这些材料被称为“活体塑料”，其中含有能够降解周围聚合物的休眠微生物。在发表在《ACS应用聚合物材料》的一项研究中，科学家开发出了一种版本，能在六天内完全分解且不产生微塑料。
该论文的通讯作者戴卓军解释说：“意识到传统塑料会存留数个世纪，而许多应用（如包装）却是短命的，这促使我们发问：我们能否将降解功能直接构建到材料的生命周期中？”
将微生物转化为内置处理系统
某些微生物天然产生能够将长聚合物链切割成较小片段的酶。由于塑料由聚合物制成，研究人员一直在探究这些酶或产生这些酶的微生物是否可以直接嵌入塑料材料中。
戴解释道：“通过嵌入这些微生物，塑料可以有效地‘活’过来，并按指令自毁，将耐用性从一个难题转变为一种可编程的特性。”
早期的活体塑料设计通常依赖于单一酶，这限制了材料被分解的效率。为了改进这一过程，戴卓军、耿进、齐殿鹏及其同事对枯草芽孢杆菌进行了工程改造，使其产生两种协同工作的聚合物降解酶。
第一种酶在随机位点切割长聚合物链，将其还原为较短的片段。第二种酶随后从这些片段的末端开始作用，将其进一步分解为单个的单体结构单元。
六天内完全分解
研究人员将休眠的枯草芽孢杆菌孢子与聚己内酯（一种常用于3D打印和某些手术缝合线的聚合物）结合。将细菌保持在孢子形态可以保护它们，直到团队准备好开始降解过程。
制成的活体塑料具有与普通聚己内酯薄膜相似的机械性能。它在正常条件下保持坚固和功能性，表明添加孢子并未显著削弱该材料。
为了激活细菌，团队添加了加热至122华氏度（50摄氏度）的营养液。孢子被激活并开始产生这两种酶。在六天内，塑料已完全还原为其基本结构单元。
由于酶是按顺序工作的，材料并没有简单地崩解成较小的塑料碎片。该过程效率足够高，足以防止分解过程中形成微塑料。
可消失的可穿戴设备
为了演示可能的实际用途，研究人员用这种活体材料制作了一个可穿戴塑料电极。该设备按预期工作，并在激活后的两周内完全降解。
这一结果表明，活体塑料最终可能用于那些需要在有限时间内保持耐用但在丢弃后不应长期存留的产品。
将技术扩展到其他塑料
该团队目前希望开发一种在水中激活细菌孢子的方法，因为相当一部分塑料污染积聚在水中。
尽管实验集中在单一聚合物上，但研究人员相信，同样的总体策略可适用于其他材料，包括广泛用于一次性产品的塑料。
作者感谢中国国家重点研发计划、深圳医学研究基金、国家自然科学基金、广东省杰出青年科学基金以及深圳市科技计划的资助。