2020年5月11日Journal of the American Chemical Society报道，天津大学和美国康奈尔大学的研究者合作将生物质（例如洋葱、鱼类和藻类）DNA转变为可生物降解的凝胶和塑料，用于制造日常塑料物品、粘合剂以及作为药物输送载体。
技术上，生物质已经可以被转化为可生物降解材料，但是纤维素等多糖被分解再重新合成聚合物的过程需要消耗大量能量。此次，研究团队开发一种一步交联方法来绕过分解合成过程，保持DNA聚合物性质而不破坏其化学键。大致过程是，研究人员从细菌、藻类、鲑鱼或苹果渣等生物质中提取DNA，将其溶解在溶剂中，用碱调节pH值，添加聚乙二醇二丙烯酸酯与DNA聚合物化学连接并形成水凝胶，最后将凝胶脱水生产较稠密的材料，例如塑料等。
由于不必对生物质DNA进行预处理，将DNA直接交联到塑料中的做法比常规合成方法简单易行，可以进行大规模地使用和生产。此外，研究人员还制造出了具有特殊性能的新材料，例如在-20℃以下仍保持活性的粘合剂、通过磁场操纵的生物基材料。除了生产可生物降解的塑料制品，水凝胶材料还适合作为药物载体，在特定环境下进行药物释放。
在目前的实验室环境下，该方法的转化成本约每克材料1美元，近90％的成本来自从生物质中提取DNA所需的乙醇。研究者估计，如果以工业规模生产，成本可以降低百倍甚至千倍。目前工业化的挑战在于获得足够量的生物质来提取其DNA，此外，研究人员仍在研究如何调控材料的使用寿命以及降解所需的时间。
吴晓燕 编译自https://news.cornell.edu/stories/2020/06/evergreen-idea-turns-biomass-dna-degradable-materials
原文链接：https://pubs.acs.org/doi/full/10.1021/jacs.0c02438
原文标题：Transformation of Biomass DNA into Biodegradable Materials from Gels to Plastics for Reducing Petrochemical Consumption
