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    我国学者在DNA生物功能材料领域取得进展

    日期 2021-11-25   来源:化学科学部   作者:岳秦 康强  【 】   【打印】   【关闭

    图1 由生物质DNA和离聚物为原料制备的可持续DNA生物塑料

      在国家自然科学基金项目(批准号:21622404、21621004)等资助下,天津大学仰大勇教授团队在DNA生物功能材料领域取得进展。研究成果以“利用生物质DNA和离聚物创制可持续生物塑料(Sustainable Bioplastic Made from Biomass DNA and Ionomers)”为题,于2021年11月14日在线发表于《美国化学会志》(Journal of the American Chemical Society)上。论文链接:https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.1c08888。

      DNA作为生命系统的核心遗传物质,其本质是一种化学结构和生物功能都能精准可控的绿色天然生物高分子,是极具发展潜力的功能材料,特别是面向生命健康领域的生物医用材料。DNA可从生物体内提取,包括植物、动物和微生物等,是一种取之不尽、用之不竭的生物基高分子材料,如果将其转化为DNA塑料,有望在部分应用领域替代石油基塑料。目前,DNA生物塑料的制备和加工尚缺乏高效率、低耗能的绿色可持续策略。

      针对这一问题,研究团队提出可持续DNA生物塑料的概念,发展了生物质DNA与离聚物组装的新策略,利用DNA与离聚物之间的非共价键相互作用形成复合水凝胶,并开发了一种低温加工DNA材料的新方法,将DNA/离聚物复合水凝胶转化为生物塑料(图1)。该研究中,可持续理念覆盖DNA生物塑料生产、使用和回收全链条:1)DNA和离聚物均来源于生物可再生资源;2)基于水的低温加工策略生态环境友好,能耗低,不使用有机溶剂,不产生副产物;3)无损回收策略可实现材料循环使用,延长材料服役时间;4)废弃塑料可回收加工再利用,也可通过DNA酶实现可控降解。

      该工作探索了利用DNA创制生命之外的新物质,提出了可持续DNA生物塑料的制备加工新方法,对于推动DNA生物功能材料的量产化和实用化具有重要意义。




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