弗劳恩霍夫应用聚合物研究所(Fraunhofer Institute for Applied Polymer Research IAP)的研究人员成功地将酶嵌入塑料中，而这些酶在过程中不会失去活性。这创造了巨大的潜力。
如果我们成功地将活性酶嵌入塑料中，那么能够自我清洁、具有防霉表面或甚至能够自我降解的材料只是其中的几个例子。但是，为了将酶特有的特性转移到材料中，酶必须不会因为嵌入塑料而受到损害。Fraunhofer IAP的科学家们已经开发出了解决这一问题的方案，作为“生物功能化/生物化聚合物材料生物ol”项目的一部分。自2018年夏天以来，该项目一直与BTU Cottbus-Senftenberg合作运行。
该研究旨在大规模生产生物功能塑料。在酶本身和加工技术方面，酶已经成功地嵌入。
塑料的加工温度超过100摄氏度。相比之下，酶通常无法承受这样的高温。为了寻找稳定酶的方法，研究人员使用了无机载体。这些载体起到了保护酶的作用。正如Fraunhofer IAP“生物功能化材料和(Glyco)生物技术”部门的负责人Ruben R. Rosencrantz博士解释的那样:“例如，我们使用的是高渗透性的无机颗粒。酶通过嵌入孔洞与这些载体结合。尽管这限制了酶的流动性，但它们仍然活跃，能够承受更高的温度。”
稳定的酶:不仅在塑料表面，而且在塑料内部:研究人员故意寻找一种方法，不仅将稳定的酶应用到塑料表面，而且直接嵌入到塑料中。“尽管难度大得多，但这种技术也可以防止材料表面的磨损迹象影响塑料的功能，”托马斯·Büsse解释说，他是该研究所在施瓦茨海德的生物聚合物加工试点工厂的负责人。
为了在下游工艺中获得最佳的材料结果，稳定的酶必须在其加入的热塑性熔体中尽可能快地分布，而不暴露于过量的力或升高的温度中。一个平衡的举动对Büsse有利:“我们开发了一种工艺，既适用于生物塑料，也适用于传统的石油基塑料，如聚乙烯。我们的调查还表明，一旦嵌入塑料，稳定的酶能够承受比以前更高的热负荷。这使得酶的使用和所有的加工步骤都相当容易。”
自洁塑料仅仅是个开始:到目前为止，Fraunhofer IAP的研究人员主要评估了蛋白酶作为他们选择的酶。蛋白酶能够分解其他蛋白质。这使得由这些蛋白酶功能化的塑料具有自我清洁的效果。例如，管道不容易闭合或堵塞。但其他的酶也在系统地测试中。例如，BTU的合作伙伴Cottbus-Senftenberg正更密切地关注降解塑料和有毒物质的酶。
第一批功能化塑料颗粒、薄膜和注塑成型体已经生产出来。研究人员已经证实，这些产品中的酶仍然具有活性。下一步是测试和进一步优化流程，以满足各种应用的日常使用。
资料来源:夫琅和费应用聚合物研究所
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