Voor de gezondheid van de planeet en ons eigen lichaam, kunststoffen van de toekomst zouden idealiter helemaal niet van kunststoffen gemaakt moeten zijn, maar zouden toch moeten kunnen functioneren als kunststoffen. Een bijzonder belangrijke taak die kunststoffen elke dag uitvoeren, is om dingen op verschillende oppervlakken te laten hechten, zoals de manier waarop plakkerige onderdelen werken op Post-it-notities, Plakband, of zelfs pleisters. Aan de Boston-universiteit, Mark Grinstaff en zijn team van onderzoekers, die werken aan het vinden van milieuvriendelijke alternatieven voor plastic, wilden een kleefstof ontwerpen met kleefkracht maar geen blijvende kracht - een biologisch afbreekbaar materiaal gemaakt van volledig natuurlijk afgeleide chemische componenten die na gebruik afbreken.

"We kunnen de huidige materialen die niet afbreekbaar zijn, vervangen door iets dat beter is voor het milieu en toch de eigenschappen behouden die we vanuit prestatieoogpunt verwachten, " zegt Grinstaff, een BU College of Engineering Distinguished Professor of Translational Research, een College of Arts &Sciences hoogleraar scheikunde, en directeur van de Grinstaff Group. "We kunnen beide hebben, we moeten gewoon slim zijn over hoe we het doen."

Na twee jaar experimenteren, Het team van Grinstaff heeft onlangs een alternatieve lijm onthuld in een paper gepubliceerd in: Natuurcommunicatie . Het team zegt dat de formule van de lijm gemakkelijk kan worden aangepast aan een breed scala aan industriële en medische toepassingen die baat hebben bij kleverige materialen.

"We wilden de plastic bindmiddelen nabootsen in verf waardoor ze aan de muur blijven plakken, " legt Anjeza Beharaj uit, die haar Ph.D. in organische chemie tijdens het werken in het laboratorium van Grinstaff, die voornamelijk werkt met polymeren, grote moleculaire structuren die bestaan ​​uit chemisch gekoppelde materialen.

Hoewel men vaak denkt dat polymeren synoniem zijn met plastic, ze kunnen ook gemaakt zijn van natuurlijk afgeleide materialen - zelfs ons DNA wordt als een polymeer beschouwd. Beharaj en Grinstaff werkten samen met niet-gegradueerde onderzoeker Ethan McCaslin en William A. Blessing, die onlangs een Ph.D. in scheikunde aan de BU, om een ​​lijmsysteem te ontwikkelen dat gemaakt is van biologisch afbreekbare polymeren en dat net zo goed aan alles kan blijven plakken als:zo niet beter dan, op kunststof gebaseerde producten die momenteel op de markt zijn.

"Het belangrijkste ingrediënt is koolstofdioxide, " legt Beharaj uit. Ongeveer 20 tot 40 procent van de biologisch afbreekbare lijm, die de consistentie heeft van honing of melasse, is samengesteld uit CO ₂ . "We hebben de neiging om koolstof te zien als een vervuilend gas in de atmosfeer, en het kan zijn, in te grote hoeveelheden. Maar wat opwindend is, is dat dit materiaal koolstofdioxide hergebruikt dat anders in de atmosfeer zou komen, en er is een potentieel voor olieraffinaderijen en productie-installaties om het gas te hergebruiken voor milieuvriendelijke polymeren. Dus winst voor het milieu en winst voor de consument, omdat het mogelijk de prijs van goederen kan verlagen sinds CO ₂ is een goedkope grondstof, " ze zegt.

Grinstaff en Beharaj schatten dat hun lijm een ​​jaar of minder nodig heeft om volledig in het milieu af te breken, in tegenstelling tot plastic dat stortplaatsen duizenden jaren zal vervuilen. (Bedenk even dat elke pleister en elk stukje ducttape dat je ooit hebt weggegooid, nog steeds ergens op een vuilnisbelt ligt!)

"Dit is een goede vooruitgang om producten groener te maken, dat op dit moment een prioriteit zou moeten zijn voor de wetenschappelijke gemeenschap, " zegt McCaslin (CAS'20), die werkt aan een BA / MA in de biochemie.

Hij en Beharaj werkten als assistent-assistenten in een slaapzaal van de BU aan Bay State Road, vrienden worden voordat ze samenwerken in het lab van Grinstaff.

McCaslin hoopt dat de lijm "meer onderzoekers zal inspireren om te werken aan een soortgelijk doel om producten milieuvriendelijker te maken, " hij zegt.

Het team van Grinstaff stelt zich voor dat de biologisch afbreekbare lijmoplossing kan worden aangepast aan de vele behoeften van de hedendaagse plastic lijmen. Door de verhouding van polymeren en CO . aan te passen ₂ in elke partij lijmen, ze kunnen de hechting van het materiaal sterker maken, zwakker, of kunnen reageren op bepaalde soorten oppervlakken. De kleefkracht kan variëren van die van plakband tot permanente houtlijm, en het kan worden aangepast om aan metaal te blijven plakken, glas, hout, teflon, en zelfs natte oppervlakken.

De natuurlijk afgeleide en biologisch afbreekbare materialen zijn ook volkomen veilig om op of in het menselijk lichaam te gebruiken, volgens Beharaj. De kleefstoffen kunnen mogelijk metaal vervangen dat bij operaties wordt gebruikt om botten bij elkaar te houden, waardoor sommige chirurgische ingrepen minder ingrijpend zijn. Ze kunnen ook op het huidoppervlak worden gebruikt om snijwonden te beschermen, schaafwonden, wonden, of postoperatieve incisies.

Met zo'n enorm scala aan mogelijkheden, de volgende stap is het vinden van de beste manier om de lijmen te gebruiken en op de markt te brengen.

"De vraag is nu om de beste toepassing te vinden, en we beginnen met te leren wat de behoeften zijn van verschillende gemeenschappen, " zegt Grinstaff. "Mensen in de chirurgische sector zullen een ander idee hebben dan iemand in de verpakking, maar we kunnen beide markten aan."