Ферменти в поліестерах прискорили їхнє розкладання на дні океану

Дослідники вбудували ферменти у компостовані поліестери та зафіксували суттєве прискорення їхнього розкладання в морі — від прибережної води до дна на глибині 5503 метри. Як повідомляє Nature, технологію випробували на плівках і мікрогранулах із полімерів PBS, PBSA, PCL і PBAT у кількох морських локаціях Японії.

До матеріалів методом термічної екструзії додавали ліпазу B Candida antarctica (CaLB) або кутиназу Humicola insolens (HiC). Під час виготовлення полімери нагрівали до 90–130 °C менш ніж п’ять хвилин. Для прибережних випробувань застосовували 0,1% ферменту за масою, для глибоководних — 3%.

Випробування на великих глибинах

Зразки розмістили на глибинах від 757 до 5503 метрів, зокрема біля порту Місакі, острова Хацусіма, підводного вулканічного утворення Мьодзін і в районі обсерваторії течії Куросіо. Занурення та вилучення камер зі зразками на глибоководному дні виконували за допомогою пілотованого апарата Shinkai 6500.

Через 18 місяців на глибині 757 метрів плівки PBSA та PCL із 3% CaLB втратили відповідно 57,3% і 99,0% маси. Аналогічні плівки без ферменту майже не деградували. На глибині 5503 метри ферментовані PBSA і PCL втратили 30,5% та 7,7% маси відповідно, тоді як у зразків без ферменту цей показник становив 1,6% і 3,4%.

Ферменти залишалися активними

Лабораторні досліди з морською водою показали, що CaLB може гідролізувати PBSA та PCL за тиску до 25 МПа. Водночас зі збільшенням глибини швидкість розкладання загалом знижувалася. Автори пов’язують це зі зменшенням рухливості полімерних ланцюгів під тиском і частковими змінами активності ферментів.

У паралельних тестах на глибині 855 метрів HiC виявилася ефективнішою за CaLB для плівок PBS, PBSA та PCL: після семи місяців вони втратили більше маси. Плівка PBAT із 3% HiC втратила 9,8% маси. Дослідники також зазначили, що низькі концентрації ферментів дали змогу зберегти початкові механічні властивості матеріалів, близькі до поліестерів без ферментних добавок.