Momenteel beschikbaar conventioneel nylon zoals nylon 6, nylon66, en nylon 11 zijn niet afbreekbaar. Anderzijds, bio-nylons afgeleid van itaconzuur vertoonden betere prestaties dan conventionele en zijn afbreekbaar in de bodem, maar afbreekbaarheid via spijsverteringsenzymen werd niet bevestigd.

Om deze problemen aan te pakken, een team van onderzoekers van het Japan Advanced Institute of Science and Technologies (JAIST) onderzoekt de synthese van nieuwe bio-nylons met hun afbreekbaarheid via pepsine-enzym. Hun laatste onderzoek, gepubliceerd in Geavanceerde duurzame systemen op april 2021, werd geleid door professor Tatsuo Kaneko en Dr. Mohammad Asif Ali.

In dit onderzoek, bio-nylons werden gesynthetiseerd op basis van chemisch ontwikkelde nieuwe chirale dicarbonzuren afgeleid van hernieuwbare itacon- en aminozuren (D- of L-leucine). Verder, bio-nylons werden bereid via smeltpolycondensatie van hexamethyleendiamine met chiraal interactieve heterocyclische dizuurmonomeren, zoals weergegeven in figuur 1.

De chirale interacties werden afgeleid van het diastereomere mengsel van de racemische pyrrolidonring en de chirale aminozuren van leucine. Als resultaat, de polyamiden vertoonden een glasovergangstemperatuur, Tg, van ongeveer 117 graden C en een smelttemperatuur, Tm, van ongeveer 213 graden C, die hoger waren dan die van conventioneel bio-nylon 11 (Tg van ongeveer 57 graden C). De bio-nylons vertoonden ook hoge Young's moduli, e, en mechanische sterktes, ik, variërend van 2,2-3,8 GPa en 86-108 MPa, respectievelijk.

Dergelijke materialen kunnen worden gebruikt als vervanging voor conventionele nylons voor visnetten, touwen, parachutes en verpakkingsmaterialen. De bio-nylons inclusief peptidebinding vertoonden enzymatische afbraak met behulp van pepsine, dat is een spijsverteringsenzym dat wordt aangetroffen in de maag van zoogdieren. Afbraak van pepsine kan verband houden met biologische afbraak in de maag van zeezoogdieren. Dit innovatieve moleculaire ontwerp voor hoogwaardige nylons door de chiraliteit te beheersen, zou kunnen bijdragen aan duurzame, CO2-negatieve industrie en energiebesparing door gewichtsbesparing.