“活体塑料”可自毁：科学家打造可在六天内完全降解的新材料
美国化学学会近日发布的一项研究显示，科研团队成功研发出一种“活体塑料”，可以在预设条件触发后自我分解，并在六天内被完全降解为基本化学单元且不产生微塑料残留。研究人员表示，这一设计意在从材料生命周期层面嵌入“自毁机制”，以应对一次性塑料制品大量使用但长期滞留环境的难题。
研究发表于《ACS 应用高分子材料》（ACS Applied Polymer Materials），由戴卓君等科研人员主导。戴卓君指出，传统塑料可以在环境中存在几个世纪，而许多应用场景（如包装）仅需短期使用，“这促使我们思考：能否在材料的生命历程中直接植入可控降解功能？”
团队聚焦于所谓“活体塑料”——在塑料材料中直接植入具有特定功能的微生物或酶，使材料在需要时“被唤醒”，启动降解过程。一些微生物能够产生将长链聚合物切割为小片段的酶，而塑料本身就是聚合物，因此研究人员设想通过将这些微生物或酶引入材料实现“在材料内部完成拆解”。
与此前多依赖单一酶降解塑料的做法不同，该团队通过合成生物学手段，工程化改造了枯草芽孢杆菌（Bacillus subtilis），使其可以连续产生两种具有协同作用的聚合物降解酶。其中一种酶会在长链聚合物上随机切割，将其分解成较小片段，另一种则从这些片段的链端继续剪切，直至将其彻底拆解为单体构筑单元。
在材料制备过程中，研究人员将处于休眠状态的枯草芽孢杆菌孢子与聚己内酯（PCL）混合，这是一种常见于 3D 打印和部分外科缝线中的聚合物。得出的“活体塑料”在机械性能上与普通聚己内酯薄膜相近，满足一定的结构和使用需求，同时又在内部潜藏着可被激活的降解系统。
实验中，当研究人员向材料中加入营养培养基并加热至 50 摄氏度左右时，原本休眠的孢子被激活，开始产生前述两种酶。在这一条件下，塑料在六天内被完全分解为其基本构筑单元，不产生可检测的微塑料颗粒，显示出协同酶体系在控制降解路径和末端产物方面的优势。
团队还制作了可穿戴的塑料电极，作为“活体塑料”早期应用场景的演示样品。这一电极在使用阶段表现正常，在实验触发降解后则在两周内完全分解，为未来开发可在服役期结束后自动消失的电子器件提供了可能。
研究人员下一步计划，将触发条件拓展至水环境，使孢子可以在水体中被激活，这一设想正针对大量塑料污染最终流入江河湖海的现实情况。虽然本次工作聚焦于聚己内酯这一单一聚合物，但作者指出，相同的思路有望被推广到其他类型塑料，尤其是广泛用于一次性产品的材料。
该研究由中国国家重点研发计划、深圳市医学研究基金、国家自然科学基金、广东省杰出青年基金及深圳市科技计划等项目资助。相关论文题为《由工程化微生物群体编程的可降解活体塑料》（Degradable Living Plastics Programmed by Engineered Microbial Consortia），于 2026 年 4 月 9 日在线发表。
