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近期，Purdue大學(xué)的研究人員從植物的細(xì)胞壁中研究出了一種具有良好柔韌性、可降解的薄膜。該薄膜可用于食品包裝，繃帶、膠囊藥物、生物活性物質(zhì)或者農(nóng)業(yè)種植。主要研究人員食品科學(xué)家Srinivas Janaswamy 和Qin Xu通過對(duì)所得的細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)的材料進(jìn)行加工，使用氯化鋅溶解纖維素，之后加入鈣離子溶液從而得到理想的材料。
“我們正在尋找新的方法來改造和利用纖維素，纖維素作為一種價(jià)格便宜、使用廣泛的材料在食品、生物醫(yī)學(xué)和制藥中有著廣泛應(yīng)用，”Janaswamy 教授表示道(專業(yè)食品研究人員，項(xiàng)目的主要負(fù)責(zé)人)。與纖維素相比，塑料材料雖然有著廣泛的應(yīng)用，但是其對(duì)環(huán)境有較大的危害，因此纖維素的替代效果實(shí)際意義比較大，對(duì)于開發(fā)新的生物降解塑料提供了新的方向。
此外，因?yàn)槔w維素的含量豐富、具有可再生性、而且生物降解性較好，其可以用作石油的替代品。但是在科學(xué)家面前的是如何充分有效的利用纖維素，因?yàn)槔w維素其自身緊密相連的結(jié)構(gòu)和難溶性可以用作造紙、衣服、人造纖維等材料，但這種性質(zhì)對(duì)于薄膜來說則是不利的。
Janaswamy 和 Xu在實(shí)驗(yàn)室中進(jìn)行這個(gè)問題的研究，首先溶解纖維素，并添加氯化鋅，使得纖維素緊密的鋪展開來，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)水分的滲透和溶解。而通過添加鈣離子促進(jìn)纖維素網(wǎng)格結(jié)構(gòu)之間形成致密的納米纖維。這樣一來，鈣離子對(duì)于薄膜的拉伸強(qiáng)度可以提升到原來的2.5倍，在保留了纖維素的強(qiáng)度和生物降解性的同時(shí)，保持了其透明性和活性。
最重要的是氯化鋅在這個(gè)過程中可以實(shí)現(xiàn)循環(huán)利用，因此這種技術(shù)相比于傳統(tǒng)的方法對(duì)環(huán)境更為友好，傳統(tǒng)的技術(shù)手段不僅會(huì)產(chǎn)生有毒的化學(xué)物質(zhì)，而且對(duì)于溫度的要求很高。
“這種技術(shù)帶來了一個(gè)生產(chǎn)周期零排放的產(chǎn)品。”Qin Xu教師表示道(食品科學(xué)家以及本項(xiàng)目論文的第一作者)說道，“利用這種技術(shù)我們可以從玉米秸稈、木屑等天然材料中得到產(chǎn)品，并且在利用結(jié)束后再次進(jìn)入地球生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)，該方法可以適用于大規(guī)模生產(chǎn)纖維素薄膜。”
Janaswamy和 Qin Xu 已經(jīng)向Purdue大學(xué)的相關(guān)部門提交了技術(shù)保密協(xié)議。他們下一步的研究方向是找到在水中保持穩(wěn)定性并且可以保持其降解能力的方法。
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