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Angew天津大學(xué)宋東坡團隊發(fā)明可降解光子顏料，有望替代傳統(tǒng)塑料微珠與染料
來源：天津大學(xué) 2022-07-05
導(dǎo)讀：近日，天津大學(xué)材料學(xué)院宋東坡課題組利用“有序自發(fā)乳化原理(OSE)”，克服了水包油包水(w/o/w)多重乳液界面不穩(wěn)定的挑戰(zhàn)，成功研制了具有靚麗結(jié)構(gòu)色的光子晶體顏料。在國際頂級期刊《Angewandte Chemie International Edition》上發(fā)表題為“Precise Tailoring of Polyester Bottlebrush Amphiphiles toward Eco-Friendly Photonic Pigments via Interfacial Self-Assembly”的研究論文。
微塑料污染已成為亟待解決的全球環(huán)境問題，這是因為微塑料容易被海洋生物吞噬、吸附環(huán)境中的有害物質(zhì)、釋放塑化劑和染料等有害化學(xué)品。初級微塑料是人類制造的塑料微珠，廣泛用于個人護理用品和化妝品中。塑料微珠常用聚苯乙烯(PS)、聚丙烯(PP)和聚乙烯(PE)等廉價的聚烯烴材料制備，這些非可降解的微珠能穿過城市的污水過濾系統(tǒng)排入江河湖海，對水生生態(tài)系統(tǒng)造成了顯著的負面影響，而且這種影響會持續(xù)數(shù)十年。此外，人們還會在塑料制品中添加人工合成染料以及閃光劑(如鋁片或云母片)來獲得漂亮的顏色與金屬色澤，同樣對環(huán)境與人類健康帶來負面影響。歐盟、美國等多個國家已經(jīng)明令禁止了在洗去化妝品中添加塑料微珠。因此開發(fā)可生物降解、無毒的微珠和染料替代品是亟需的研究課題，但傳統(tǒng)的嵌段共聚物自組裝方法難以用來制備可降解的聚酯型光子顏料。近日，天津大學(xué)材料學(xué)院宋東坡課題組利用“有序自發(fā)乳化原理(OSE)”，克服了水包油包水(w/o/w)多重乳液界面不穩(wěn)定的挑戰(zhàn)，成功研制了具有靚麗結(jié)構(gòu)色的光子晶體顏料。此類光子顏料采用聚乳酸等可生物降解的聚酯材料制備，具有生物安全性好、可降解的優(yōu)點，有望廣泛替代傳統(tǒng)的塑料微珠和染料，為化妝品行業(yè)帶來顛覆性的技術(shù)革新。此外，利用OSE原理制備光子顏料僅需單一工藝步驟，有利于規(guī)?；a(chǎn)以降低應(yīng)用成本。當前，以實驗室制備的材料成本計算，每瓶指甲油僅需0.4元左右的光子顏料，有巨大的潛在應(yīng)用價值。
與中國海洋大學(xué)趙建課題組合作，分別選取了大腸桿菌、蛋白核小球藻、大型蚤和斑馬魚等不同營養(yǎng)級的典型水生生物，進行了嚴苛的環(huán)境安全評價。實驗結(jié)果表明：此類光子顏料未顯現(xiàn)出任何毒性，未對上述生物的行為造成任何不良影響，證明此類材料能作為環(huán)境友好的微珠與染料用于化妝品和其他工業(yè)產(chǎn)品中。該工作揭示了兩親性聚酯型嵌段共聚物刷側(cè)鏈長度變化對界面張力的影響規(guī)律，闡明了能觸發(fā)有序自發(fā)乳化機制(OSE)的界面張力范圍，為制備可降解聚酯型光子晶體顏料提供了普適性的策略。據(jù)宋東坡課題組透露：多孔光子微球材料還有望作為生物分子的高效載體，用于DNA信息存儲領(lǐng)域！Precise Tailoring of Polyester Bottlebrush Amphiphiles toward Eco-Friendly Photonic Pigments via Interfacial Self-Assembly文章的第一作者是天津大學(xué)的碩士研究生郭麒麟，共同第一作者是中國海洋大學(xué)的博士生薛潤澤。作者感謝國家重點研發(fā)計劃(No. 2021YFF1200100)、國家自然科學(xué)基金(No. 51873098, U2106213, 42192572)對本工作的資助支持！Angewandte Chemie International Edition DOI: 10.1002/anie.202206723
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