许多塑料制品仅使用几分钟或几小时，但材料可能在环境中存在数十年甚至几个世纪。研究人员现在正在探索一种不同的方法：设计能够在激活时自我分解的塑料。被称为活塑料，这些材料含有能够降解周围聚合物的休眠微生物。在《ACS应用高分子材料》上发表的一项研究中，科学家们开发了一种在六天内完全分解而不产生微塑料的版本。论文的通讯作者庄军戴解释说：“意识到传统塑料存在数百年，而许多应用（如包装）却是短暂的，这促使我们思考：能否将降解直接融入材料的生命周期中？” 将微生物变成内置处理系统一些微生物天然产生能将长聚合物链切割成更小片段的酶。由于塑料是由聚合物制成的，研究人员一直在调查这些酶或产生它们的微生物，是否可以直接嵌入塑料材料中。“通过嵌入这些微生物，塑料可以有效地‘复活’并按照命令自我毁灭，将耐用性从一个问题转变为一个可编程的特性。”戴解释道。早期的活塑料设计往往依赖单一酶，这限制了材料的分解效率。为了改善这一过程，戴、耿金、齐典鹏及其同事将枯草芽孢杆菌工程化，使其产生两种协同工作的聚合物降解酶。第一种酶在随机点切割长聚合物链，将其减少为更短的部分。第二种酶则从这些片段的末端继续工作，进一步将其分解为各自的单体构建块。 六天内完全分解研究人员将休眠的B. subtilis孢子与聚己内酯（在3D打印和某些外科缝合线中常见的聚合物）结合。保持细菌处于孢子状态保护了它们，直到团队准备开始降解过程。完成的活塑料具有类似普通聚己内酯薄膜的机械性能，在正常条件下保持强度和功能，表明添加孢子并没有显著削弱材料。为了激活细菌，团队添加了加热至 122 华氏度（50 摄氏度）的营养液。孢子活跃起来并开始产生这两种酶。在六天内，塑料完全降解为其基本构建块。由于这些酶按顺序工作，材料并没有简单崩溃为更小的塑料碎片。这个过程足够高效，以防止在分解过程中形成微塑料。 一个会消失的可穿戴设备为了展示一种可能的实际应用，研究人员用这种活材料制作了一个可穿戴塑料电极。该设备如预期般工作，并在激活后两周内完全降解。结果表明，活塑料最终可以用于需要在有限时间内保持耐用性但在丢弃后不应继续存在的产品中。 将技术扩展到其他塑料团队现在希望开发一种在水中激活细菌孢子的方法，因为大量的塑料污染在水中积累。尽管实验集中于单一聚合物，研究人员相信同样的整体策略可以调整用于其他材料，包括广泛用于一次性产品的塑料。作者承认得到了中国国家重点研发计划、深圳医学研究基金、中国自然科学基金、广东省杰出年轻学者自然科学基金和深圳科技计划的资助。