诈骗氨基酸和肽中科院团队乐成研发可堆肥降解的生物玻璃

　　其原质地是丰厚的自然资源，如石灰石（氧化钙）、纯碱（碳酸钠）和石英砂（二氧化硅）；不妨无穷次汲取、100% 利用；与煤油的产物之塑料比较，其临盆历程和废弃后对境况的感导也小得多。

　　但浩大的需求导致了无法忽视的情况问题：采砂糟蹋了鱼类、鸟类和海豹生计的沙洲；沙子疏浚导致海滩退缩，甚至导致桥梁倒塌；窑炉多量耗损能源、排放温室气体；由于重量的分化，玻璃的运输也比塑料更耗能；本质中，实在被领受的玻璃尚有几许呢......而玻璃在自然界的分歧，须要上百万年。

　　酷寒、巩固，务必的高温制备历程，玻璃的性子也许令人难以将其和生物材料相干在全数。可是，近日，中国科学院进程工程探寻所研商员闫学海课题组在Science Advances宣布的“Biomolecular glass with amino acid and peptide nanoarchitectonics”一文，报说了愚弄氨基酸和肽，也可制成可生物降解的玻璃。

　　氨基酸和肽是生物体中丰厚的生物分子，已宽阔用于开发具有效力性的纳米布局质量。这种环保材料可在生态系统中循环。但其性子却与玻璃进出甚远。

　　玻璃是一种非晶态固体，经历在高于其熔解温度（Tm）的高温下加热，而后快快冷却（淬火）形成，原由厚实快的冷却也许防卫晶体变成。然而，天然氨基酸和肽的热稳固性较差，在接近 Tm 的高温下方便瓦解成胺和二氧化碳。是以，玻璃不能直接经历这些天然生物分子制成。

　　之前的研商注释，氨基酸和肽在末端被疏水基团化学点缀时，能够明显进取其热宁静性。受此开拓，研究人员对面对氨基酸和肽进行改性。

　　为了禁止分子分化，探究人员运用了 Ac-、Fmoc-和 Cbz-基团对一系列氨基酸和肽举行了化学妆点。加热后，随机遴选的天然氨基酸，网罗谷氨酰胺（Q）、组氨酸（H）、苯丙氨酸（F）和酪氨酸（Y），发现浸量耗费大于 15%，而缬氨酸（V）和亮氨酸（L）完全分歧，在温度为 Tm 时耗损大于90%。

　　最后注解，这些改性分子的 Tm 值远低于瓦解温度。生物分子化闭物在瓦解前的胜利融化无疑是生物分子玻璃制备的一个打垮。

　　接下来，经过在惰性气体中以 10 K/min 的加热和冷却快率践诺次序加热和淬火规律，这些被掩饰的氨基酸和肽获胜酿成了生物分子玻璃。随后评估了生物分子玻璃的玻璃形成气力（GFA）和性能，征采与玻璃化转折关联的动力学和热力学参数。

　　在紫外（UV）光到可见光（200 至 800nm）和近红外（NIR）（800 至 3000nm）区域的透射光谱说明，这些玻璃表现出杰出的光学职能（简陋 90% 的透射率），优于平常生意照明运用中使用的玻璃（平均 80%）。与碳量子点（CQD）和染料联结，生物分子还能够变成一系列荧光的有色玻璃。

　　▲图 玻璃在紫外-可见光区域（左）和近红外地域（右）的透射光谱（泉源：[1]）

　　▲图 在波长为 365nm 的紫外光激劝下，玻璃会发出分化的荧光（原故：[1]）

　　该生物分子玻璃还具有精良的呆滞机能和圆活的加工性。商讨人员用商用生物 3D 打印机打印了“CAS”，应用特定的模具博得了一系列模样的玻璃。

　　为了确定生物分子玻璃是否环保，切磋人员举行了体外和体内生物降解尝试以及堆肥实验。以上终末都证明这种玻璃不但具有生物可降解性，还在小鼠体内显露出特出的生物相容性和生物安宁性。