Novo “plástico vivo” se autodestrói em apenas 6 dias sem deixar microplásticos

Pesquisadores criaram um plástico vivo autodestrutivo que utiliza bactérias geneticamente modificadas para se decompor completamente quando ativado.

Por American Chemical Society com informações de Science Daily.

Muitos objetos de plástico são usados ​​por apenas alguns minutos ou horas, mas o material pode permanecer no meio ambiente por décadas ou até séculos. Pesquisadores agora estão explorando uma abordagem diferente: plásticos projetados para se decomporem quando ativados.

Conhecidos como plásticos vivos, esses materiais contêm micróbios dormentes capazes de degradar o polímero circundante. Em um estudo publicado na ACS Applied Polymer Materials , cientistas desenvolveram uma versão que se decompôs completamente em seis dias sem produzir microplásticos.

Zhuojun Dai, um dos autores correspondentes do artigo, explica que “a constatação de que os plásticos tradicionais persistem por séculos, enquanto muitas aplicações, como embalagens, têm vida útil curta, nos levou a perguntar: Será que poderíamos incorporar a degradação diretamente ao ciclo de vida do material?”

Transformando micróbios em um sistema de descarte integrado

Alguns microrganismos produzem naturalmente enzimas que quebram longas cadeias de polímeros em fragmentos menores. Como os plásticos são feitos de polímeros, pesquisadores têm investigado se essas enzimas, ou os micróbios que as produzem, podem ser incorporados diretamente em materiais plásticos.

“Ao incorporar esses micróbios, os plásticos poderiam efetivamente ‘ganhar vida’ e se autodestruir sob comando, transformando a durabilidade de um problema em uma característica programável”, explica Dai.

Os primeiros projetos de plástico biológico frequentemente dependiam de uma única enzima, o que limitava a eficiência da decomposição do material. Para aprimorar o processo, Dai, Jin Geng, Dianpeng Qi e seus colegas modificaram geneticamente a bactéria Bacillus subtilis para produzir duas enzimas degradadoras de polímeros que atuam em conjunto.

A primeira enzima corta as longas cadeias de polímero em pontos aleatórios, reduzindo-as a seções mais curtas. A segunda, então, atua a partir das extremidades desses fragmentos, decompondo-os ainda mais em seus monômeros constituintes individuais.

Colapso total em seis dias

Os pesquisadores combinaram esporos dormentes de B. subtilis com policaprolactona (um polímero comum na impressão 3D e em algumas suturas cirúrgicas). Manter as bactérias na forma de esporos as protegeu até que a equipe estivesse pronta para iniciar o processo de degradação.

O plástico vivo finalizado apresentou propriedades mecânicas semelhantes às dos filmes de policaprolactona comuns. Ele permaneceu resistente e funcional em condições normais, sugerindo que a adição dos esporos não enfraqueceu significativamente o material.

Para ativar as bactérias, a equipe adicionou um caldo nutritivo aquecido a 50 graus Celsius (122 graus Fahrenheit). Os esporos se tornaram ativos e começaram a produzir as duas enzimas. Em seis dias, o plástico havia sido completamente reduzido aos seus componentes básicos.

Como as enzimas atuaram em sequência, o material não se desintegrou simplesmente em fragmentos plásticos menores. O processo foi suficientemente eficiente para impedir a formação de microplásticos durante a decomposição.

Um dispositivo vestível que desaparece

Para demonstrar uma possível aplicação prática, os pesquisadores criaram um eletrodo de plástico vestível a partir do material biológico. O dispositivo funcionou conforme o esperado e, em seguida, degradou-se completamente em duas semanas após a ativação.

O resultado sugere que os plásticos vivos poderão eventualmente ser usados ​​em produtos que precisam ser duráveis ​​por um período limitado, mas que não devem persistir após serem descartados.

Expandindo a tecnologia para outros tipos de plástico

A equipe agora espera desenvolver um método que ative os esporos bacterianos na água, onde se acumula uma parcela significativa da poluição plástica.

Embora os experimentos tenham se concentrado em um único polímero, os pesquisadores acreditam que a mesma estratégia geral poderia ser adaptada para outros materiais, incluindo plásticos amplamente utilizados em produtos descartáveis.

Os autores agradecem o financiamento do Programa Nacional de Pesquisa e Desenvolvimento da China, do Fundo de Pesquisa Médica de Shenzhen, da Fundação Nacional de Ciências Naturais da China, do Fundo de Ciências Naturais de Guangdong para Jovens Pesquisadores de Destaque e do Programa de Ciência e Tecnologia de Shenzhen.

Fonte da história:
Materiais fornecidos pela American Chemical Society . Observação: o conteúdo pode ser editado em termos de estilo e extensão.

Referência do periódico :
Chenwang Tang, Jing Sun, Qing Wang, Runtao Zhu, Lin Wang, Guangfa Xiang, Jiaxin Tang, Jie Li, Hang Zhao, Shuhui Li, Junsong Sun, Zhiyuan Liu, Jin Geng, Dianpeng Qi, Zhuojun Dai. Degradable Living Plastics Programmed by Engineered Microbial Consortia. ACS Applied Polymer Materials, 2026; 8 (8): 5496 DOI: 10.1021/acsapm.5c04611

---