告別塑膠微粒污染！MIT 科學家研發可生物分解塑膠微粒，有效去除重金屬，安全強化食品營養

麻省理工學院的研究人員開發出一種環保替代品，可用於取代部分健康和美容產品中使用的有害塑膠微粒。

這些新型聚合物可分解成無害的醣類和氨基酸，還可包覆營養素以強化食品，在化妝品和營養應用方面都展現出前景。

麻省理工學院的生物分解解決方案

塑膠微粒是微小的塑膠顆粒，會造成重大的環境威脅，幾乎遍布地球各地。它們來自輪胎、衣物和塑膠包裝等日常用品的分解。另一個主要來源是清潔劑、化妝品和其他美容產品中經常添加的微小塑膠顆粒。

為了應對這個日益嚴重的問題，麻省理工學院的化學工程師開發了可生物分解的材料，旨在取代美容產品中的這些塑膠顆粒。這些環保聚合物會自然分解成醣類和氨基酸等安全副產品。

「減輕塑膠微粒問題的方法之一是想辦法清理現有的污染。但同樣重要的是展望未來，專注於創造一開始就不會產生塑膠微粒的材料，」麻省理工學院科赫綜合癌症研究所的首席研究員安娜·雅克列內茲（Ana Jaklenec）說道。

這些顆粒還可以應用於其他方面。在這項新研究中，雅克列內茲和她的同事們證明，這些顆粒可用於包覆維生素 A 等營養素。用包覆的維生素 A 和其他營養素強化食品，可以幫助全球約 20 億營養缺乏的人。

雅克列內茲和麻省理工學院教授兼科赫研究所成員羅伯特·蘭格（Robert Langer）是這篇論文的資深作者，該論文於 12 月 6 日發表在《自然化學工程》期刊上。該論文的主要作者是麻省理工學院化學工程研究生Linzixuan (Rhoda) Zhang。

2019 年，雅克列內茲、蘭格和其他人發表了一種聚合物材料，他們證明這種材料可用於包覆維生素 A 和其他必需營養素。他們還發現，食用添加了包覆鐵的麵粉製成的麵包的人，體內鐵含量有所增加。

然而，自那以後，歐盟將這種稱為 BMC 的聚合物歸類為塑膠微粒，並將其納入 2023 年生效的禁令中。因此，資助這項原始研究的比爾及梅琳達·蓋茲基金會詢問麻省理工學院的團隊，他們是否可以設計一種更環保的替代品。

在Rhoda的帶領下，研究人員轉向蘭格實驗室先前開發的一種聚合物，稱為聚（β-氨基酯）。這些聚合物已被證明有望作為基因傳遞和其他醫療應用載體，具有可生物分解性，可分解成醣類和氨基酸。

透過改變材料構建塊的組成，研究人員可以調整材料的特性，如疏水性（防水能力）、機械強度和 pH 值敏感性。在創造了五種不同的候選材料後，麻省理工學院的團隊對它們進行了測試，並確定了一種似乎具有塑膠微粒應用最佳組成的材料，包括在暴露於酸性環境（如胃）中時溶解的能力。

研究人員證明，他們可以使用這些顆粒包覆維生素 A，以及維生素 D、維生素 E、維生素 C、鋅和鐵。這些營養素中有許多容易受到熱和光降解的影響，但當包裹在顆粒中時，研究人員發現這些營養素可以承受在沸水中煮兩個小時。

他們還表明，即使在高溫高濕環境下儲存六個月後，超過一半的包覆維生素仍然完好無損。

為了證明其強化食品的潛力，研究人員將這些顆粒加入到非洲許多國家普遍食用的肉湯塊中。他們發現，當加入肉湯中時，這些營養素在煮沸兩小時後仍然完好無損。

「肉湯是撒哈拉以南非洲地區的主食，為改善該地區數十億人的營養狀況提供了重要機會，」雅克列內茲說道。

在這項研究中，研究人員還透過將這些顆粒暴露於培養的人類腸道細胞並測量它們對細胞的影響來測試顆粒的安全性。在用於食品強化的劑量下，他們沒有發現對細胞的損害。

為了探索這些顆粒替代清潔劑中經常添加的塑膠微粒的能力，研究人員將這些顆粒與肥皂泡沫混合。他們發現，這種混合物可以比單獨使用肥皂更有效地去除皮膚上的永久性記號筆和防水眼線。

研究人員發現，與含有聚乙烯塑膠微粒的清潔劑相比，與新型塑膠微粒混合的肥皂也更有效。他們還發現，新型可生物分解顆粒在吸收重金屬等潛在有毒元素方面做得更好。

「我們希望以此作為第一步，來證明如何開發新的材料類別，從現有的材料類別中擴展，然後將其應用於不同的應用，」張說道。

在雅詩蘭黛的資助下，研究人員現在正致力於進一步測試這些微粒作為清潔劑和其他潛在應用，並計劃在今年晚些時候進行小型人體試驗。他們還在收集安全數據，這些數據可用於向美國食品藥品監督管理局申請 GRAS（公認安全）分類，並計劃對添加了這些顆粒的食品進行臨床試驗。

研究人員希望他們的工作能夠幫助大幅減少健康和美容產品釋放到環境中的塑膠微粒數量。

「這只是更廣泛的塑膠微粒問題的一小部分，但作為一個社會，我們開始意識到問題的嚴重性。這項工作為解決這個問題提供了一個前進的方向，」雅克列內茲說道。「聚合物非常有用，在我們日常生活的無數應用中都是必不可少的，但它們也有缺點。這是一個例子，說明我們如何可以減少這些負面影響。」