Нанотехнологическое сообщество Нанометр, все о нанотехнологиях
на первую страницу Новости Публикации Библиотека Галерея Сообщество Объявления Олимпиада ABC О проекте
 
  регистрация
помощь
 
Потеря массы для чистого ПГБ и для композита при 20°С.
Изображения поверхности образцов ПГБ и композита после биодеградации.

Биодеградируемые нанокомпозиты

Ключевые слова:  биодеградация, защита окружающей среды, нанокомпозит, периодика

Опубликовал(а):  Трусов Л. А.

10 декабря 2007

Проблема переработки пластиков с каждым годом становится всё острее, поэтому ученые во всем мире прилагают много усилий для разработки биоразлагаемых полимеров. Однако повышение способности к "естественной утилизации" зачастую сопровождается значительным ухудшением эксплуатационных характеристик материалов.

Главный претендент на роль биоразлагаемого полимера номер один - это полигидроксибутират (ПГБ). Этот полимер вырабатывается рядом микроорганизмов, поэтому в природе существует естественный цикл его "переработки". В литературе в последнее время можно встретить множество идей, как данный полимер может быть использован для создания многоцелевых экологически безвредных пластиков. Однако многие свойства немодифицированного ПГБ – термическая стабильность, газопроницаемость, растворимость – слишком сильно для многих применений уступают "экологически вредным" аналогам.

Исследователи из Корнельского университета (США) разработали биодеградируемые нанокомпозиты на основе ПГБ и слоистых силикатов (органически модифицированных наноглин). Как и следовало ожидать, термические и механические свойства таких композитов заметно лучше, чем у чистого полимера. Но и это еще не все: оказалось, что и разлагаются такие композиты легче и быстрее.

Изучение биодеградации образцов композитов проводилось в органическом компосте при влажности 85% и температурах 20 и 60°С. Оказалось, что композит разлагается быстрее, и за 7 недель потеря массы достигает почти 100%, в то время как для чистого ПГБ максимальная потеря массы в тех же условиях составляет лишь 70%. С повышением температуры скорость биодеградации снижается. Разложение протекает в две стадии – сначала полимер гидролизуется, образуя малые олигомеры, которые потом пожираются микроорганизмами. Чем меньше степень кристалличности, тем быстрее деградирует полимер. Неорганические же наночастицы служат центрами зародышеобразования для полимера, и их присутствие приводит к образованию кристаллитов меньших размеров. Этим и объясняется более эффективное разложение композитов по сравнению с чистым полимером.

Работа «New Biodegradable Polyhydroxybutyrate/Layered Silicate Nanocomposites» была опубликована в журнале Biomacromolecules.


Источник: ACS Publications



Комментарии
А на какие мономеры разлагается этот полимер, который с таким удовольствия едят редуценты?
На гидроксимасляную кислоту. Если гамма-гидроксимасляную - то воспроизводить опыт не рекомендую, она числится в списках прекурсоров.

----- органически модифицированных наноглин -----

Ага, и нанопеска, и нанощебёнки...

----- Изучение биодеградации образцов композитов проводилось в органическом компосте при влажности 85% и температурах 20 и 60°С. -----

Класс Много ли организмов хорошо себя чувствуют при 60°С? Неудивительно, что скорость биодеградации меньше.

----- Неорганические же наночастицы служат центрами зародышеобразования для полимера, и их присутствие приводит к образованию кристаллитов меньших размеров. Этим и объясняется более эффективное разложение композитов по сравнению с чистым полимером. ------

А аморфный полимер получить слабо? Тогда кристаллитов нет вовсе и скорость разложения должна быть максимальной. Что касается скорости биодеградации - то она вообще может быть одинаковой. Просто в композите на 100г материала приходится 30г глины и 70г полимера. Чистый полимер - 100г. Итого, за одинаковое время съедается по 70г полимера, но для композита это означает полный распад.
---Класс Много ли организмов хорошо себя чувствуют при 60°С? Неудивительно, что скорость биодеградации меньше.----

Есть такие. Называются термофильные археи, живут в горячих источниках и у черных курильщиков на дне океана. Температура 95 градусов для них вполне пригодна, при том, что порог денатурации нормальных белков градусов 55-70. Кстати, всем известный ПЦР метод использует полимеразу из этих организмов, которая отлично работает после 30 циклов в 95 градусов.
Чулин Андрей Владимирович, 11 декабря 2007 01:33 
Хм! Модифицированный ПГБ, говорите? Ну-ну...
А диарея, не замучает?
----- Кстати, всем известный ПЦР метод использует полимеразу из этих организмов, которая отлично работает после 30 циклов в 95 градусов. -----

Всё верно. Thermus aquaticus, если мне склероз не изменяет. Вот только большинство биотехнологических процессов проводят почему-то при температурах не более 40 градусов. Да и активность полимеразы потихоньку падает. Потеря половины активности - по-моему за 45 минут.

---- А диарея, не замучает? ----

А при чём тут диарея?
Трусов Л. А., 11 декабря 2007 11:00 
>> в композите на 100г материала приходится 30г глины и 70г полимера

всё было бы так просто, но там 2% глин.

>> Много ли организмов хорошо себя чувствуют при 60°С?

там так и написано - мало.

>> А аморфный полимер получить слабо?

видимо, в этом и проблема.
о чём собственно спор?!о том, что где-то есть два живых организма, которые могут выдержать и температуру, и кисловатую немного среду, и всё что угодно...но! это где-то там глубоко и далеко...давйте просто сравним число видов, численность (если больше нравиться)...и поймём наконец-то, что это исключение из правил...
Трусов Л. А., 11 декабря 2007 17:18 
а давайте не будем писать ерунду и все-таки поищем в гугле, кто обычно ест PHB?
Вообще-то, не надо быть экстремалофилом, чтобы жить "в органическом компосте при влажности 85% и температурах 20 и 60°С". Тем более что так как "с повышением температуры скорость биодеградации снижается", то 60 градусов вообще особо не требуется для достижения цели, и поэтому непонятно, кто с кем несогласен.

Для того чтобы оставить комментарий или оценить данную публикацию Вам необходимо войти на сайт под своим логином и паролем. Зарегистрироваться можно здесь

 

Доменная паутина
Доменная паутина

Перст-дайджест
В новом выпуске бюллетеня «ПерсТ»: Броуновское движение скирмионов.Растягиваем графен правильно. Красное вино, кофе и чай помогают создавать материалы для гибкой носимой электроники. Металлическая природа кремния и углерода.

К 2023 году российские химики могут занять 4-е место в мире
Эксперты отметили рост числа научных публикаций отечественных ученых и сообщили, что к 2023 году российские химики могут занять 4-е место в мире по публикационной активности.
27 – 29 ноября в рамках юбилейных мероприятий Химического факультета МГУ и торжественной церемонии закрытия Международного года Периодической таблицы химических элементов эксперты подвели итоги 2019 г.

Итоги Менделеевского Года
28 ноября в Фундаментальной библиотеке МГУ состоялось торжественное закрытие Международного года Периодической таблицы химических элементов Д.И.Менделеева.

Константин Жижин, член-корреспондент РАН: «Бор безграничен»
Наталия Лескова
Беседа с К.Ю. Жижиным, заместителем директора Института общей и неорганической химии им. Н.С. Курнакова по научной работе, главным научным сотрудником лаборатории химии легких элементов и кластеров.

Мембраны правят миром
Коллектив авторов, Гудилин Е.А.
Ученые МГУ за счет детального изучения структурных и морфологических характеристик материалов на основе оксида графена и 2D-карбидов титана, а также моделирования их свойств, улучшили методы создания мембран для широкого круга практических применений.

Лекция про Дмитрия Ивановича и Наномир на Фестивале науки
Е.А.Гудилин и др., Фестиваль науки
В дни Фестиваля науки «NAUKA 0+» на Химическом факультете МГУ ведущие ученые познакомили слушателей с самыми современными достижениями химии. Ниже приводится небольшой фоторепортаж 1 дня и расписание лекций.

Технонано

Технопредпринимательство - идея, которая принесет свои плоды при бережном культивировании и взращивании. И наша наноолимпиада, и Наноград от Школьной Лиги РОСНАНО, и проект Стемфорд, и другие замечательные инициативы - важные шаги на пути реализации этой и других идей, связанных с развитием новых высоких технологий в нашей стране и привлечением молодых талантов в эту вполне стратегическую область. Ниже приведен небольшой опрос, который позволит и нам, и вам понять, а что все же значит этот модный термин, и какова его суть.

Технопредпринимательство на марше

Мы традиционно просим вас высказать свои краткие суждения по вопросу технопредпринимательства и проектной деятельности школьников. Для нас очевидно, что под технопредпринимательством и под проектной деятельностью школьников каждый понимает свое, но нам интересно ваше мнение, заодно вы сможете увидеть по мере прохождения опроса, насколько оно совпадает или отличается от мнения остальных. Ждем ваших ответов!

О наноолимпиаде замолвите слово...

Прошла XII Всероссийская олимпиада "Нанотехнологии - прорыв в Будущее!" Мы надеемся, что нам для улучшения организации последующих наноолимпиад поможет электронное анкетирование. Мы ждем Ваших замечаний, пожеланий, предложений. Спасибо заранее!



 
Сайт создан в 2006 году совместными усилиями группы сотрудников и выпускников ФНМ МГУ.
Сайт модернизирован для ресурсной поддержки проектной деятельности учащихся в рамках ГК 16.647.12.2059 (МОН РФ)
Частичное или полное копирование материалов сайта возможно. Но прежде чем это делать ознакомьтесь с инструкцией.