麻省理工學院（MIT）的研究人員開發出一種環保型微珠替代品，可替代某些保健和美容產品中使用的有害微珠。這些新型聚合物可分解為無害的糖類和氨基酸，還可封裝營養物質用於食品強化，在化妝品和營養品應用領域都大有可為。
為應對全球微量營養素缺乏危機，麻省理工學院的研究人員開發出了新型材料，可在苛刻的烹飪和儲存條件下保護脆弱的營養素。 圖中的微粒由可生物降解的聚合物製成，能在胃中溶解，釋放出封裝的維生素和礦物質。 資料來源：Linzixuan (Rhoda) Zhang， David Mankus， Dhruv Varshney， Ruiqing Xiao， Shahad Alsaiari， Abigail Lytton- Jean， Robert Langer， Ana Jaklenec
微塑膠是對環境構成重大威脅的微小塑膠顆粒，在地球上幾乎隨處可見。 它們來自輪胎、衣服和塑膠包裝等日常用品的分解。 另一個主要來源是通常新增到清潔劑、化妝品和其他美容產品中的微小塑膠珠。
為了解決這個日益嚴重的問題，麻省理工學院的化學工程師們開發出了可生物降解的材料，用來替代美容產品中的這些塑膠微珠。 這些環保聚合物可自然分解成糖和氨基酸等安全的副產品。
"緩解微塑膠問題的方法之一是設法清理現有汙染。 "麻省理工學院科赫癌症綜合研究所的首席研究員安娜-雅克倫內克（Ana Jaklenec）說："但同樣重要的是，我們要放眼未來，專注於創造首先不會產生微塑膠的材料。"這些微粒還可以有其他用途。 在這項新研究中，Jaklenec 和她的同事們發現，這些微粒可以用來封裝維生素 A 等營養物質。
Jaklenec 和麻省理工學院教授、科赫研究所成員羅伯特-蘭格是這篇論文的資深作者，論文於12月6日發表在《自然化學工程》（Nature Chemical Engineering）上。 論文的第一作者是麻省理工學院化學工程專業的研究生張琳子璇（Rhoda）。
2019 年，Jaklenec、Langer 等人報告了一種聚合物材料，他們發現這種材料可用於封裝維生素 A 和其他必需營養素。 他們還發現，食用用封裝鐵強化麵粉製成的麵包的人體內的鐵含量有所增加。
然而，從那時起，歐盟就把這種被稱為 BMC 的聚合物歸類為一種微塑膠，並將其列入了一項於 2023 年生效的禁令中。 因此，為最初研究提供資金的比爾及梅林達-蓋茨基金會詢問麻省理工學院團隊，能否設計出一種更環保的替代品。
由張領導的研究人員轉向了蘭格實驗室之前開發的一種聚合物，即聚（β-氨基酯）。 這種聚合物有望成為基因遞送和其他醫療應用的載體，可生物降解，並能分解成糖和氨基酸。
透過改變材料組成模組的成分，研究人員可以調整疏水性（拒水能力）、機械強度和 pH 值敏感性等特性。 在創造出五種不同的候選材料後，麻省理工學院的研究小組對它們進行了測試，並確定了一種似乎具有微塑膠應用最佳成分的材料，包括在胃等酸性環境中的溶解能力。
研究人員發現，他們可以利用這些微粒來封裝維生素 A 以及維生素 D、維生素 E、維生素 C、鋅和鐵。 其中許多營養素都容易受熱和光照而降解，但研究人員發現，當這些營養素被包裹在顆粒中時，它們可以經受住在沸水中暴露兩個小時的考驗。
他們還發現，即使在高溫和高溼度條件下儲存 6 個月，一半以上的封裝維生素也不會受到破壞。
為了證明這種微粒在強化食品方面的潛力，研究人員將其加入了許多非洲國家經常食用的肉湯塊中。 他們發現，將這些微粒加入肉湯後，經過兩個小時的沸煮，營養成分依然完好無損。
Jaklenec說："肉湯是撒哈拉以南非洲地區的主食配料，為改善這些地區數十億人口的營養狀況提供了重要機會。"
在這項研究中，研究人員還透過將微粒暴露於培養的人類腸道細胞並測量其對細胞的影響來測試微粒的安全性。 研究人員發現，按照食品新增劑的劑量，這些微粒不會對細胞造成任何損害。
為了探索這種微粒是否能夠取代經常新增到清潔劑中的微珠，研究人員將這種微粒與肥皂泡沫混合。 他們發現，這種混合物能比單獨使用肥皂更有效地去除皮膚上的永久性記號筆和防水眼線筆。
研究人員發現，混合了新型微塑膠的肥皂也比含有聚乙烯微珠的清潔劑更有效。 他們還發現，新型可生物降解微粒在吸收重金屬等潛在有毒元素方面做得更好。
張說："我們希望以此作為第一步，展示如何開發一類新材料，從現有材料類別中擴充套件，然後將其應用於不同的應用領域。"
在雅詩蘭黛公司的資助下，研究人員目前正致力於進一步測試微珠作為清潔劑和其他潛在用途的效果，並計劃在今年晚些時候進行一次小型人體試驗。 他們還在收集可用於向美國食品藥品管理局申請 GRAS（一般認為安全）分類的安全資料，並計劃對添加了微粒的食品進行臨床試驗。
研究人員希望他們的工作能有助於大幅減少保健和美容產品向環境中釋放的微塑膠數量。
"這只是更廣泛的微塑膠問題中的一小部分，但作為一個社會，我們開始認識到問題的嚴重性。 這項工作為解決這一問題邁出了一步，"Jaklenec 說。"聚合物在我們日常生活中的無數應用中非常有用，而且必不可少，但它們也有缺點。 這是我們如何減少其中一些負面影響的一個例子。"
編譯自/ScitechDaily
