignolini กล่าว ทีมของเธอใช้เซลลูโลสจากเยื่อไม้ แต่เซลลูโลสยังพบได้ในเปลือกผลไม้ นอกจากนี้ยังสามารถนำมาจากเส้นใยฝ้ายที่เหลือจากการผลิตสิ่งทอ

 

นักวิจัยจำเป็นต้องทดสอบผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมของแววใหม่ของพวกเขา แต่ Vignolini หวังว่าวัสดุธรรมชาติจะมีอนาคตที่สดใส

 

วิธีใหม่ในการผลิตพลาสติกสามารถป้องกันไม่ให้ทิ้งขยะในทะเล

นักเคมีใช้เวลาตลอดศตวรรษที่ผ่านมาพยายามทำพลาสติกที่จะสลายตัวในน้ำทะเล อย่างที่เป็นอยู่ พลาสติกส่วนใหญ่ดูเหมือนจะใช้เวลาหลายศตวรรษในการย่อยสลายอย่างสมบูรณ์ในมหาสมุทร นั่นเป็นเหตุผลหนึ่งที่พลาสติกคิดเป็น 80 เปอร์เซ็นต์ของขยะในมหาสมุทร แต่นั่นอาจเปลี่ยนแปลงได้ นักวิทยาศาสตร์เพิ่งออกแบบพลาสติกชนิดใหม่ที่สามารถสลายตัวในน้ำทะเลได้ภายในไม่กี่สัปดาห์ ไม่ใช่หลายสิบปีหรือนานกว่านั้น

ย้อนกลับไปในช่วงทศวรรษที่ 1930 นักวิทยาศาสตร์ได้สร้างพลาสติกที่ได้รับความนิยมในขณะนี้จากแป้งข้าวโพดและมันฝรั่ง เป็นที่รู้จักกันในชื่อ polylactide หรือ PLA มันคือพอลิเมอร์ ซึ่งเป็นโมเลกุลที่ทำขึ้นโดยการเชื่อมโยงหน่วยการสร้างหลายๆ แบบที่เรียกว่าโมโนเมอร์เข้าด้วยกันเป็นสายยาว นักวิทยาศาสตร์หวังว่า PLA จะสลายตัวอย่างรวดเร็วในสิ่งแวดล้อม และในบางแห่ง เช่น หลุมปุ๋ยหมักก็มี แต่ไม่ใช่ในน้ำทะเล แม้จะอยู่ในน้ำทะเลเป็นเวลาสามปี PLA ยังคงไม่เปลี่ยนแปลงส่วนใหญ่

 

Timo Rheinberger เป็นนักศึกษาระดับปริญญาเอกที่มหาวิทยาลัย Twente ในประเทศเนเธอร์แลนด์ งานของเขาเกี่ยวกับโพลีเมอร์มุ่งเน้นไปที่การส่งเสริมการสลายของ PLA เป็นส่วนหนึ่งของงานนั้น เขาได้เป็นส่วนหนึ่งของทีมที่เพิ่งเพิ่มจุดแตกหักที่ได้รับแรงบันดาลใจจากชีววิทยาให้กับ PLA พวกเขาวางจุดแตกหักเหล่านี้ไว้ในที่ที่โมโนเมอร์ในโมเลกุลของ PLA เชื่อมโยงกัน

 

พวกเขาทำให้ลิงก์ที่เชื่อมโมโนเมอร์ของ PLA ลดลงถึง 15 เปอร์เซ็นต์ จากนั้นพวกเขาก็แช่ตัวอย่างในน้ำทะเลเทียมและวัดว่า PLA เวอร์ชันที่ปรับแต่งเหล่านี้พังได้เร็วแค่ไหน ผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้ายที่คาดว่าจะเกิดจากการสลายของ PLA คือโมเลกุลขนาดเล็กที่เรียกว่ากรดแลคติก ดังนั้นพวกเขาจึงทดสอบด้วย

ตามที่ทีมหวังไว้ น้ำทะเลโจมตีจุดเชื่อมต่อที่อ่อนแอระหว่างโมโนเมอร์ ฉีกสายโซ่โพลีเมอร์ออกจากกัน ยิ่งนักวิจัยเพิ่มจุดแตกหักลงในพอลิเมอร์มากเท่าใด PLA ก็จะยิ่งสลายเร็วขึ้นเท่านั้น

 

เมื่อพวกเขาลดการเชื่อมโยงโมโนเมอร์ของ PLA ลง 15 เปอร์เซ็นต์ พอลิเมอร์สลายตัวทั้งหมดภายในเวลาเพียงสองสัปดาห์ เมื่อพวกเขาทำให้ลิงก์อ่อนแอลงเพียง 3 เปอร์เซ็นต์ การแยกย่อยใช้เวลาประมาณ 2 ปี สิ่งนี้ชี้ให้เห็นว่าทีมสามารถออกแบบว่า PLA จะสลายตัวในน้ำได้เร็วเพียงใดโดยปรับจำนวนลิงก์ที่อ่อนแอลง

 

นักวิจัยได้แบ่งปันผลงานของพวกเขาในวันที่ 4 ตุลาคมในวารสาร American Chemical Society Rheinberger กล่าวว่านี่เป็น “เอกสารฉบับแรกที่พิจารณาการเร่งการสลายตัวของ PLA ในน้ำทะเลในระดับโมเลกุล”

ยืมมาจากพันธุกรรม

คิดว่าโมเลกุลของ PLA เป็นสร้อยคอไข่มุก โดยที่ไข่มุกแต่ละเม็ดเป็นโมโนเมอร์ โดยปกติไข่มุกเหล่านั้นจะเชื่อมติดกันอย่างแน่นหนา นั่นเป็นเหตุผลที่ PLA ปกติต่อต้านการพังทลาย แต่ด้วยปฏิกิริยาเคมีที่ถูกต้อง ไข่มุกเหล่านี้สามารถแยกออกได้

 

นักเคมีคนอื่นๆ พยายามแยก PLA โดยเปลี่ยนโมโนเมอร์ของ PLA ออกเป็นประเภทอื่นที่อ่อนแอกว่า นักเคมียังพยายามผสม PLA บริสุทธิ์กับสารอื่นๆ — วัสดุที่ย่อยสลายได้ในสิ่งแวดล้อม ตัวอย่าง ได้แก่ เส้นใยจากพืช เช่น แฟลกซ์หรือป่าน

 

ตอนแรกดูเหมือนว่าจะได้ผล “เส้นใยเสื่อมโทรม” Rheinberger กล่าว “และโครงสร้างก็อ่อนแอและแตกสลาย” แต่ PLA เองก็ไม่ได้ลดระดับลง เขากล่าวเสริม โพลีเมอร์ยังคงไม่บุบสลาย

 

นั่นคือตอนที่กลุ่มของเขาตัดสินใจเปลี่ยนแปลงการเชื่อมโยงระหว่างโมโนเมอร์ แรงบันดาลใจในการทำสิ่งนี้มาจากพันธุกรรม

 

สิ่งมีชีวิตทั้งหมดมี DNA และ RNA โมเลกุลเหล่านี้ร่วมกันสร้างและดำเนินการกับสิ่งมีชีวิต DNA เก็บคำแนะนำ RNA ใช้คำสั่งเหล่านั้นเพื่อสร้างสิ่งต่างๆ เช่นเดียวกับ PLA ทั้งคู่เป็นโพลีเมอร์ แต่พวกมันทำมาจากโมโนเมอร์ที่แตกต่างกัน

 

ในฐานะที่เป็นคู่มือคำสั่งขั้นสูงสุด ดีเอ็นเอถูกสร้างขึ้นมาให้คงทน อาร์เอ็นเอไม่ได้ โมเลกุลของมัน “มีอายุสั้น” Rheinberger กล่าว โมเลกุล RNA แต่ละตัวถูกสร้างขึ้นมาเพื่องานเดียว เมื่อเสร็จแล้ว RNA จะแตกตัว ทำให้โมโนเมอร์ของมันถูกปลดปล่อยออกมาเพื่อนำกลับมาใช้ใหม่

 

โมโนเมอร์เหล่านี้ประกอบด้วยอะตอมของออกซิเจนและไฮโดรเจนที่เรียกว่าไฮดรอกซิลมากกว่ากลุ่มดีเอ็นเอ นั่นเป็นสิ่งสำคัญ ไฮดรอกซิลเหล่านี้เป็นจุดเริ่มต้นของการสลายตัวของอาร์เอ็นเอ ไฮดรอกซิลดึงดูดน้ำ ทำให้โมเลกุลของน้ำโจมตีโมเลกุลอาร์เอ็นเอได้ง่ายขึ้น ไฮดรอกซิลมากขึ้นหมายถึงการสลายตัวเร็วขึ้น

Rheinberger และทีมของเขาคัดลอกส่วนที่ประกอบด้วยไฮดรอกซิลของ RNA และใช้เพื่อเชื่อมโยงโมโนเมอร์ของ PLA บางตัว

 

ส่วนที่มีไฮดรอกซิลของอาร์เอ็นเอนั้นไม่ใช่โมโนเมอร์อาร์เอ็นเอทั้งหมด โมโนเมอร์ RNA แต่ละตัวมี “วงแหวนน้ำตาล” ห้าด้านและกลุ่มอะตอมที่เรียกว่า “ฟอสเฟต” เพื่อให้ได้ชิ้นส่วนที่ประกอบด้วยไฮดรอกซิล “เราแค่เอาฟอสเฟตและพันธะสามอันของวงแหวนน้ำตาล” Rheinberger กล่าว จุดแตกหักได้ชื่อมาจากฟอสเฟตนั้น พวกเขาเรียกว่าการเชื่อมโยงฟอสโฟเอสเทอร์ (Foss-foh-ES-tur)

 

อะไรจะเกิดขึ้นต่อไป?

Mehlika Karamanlioglu สอนวิศวกรรมชีวการแพทย์ที่มหาวิทยาลัย Istanbul Gelisim โดยอยู่ในตุรกี ทางตะวันออกของอิตาลีและบัลแกเรีย เธอเองก็ได้ศึกษาการสลายสิ่งแวดล้อมของ PLA ด้วย “นี่เป็นแนวทางใหม่” เธอกล่าวถึงเทคนิคของชาวดัตช์ Karamanlioglu กล่าวว่าการศึกษาของพวกเขายังเป็น “การศึกษาเบื้องต้น” การทดสอบเพิ่มเติมจะต้องปฏิบัติตาม นักวิทยาศาสตร์ต้องการทราบว่าจุดแข็งของ PLA ใหม่นั้นเป็นอย่างไรเมื่อเปรียบเทียบกับ PLA แบบเก่า

 

Rheinberger เห็นด้วย “คุณต้องการสื่อจำนวนมากเพื่อเริ่มการศึกษาเหล่านั้น” เขากล่าวเสริม และจนถึงตอนนี้ ทีมของเขาได้สร้าง PLA ที่ดัดแปลงเพียงเล็กน้อยเท่านั้น

Karamanlioglu ตั้งข้อสังเกตว่าทีมดัตช์ยังได้ทดสอบการสลายตัวของ PLA ในน้ำทะเลเทียม “ฉันสงสัยว่าพวกเขาตรวจสอบ [น้ำ] เพื่อหาสิ่งปนเปื้อนหรือไม่” เธอกล่าวเสริม หากปนเปื้อนด้วยจุลินทรีย์ จุลินทรีย์เหล่านั้นอาจผลิตโมเลกุลที่เรียกว่าเอนไซม์ที่เร่งการย่อยสลายของ PLA

 

วันหนึ่งถ้วยและช้อนส้อมที่ใช้แล้วทิ้งอาจทำมาจาก PLA ใหม่ ตามทฤษฎีแล้ว พลาสติกชนิดใหม่นี้สามารถแทนที่ PLA แบบเก่า รวมถึงประเภทที่ใช้ในเครื่องพิมพ์ 3 มิติจำนวนมาก และบางทีนักวิทยาศาสตร์อาจเพิ่มจุดแตกหักที่ได้รับแรงบันดาลใจจาก RNA ให้กับโพลีเมอร์พลาสติกชนิดอื่นๆ ได้เช่นกัน

 

ที่อื่นที่ PLA ใหม่อาจพิสูจน์ได้ว่ามีประโยชน์ Karamanlioglu กล่าวว่าอยู่ใน biomedicine ได้นำ PLA มาทำเป็นด้ายเย็บแผลแล้ว เย็บแผลและรากฟันเทียมทางการแพทย์ต้องไฮโดรไลซ์ ความหมายคือ ละลาย “บางครั้ง คุณไม่ต้องการให้รากฟันเทียมถูกไฮโดรไลซ์อย่างรวดเร็ว” เธอกล่าว บางทีจุดแตกหักที่ได้รับแรงบันดาลใจจากอาร์เอ็นเออาจเป็นเครื่องมือใหม่ในการปรับแต่งว่ารากฟันเทียมทางการแพทย์เหล่านี้จะพังได้เร็วแค่ไหน

สามารถอัพเดตข่าวสารเรื่องราวต่างๆได้ที่ nagasaki-romen.com