Новая технология позволяет получать прозрачный и прочный материал из пептидов и аминокислот. Такое стекло демонстрирует отличные оптические свойства и безопасно разлагается не только в природе, но и прямо в организме животных.

Каждый год мировая промышленность производит почти 40 миллионов тонн стекла. Теоретически это легко перерабатываемый материал, однако на практике повторно используют менее трети. Остальное отправляется на свалки и благодаря своей высокой инертности накапливается в огромных количествах.

Неудивительно, что ученые ищут методы получения более безопасных для окружающей среды прозрачных материалов — например, из древесины. Свой вариант решения этой глобальной проблемы предложили ученые из Китайской академии наук. Они разработали технологию получения «биомолекулярного» стекла, которое в природе быстро распадается.

Статья профессора Яня Сюэхая (Yan Xuehai) и его коллег опубликована в журнале Science Advances.

Для получения такого материала используют аминокислоты и пептиды — короткие цепочки аминокислот. Их порошок нагревается в атмосфере инертного газа до температуры выше точки плавления, но не достигая уровня, при котором происходит распад молекул. Затем смесь остужают ниже точки замерзания, с образованием переохлажденной жидкости. Наконец, в нее добавляется вода, в результате чего вещество переходит в некристаллическую твердую фазу.

Схема производства «биомолекулярного» стекла и его свойства / ©Xing Ruirui, CAS

Авторы отмечают, что полученный материал демонстрирует «великолепные оптические характеристики, хорошие механические свойства и гибкость в обработке». Это позволяет придавать нужную форму или даже использовать в 3D-печати. При этом органический состав позволяет такому стеклу быстро разлагаться. Эксперименты показали, что в природных условиях оно деградирует за время от трех недель до 7,5 месяца — в зависимости от набора использованных аминокислот и пептидов.

Более того, команда профессора Сюэхая испытала новый материал на животных, продемонстрировав, что он распадается в организме мышей без какого-либо заметного вреда здоровью. Ученые считают, что это позволит использовать «биомолекулярное» стекло в составе временных медицинских имплантатов или устройств для адресной доставки лекарств.