Группа итальянских ученых-материаловедов использовали кератин для создания биоразлагаемого пластика. В статье, опубликованной в журнале Matter, ученые рассказали, как соединили два хорошо известных метода обработки кератина для создания нового вида биопластика и предложили варианты его применения.
В течение последних нескольких лет ученые по всему миру призывали к поиску новых материалов, которые могли бы заменить синтетический пластик, который в природе не разлагается, распадается на микроскопические частицы, отравляющие все живое. Крошечные загрязняющие вещества были обнаружены практически в каждой экосистеме на планете и в организме каждого протестированного животного.
До сих пор не до конца ясен масштаб наносимого микропластиком вреда, но некоторые специалисты в области медицины предполагают, что он может быть причиной многих заболеваний и функциональных расстройств. В ответ на это по всему миру проводятся исследования в поисках новых способов производства пластика. В рамках этих исследований группа ученых из Италии нашла способ производить новый вид биопластика из кератина, который легко разлагается в естественной среде.
Кератин — это волокнистый белок, который естественным образом вырабатывается многими животными. Он является основным структурным компонентом таких частей тела, как копыта, рога, перья и шерсть. Кератин считали побочным продуктом животноводства и птицеводства и в основном использовали как добавку в удобрения. Были проведены исследования, направленные на поиск способов получения из него более полезных продуктов, но это оказалось слишком сложной задачей.
В ходе этого нового исследования научная группа обнаружила, что кератин можно использовать в качестве сырья для создания прочного биоразлагаемого пластика. Исследователи обратили внимание, что в прошлом из экстракта кератина получали длинные белковые нити. Это делается путем растворения шерсти и других содержащих кератин отходов животноводства в растворе мочевины и метабисульфита натрия. Предыдущие работы также показали, что кератиновая добавка может быть использована для образования в тиолах двойных углеродных связей — для этого требуется смешивание экстракта с полиэтиленгликолем и акрилатом соевого масла. Этот метод называется сопряженным присоединением по Михаэлю (Michael Addition).
Первооткрыватель метода американский химик Артур Михаэль в 1887 году провел реакцию этилового эфира 2-бромакриловый кислоты с диэтилмалонатом натрия с образованием производного циклопропана. Михаэль предположил, что эта реакция протекает как присоединение к двойной связи акриловой кислоты. Затем он подтвердил это предположение взаимодействием диэтилмалоната и этилового эфира коричной кислоты. Автор честно признал, что ориентировался на более ранние публикации 1884 года, но в них был показан лишь конкретный химический процесс без общеметодических выводов. На этом основании в органической химии реакции сопряженного соединения заслуженно носят имя Артура Михаэля.
Чтобы получить новый биопластик, исследователи провели экстракцию кератина из шерсти, сплели кератиновые нити, обработали их по Михаэлю. После очистки команда обнаружила, что полученный биопластик прекрасно подходит для формовки твердых изделий. Потребуется лишь провести дополнительные испытания, чтобы узнать больше о его свойствах, которые, как надеются ученые, позволят заменить им обычный пластик.
