最新一期【研发信息汇总】已发布↓↓↓

一周研发资讯汇总（20260330-20260405）

欢迎点击浏览，参与投票，决定更新内容

↓↓↓文章末尾获取原文链接↓↓↓

本文1583字，阅读约需5分钟

摘要：通过在材料内部引入类似“移动分子环”的结构（可移动交联），成功地通过光控实现了酶促降解进程的可逆切换——“使用中坚固耐用、必要时可降解”，不仅有助于开发环保型下一代材料，还有望应用于医疗材料、信息记录材料等多个领域。

关键词：移动分子环、光照、智能塑料、酶促降解、可生物降解聚酯

要点

开发出一种“智能材料”，照射某种光时会降解，而照射另一种光时则会停止降解。
传统材料存在一个根本性难题：让材料“坚固耐用”就难以降解，使其“易于降解”则又会降低其耐久性，而本研究从分子层面阐明了同时兼顾强度和可降解性的机制。
通过在材料内部引入类似“移动分子环”的结构（可移动交联），成功地通过光控实现了酶促降解进程的可逆切换。
该技术不仅有助于开发环保型下一代材料，还有望应用于医疗材料、信息记录材料等多个领域。

图1. 通过光照控制酶促降解及通过局部光照射形成图案

概要

研究小组开发出一种仅通过光照射就能切换降解进程的新型聚合物材料（图1）。

塑料等聚合物材料既需要“坚固耐用”，又需要在“废弃时能够降解”。然而，这两者通常难以并存：做得越坚固，则不易降解，而越容易降解则会降低其强度。

本次开发的材料采用了一种新的机制来解决这一问题。在材料内部引入了一种类似“移动分子环”的结构，该环通过包合或脱离聚合物链，使促进降解的酶更容易或更难接近该链。

此外，研究小组实现了利用光来控制这些分子的运动。照射特定波长的光时可加速降解，而照射另一种波长的光时则可以抑制降解。换句话说，研究小组实现了一种可利用光照来操控“降解开关”的材料。

此外，通过选择光照射区域，还可以仅降解部分材料。实验中，研究小组利用光照在材料表面绘制了二维码图案，并通过酶促降解材料，使该二维码图案显现出来。该技术不仅有助于开发环保型下一代材料，还有望应用于医疗材料、信息记录材料等多个领域。

本成果展示了一种全新的材料设计理念——同时实现“可长期使用的强度”与“必要时可降解的功能”这两个此前难以兼顾的特性。

研究背景

近年来，在塑料垃圾问题日益严重、温室气体排放不断增加的背景下，人们对环境影响较小的可生物降解材料的兴趣日益浓厚。然而，传统材料存在一个根本性难题：让材料“坚固耐用”就难以降解，而使其“易于降解”又会降低其耐久性。这种“耐久性和分解性之间的权衡”一直是高分子量材料设计中长期存在的难题。

虽然目前已开展了利用光和热等外部刺激改变材料性质的相关研究，但从分子层面可逆地控制酶促降解本身的方法却几乎没有确立。因此，本研究从利用分子运动这一全新视角出发，着手解决这一难题。

研究内容

本研究设计了一种将光响应分子和环糊精引入到可生物降解聚酯中的材料（图1）。通常，可生物降解材料面临着“强度过高会导致难以降解，而易于降解又会降低其耐久性”的难题。本研究通过在材料内部引入类似“移动分子环”（可移动交联）的结构以解决这一难题。

甜甜圈状分子（环糊精）沿着聚合物链移动，可以“暴露”或“屏蔽”酶的作用位点。通过光照控制这种分子运动，成功实现了对酶促降解进程的可逆切换（图1）。

在实际的酶促降解测试中，当使用紫外线A抑制降解时，6天后仍有约57%的材料残留；而当加速降解时，在相同条件下材料完全降解（图2a、2b）。此外，通过局部光照射，可以在空间上控制材料表面的降解，并成功显现二维码状信息（图1右、图2c）。

本研究展示了一种全新的材料设计理念，兼顾了“可长期使用的强度”与“必要时可降解的功能”。

研究成果意义

本研究的重要意义在于，通过分子层面的机制，实现了“使用中坚固耐用、必要时可降解”这一此前难以兼顾的材料设计。由于可以通过光照这一外部刺激控制降解进程，因此有望灵活设计产品的寿命以及回收后的处理方式。此外，由于可在空间上控制降解进程，因此该技术还有望应用于医疗材料、环境响应型材料、信息记录材料等领域。

本研究从分子排列控制这一全新视角重新设计了“耐久性和可降解性”之间的关系，此前只能通过改变材料成分进行调整，为未来聚合物材料开发指明了新方向。本成果有望成为实现可持续资源循环社会的下一代材料设计的基础技术。

https://www.sci.osaka-u.ac.jp/ja/wp-content/uploads/2020/08/pr_takashima202603-1.pdf https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsnano.5c19646

（1）资讯定制

对于本文章中提到的技术，有海外相关技术信息（行业资讯、技术报告、专利信息等）扩展搜集需求的，欢迎留言区留言，或联系邮箱【info#aipatent.com（注明“资讯定制”） *发送邮件时请将“#”替换为“@”】了解详情。

（2）征稿启事

应部分读者建议，本公众号现开放投稿，面向企业及科研机构人员征集稿件，可以分享技术信息、学术类论文、科研成果以及研究见解等。

投稿请发送至邮箱：support#aipatent.com（请注明“AIpatent公众号来稿”） *发送邮件时请将“#”替换为“@”

一种可通过光控制“分解”的智能塑料——在分子水平上实现了高耐久性和可生物降解性