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小个子也有大用途——被你忽略的PHA

普拉司网 2021-07-20 浏览 +订阅
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现在生物降解塑料着实的热,相关信息铺天盖地,不过多数资料不是关于PBAT的就是关于PLA的。

这也难怪,根据欧洲生物塑料协会数据统计,2019年全球生物可降解塑料产能排名中PLA和PBAT位列前三。


资料来源:欧洲生物塑料协会,华经产业研究院整理

而我今天要谈的是那2%,PHA。

PHA如此之小,以至于被我们所忽略。

说它小,不只是在生物降解材料家族中人数少,还因为它的“父母”个头小。

“小小”的出身


PHA是完全由小小的微生物合成的一种生物基材料,肉眼不可见。PHA的研究,从1926年被一个叫Lemoigne的法国人发现而开始,他首次在巨大芽孢杆菌中发现了一种后来被命名为聚3-羟基丁酸(缩写为PHB,为PHA家族中的一员)的天然高分子。需特别注意,PHB是PHA家族中拥有“最”头衔最多的成员,如最早被发现(1926年被发现)、结构最简单、最常见(大部分天然的PHA都含有PHB的成分)等等。



在PHB被发现后的很长时间里,人们都以为PHA只能在少数相关的菌种中积累。但是,随着观察的深入,这种观点逐渐发生改变,成为了历史。首先,PHA在许多不同菌种中均有积累,例如球菌和杆菌,而且也没有微生物生理学的局限性,在其他细菌甚至蓝细菌和古细菌中都检测到PHA的积累。最新的统计认为,土壤中至少有30%的微生物能合成PHA。

所以,虽然PHA存在的场所是一个个小小的细菌,但它们广泛的存在于我们的世界中。

广泛的特性

作为一种天然的高分子材料,PHA当然具有常见高分子的基本特征,如热可塑性或可热加工性。同时,PHA还具有一些特殊的材料学特征,如:非线性光学活性、压电性、气体阻隔性等。

最重要的是,PHA作为一种生物材料,还具有非常重要的两大属性:

(1)良好的生物可降解性

(2)良好的生物相容性

生物可降解性是指材料可被环境中的微生物所降解,最终消失。可以理解为,PHA材料就是微生物的食物之一:当PHA被丢弃在环境中后,微生物将PHA一点一点吃掉,最终转化为自己的碳源和能量。需注意,PHA材料的降解速度与其种类和所处环境中微生物的种类和数量有关,一般认为堆肥降解的效果最佳。

生物相容性是指,被植入人体中后(人体某些组织病变或坏死时,需通过外科手术植入一些材料替换原来的组织),材料不会引起严重排异反应,而是可以与人体自身的组织和平相处。PHA就是生物相容性良好的材料的候选人之一。

大大的应用前景

正因为PHA有千奇百怪的支链,所以这一家族也汇集了众多的优良性能,其潜在的应用领域也是五花八门。目前已知的PHA可用于医疗、药物、化妆品等高附加值领域,也在环保包装材料、喷涂材料、衣料服装、器具类材料、电子通信、快速消费品、农业产品、自动化产品、化学介质等领域有广泛的应用前景。




来源:普拉司 秦风

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