合成生物催化剂 https://pubs.acs.org/doi/pdf/10.1021/jacs.1c07508

海洋塑料污染是一个世界性的挑战,有必要在生物可降解聚合物材料领域取得发展。聚乳酸(Polylactide,PLA)是一种有前途的生物可降解聚合物,可用于各种应用;然而,它具有非常缓慢的海水降解性,研究表明在海水中至少3年内没有降解的迹象。

来自荷兰特温特大学的Frederik R. Wurm团队,构立了第一个包含“断裂点”(一种RNA磷酸二酯类似物)的PLA衍生物库,获得在人工海水中从数年到数周不等的降解速度,其成果发表于近期的JACS,题目为“RNA-Inspired and Accelerated Degradation of Polylactide in Seawater”。作者受RNA通过分子内酯交换快速水解机制的启发,将具有与RNA磷酸酯断裂点相似的羟基乙氧基侧链安插到PLA主链中以加速其断链。为了实现PLA的定制降解率,作者制备了丙交酯与能够在海水中进行分子内酯交换的环状磷酸酯单体(2-(ethylene glycol vinyl ether)-1,3,2-dioxaphospholane 2-oxide,EVEP)的序列控制的共聚物。由于丙交酯的延长速率常数约比EVEP快80倍,通过将丙交酯连续添加到正在聚合的EVEP中,即可实现沿PLA链EVEP断裂点的均匀分布。在磷酸酯单元上的2-羟基乙氧基侧链释放后,浇铸聚合物薄膜并浸入人造海水中。根据磷酸酯断裂点的数量不同,在海水中的降解半衰期为2周到2年,都可完全降解为乳酸。

这个普适性的概念可以为其他降解缓慢的聚合物所借鉴,从而能够防止未来进一步的海洋污染。

(吴联 摘译)


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