p Os pesquisadores criaram um baseado em plantas, sustentável, material escalonável que pode substituir plásticos descartáveis ​​em muitos produtos de consumo. p Os pesquisadores, da Universidade de Cambridge, criou um filme de polímero imitando as propriedades da seda de aranha, um dos materiais mais resistentes da natureza. O novo material é tão forte quanto muitos plásticos comuns em uso hoje e pode substituir o plástico em muitos produtos domésticos comuns.

p O material foi criado usando uma nova abordagem para reunir proteínas vegetais em materiais que imitam a seda em nível molecular. O método de eficiência energética, que usa ingredientes sustentáveis, resulta em um filme autônomo semelhante a plástico, que pode ser feito em escala industrial. Cor "estrutural" sem desbotamento pode ser adicionada ao polímero, e também pode ser usado para fazer revestimentos resistentes à água.

p O material é compostável em casa, enquanto outros tipos de bioplásticos requerem instalações de compostagem industriais para se degradarem. Além disso, o material desenvolvido por Cambridge não requer modificações químicas em seus blocos de construção naturais, para que possa degradar com segurança na maioria dos ambientes naturais.

p O novo produto será comercializado pela Xampla, uma empresa spin-out da Universidade de Cambridge que desenvolve substitutos para plásticos e microplásticos descartáveis. A empresa apresentará uma gama de sachês e cápsulas descartáveis ​​ainda este ano, que pode substituir o plástico usado em produtos de uso diário, como pastilhas para lava-louças e cápsulas de sabão em pó. Os resultados são relatados no jornal Nature Communications .

p Por muitos anos, O professor Tuomas Knowles, do Departamento de Química Yusuf Hamied de Cambridge, tem pesquisado o comportamento das proteínas. Grande parte de sua pesquisa tem se concentrado no que acontece quando as proteínas se dobram mal ou "se comportam mal", e como isso se relaciona com a saúde e as doenças humanas, principalmente a doença de Alzheimer.

p "Normalmente investigamos como as interações funcionais de proteínas nos permitem permanecer saudáveis ​​e como as interações irregulares estão implicadas na doença de Alzheimer, "disse Knowles, que liderou a pesquisa atual. "Foi uma surpresa descobrir que nossa pesquisa também poderia abordar um grande problema de sustentabilidade:o da poluição por plástico."

p Como parte de sua pesquisa de proteínas, Knowles e seu grupo ficaram interessados ​​em saber por que materiais como a seda da aranha são tão fortes quando têm ligações moleculares tão fracas. "Descobrimos que uma das principais características que dá força à seda de aranha é que as ligações de hidrogênio são organizadas regularmente no espaço e em uma densidade muito alta, "disse Knowles.

p Co-autor, Dr. Marc Rodriguez Garcia, um pesquisador de pós-doutorado no grupo de Knowles que agora é chefe de P&D da Xampla, começou a estudar como replicar essa automontagem regular em outras proteínas. As proteínas têm uma propensão para a auto-organização e auto-montagem molecular, e as proteínas vegetais, em particular, são abundantes e podem ser obtidas de forma sustentável como subprodutos da indústria alimentícia.

p "Muito pouco se sabe sobre a automontagem de proteínas vegetais, e é empolgante saber que, ao preencher essa lacuna de conhecimento, podemos encontrar alternativas para os plásticos de uso único, "disse o candidato a Ph.D. Ayaka Kamada, o primeiro autor do artigo.

p Os pesquisadores replicaram com sucesso as estruturas encontradas na seda da aranha usando isolado de proteína de soja, uma proteína com uma composição completamente diferente. "Como todas as proteínas são feitas de cadeias polipeptídicas, sob as condições certas, podemos fazer com que as proteínas vegetais se auto-montem, assim como a seda da aranha, "disse Knowles." Em uma aranha, a proteína da seda é dissolvida em uma solução aquosa, que então se monta em uma fibra imensamente forte por meio de um processo de fiação que requer muito pouca energia. "

p "Outros pesquisadores têm trabalhado diretamente com materiais de seda como substituto do plástico, mas eles ainda são um produto animal, "disse Rodriguez Garcia." De certa forma, criamos 'seda de aranha vegana' - criamos o mesmo material sem a aranha. "

p Qualquer substituição de plástico requer outro polímero - os dois na natureza que existem em abundância são polissacarídeos e polipeptídeos. Celulose e nanocelulose são polissacarídeos e têm sido usados ​​para uma variedade de aplicações, mas muitas vezes requerem alguma forma de reticulação para formar materiais fortes. As proteínas se auto-montam e podem formar materiais fortes como a seda sem nenhuma modificação química, mas são muito mais difíceis de trabalhar.

p Os pesquisadores usaram o isolado de proteína de soja (SPI) como proteína vegetal de teste, uma vez que está prontamente disponível como um subproduto da produção de óleo de soja. Proteínas vegetais, como SPI, são pouco solúveis em água, dificultando o controle de sua automontagem em estruturas ordenadas.

p A nova técnica usa uma mistura ecológica de ácido acético e água, combinado com ultra-som e altas temperaturas, para melhorar a solubilidade do SPI. Este método produz estruturas de proteínas com interações inter-moleculares aprimoradas guiadas pela formação de ligações de hidrogênio. Em uma segunda etapa, o solvente é removido, o que resulta em um filme insolúvel em água.

p O material tem desempenho equivalente a plásticos de engenharia de alto desempenho, como polietileno de baixa densidade. Sua força reside no arranjo regular das cadeias polipeptídicas, o que significa que não há necessidade de reticulação química, que é freqüentemente usado para melhorar o desempenho e a resistência de filmes de biopolímero. Os agentes de reticulação mais comumente usados ​​não são sustentáveis ​​e podem até ser tóxicos, considerando que nenhum elemento tóxico é necessário para a técnica desenvolvida em Cambridge.

p "Este é o culminar de algo em que trabalhamos há mais de dez anos, que é entender como a natureza gera materiais a partir de proteínas, "disse Knowles." Não pretendíamos resolver um desafio de sustentabilidade - fomos motivados pela curiosidade de como criar materiais fortes a partir de interações fracas. "

p "O principal avanço aqui é ser capaz de controlar a automontagem, então agora podemos criar materiais de alto desempenho, "disse Rodriguez Garcia." É emocionante fazer parte desta jornada. Há um enorme, grande problema de poluição do plástico no mundo, e temos a sorte de poder fazer algo a respeito. "