微構工場成功合成高透明度PHA
已有人閱讀此文 - -
隨著環保問題日漸突出,可降解材料因可再生和環境友等優點受到廣泛關注。在碳中和目標下,可降解材料由于優異的碳減排能力,成為替代石化塑料的重要選擇。生物可降解材料已經應用于越來越多的領域。
但是,目前的各類可降解材料透明度普遍不高,在需要高透明性塑料的領域,如輸液管、透明包裝材料、食品包裝等領域受到很大限制。
近日,清華大學和微構工場以鹽單胞菌為底盤菌,通過開發二醇-PHA轉化平臺,合成了不同比例的多種新型PHA材料——P(53% 3HB-co-20% 4HB-co-27% 5HV),具有較高透明度。
圖 | 全新高透明度產品的透明性對比
左圖是普通生物降解材料,透明性較差,可模糊看到下面的文字;右圖是新型透明P(53% 3HB-co-20% 4HB-co-27% 5HV)材料,可以清晰看到下面文字。(來源:Metabolic Engineering)
這一技術突破,預計將產生廣泛的應用前景——當前可降解材料的透明度無法滿足對傳統塑料產品進行替代的原因之一即為透明度,未來高透明度的可降解塑料產品一旦得到應用,不僅將應用于被大量使用的日用品領域如飲料食品包裝,也將應用于太陽能電池包裝、頂膜、高端化妝品、隱形眼鏡,以及其他高端醫療如皮膚修復等場景。
圖 | 高透明度PHA產品應用場景
二醇-PHA轉化平臺發力誕生高透明度PHA
研究人員介紹,二醇合成PHA具有非常大的潛力。而且,二醇-PHA轉化平臺具有廣泛底物特異性,可在合成PHA多組分聚合物上發揮重要作用。
目前已經在發酵罐中產出含16.8%5HV比例的P3HB5HV,干重達到67.2 g/L。使用1,3-丙二醇、1,4-丁二醇、1,5-戊二醇的組合作為底物,可生產出含有3HP、4HB和5HV任意組合的共聚物,極大增加了現有PHA的類型和性能的新型材料。
如P(85% 3HB-co-15% 5HV)同時具備延展性和硬度,斷裂延伸率可到達1283%,楊氏模量為73.1MPa。
而生產出的P(53% 3HB-co-20% 4HB-co-27% 5HV)具有透明性、熱穩定性和延展性,可應用在柔性可穿戴設備領域,以及眾多對透明度需求高的應用場景。
優異透明性能帶來更多應用場景
當前,具有透明性的生物基塑料較少,透明的PHA有望進一步應用于包裝、日用品、醫療器械和光學設備上。
—— 醫療及美容應用場景
在高端醫療領域,可應用于對無毒、無“三致”(致癌、致畸、致基因突變)作用及透明度要求較高的醫療用品、醫用工程塑料如醫療器械塑料,如血袋、血液透析管路、呼吸面罩、吸氧管、輸液器和注射器等。
同時還有加工技術難度大、技術含量高、附加值高,并要求透明度高的醫用塑料制品,如人工肺-氧合器的變溫室、動脈血管出口、回收器動脈出口、心臟內吸引頭、主動脈插管、血液過濾器、透吸器、變溫器等。
圖 | 氧合器應用場景
此外,還有皮膚修復領域,如創面敷料;對高透光率、低雙折射、高折射率、柔軟而有彈性等要求較高的隱形眼鏡等。
—— 透明封裝材料
例如可應用于光電轉換類電子器領域如太陽能電池的封裝物,其對所用透明塑料的性能要求為:透光率高、耐磨性好、優異的密封性能,以及柔軟而富于彈性等,這些均是PHA材料可以實現的。
—— 日用品透明塑料
當前,透明塑料包裝的應用場景十分豐富,其要求材料的透明性較好、價格低、易成型加工。如當前不少餐飲品牌基于對產品展示、吸引消費者的需要,對食品飲料包裝透明度仍有較高的要求。
其他應用場景,還包括一些光學設備領域如光學異構體的分離等。

