新知 | 微塑料已侵入人体，废弃丝织物可替代
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环球零碳
碳中和领域的《新青年》
撰文 | Shushu
编辑 | 郭郭
→这是《环球零碳》的第265篇原创
日前，一则关于微塑料会伤肝肺的研究登上微博热搜，进入大众视野。
微塑料，即现在在世界各地的空气、水和土壤中发现的微小塑料颗粒。研究不断表明，地球上很少有地方没有受到微塑料污染的影响。从北极到南极，从珠穆朗玛峰顶到最深的海沟，这些微小的碎片已经在海洋、河流、农田、冰雪中被发现。它们已经在活的软体动物、甲壳动物、鱼、海龟、海豹、鸟类、小型陆地哺乳动物、牲畜和人类身上被检测到，并与越来越多的健康问题有关。
其中一些微塑料为了保持某些活性成份，被故意添加到各种产品中，包括农药、油漆、化妆品和洗涤剂——根据欧洲化学品局的数据，仅在欧盟，这一数字就估计为每年5万吨。欧盟已经宣布，到2025年必须淘汰这些添加的、不可生物降解的微塑料，因此正在寻找合适的替代品。
现在，麻省理工学院的一个科学家团队开发了一种基于丝绸的系统，可以提供一种廉价且容易制造的替代品，以取代添加在农产品、油漆和化妆品中的微塑料。团队成员表示，虽然故意添加的微塑料约占环境中总量的10% - 15%，但危害巨大。
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无处不在的微塑料
长期以来，塑料被认为是一种惰性物质，它大部分负担来自其他来源，例如瓶子和包装等较大的塑料物体随着时间的推移而降解，以及汽车轮胎的磨损等。
人们认为，微塑料在进入人体后，会经过胃肠道、胆道被排泄出体外。然而，有动物研究表明，小于10μm的微塑料可以穿过细胞膜进入循环系统，并到达其他组织。
2022年，环境科学领域期刊《环境国际》上一篇来自荷兰阿姆斯特丹自由大学研究团队的论文则表示，在人类血液中发现了微塑料，这进一步引发了微塑料对人体健康长期影响的担忧。
来源：Balchem
另外，在工业产品中广泛使用的微塑料通常可以保护某些特定的活性成分(或成分)，使其在需要的时候不会因暴露在空气或水分中而被降解。他们提供了一个缓慢释放的有效成分的目标时间和最大限度地减少其环境的不利影响。例如，维生素通常以微胶囊的形式装在药片或胶囊中，农药和除草剂也同样被胶囊包裹。
但用于这种微胶囊化的材料是塑料，它们会在环境中存在很长时间。到目前为止，还没有一种实用的、经济的、可以自然生物降解的替代品。
有相关研究者提出建议，大家生活中不要滥用塑料制品，吸管、塑料袋、一次性水杯、外卖盒等用后不随意丢弃；尽量选择可降解塑料制品，包括购买衣物时选择羊毛或棉质等天然材质；选择个人护理品时也要注意查看成分表，尽量不用带塑料磨砂成分的产品；以及做好垃圾分类也有利于减少微塑料伤害，使垃圾分类与塑料回收再利用相辅相成。
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蚕丝，未来微塑料的替代品
MIT团队通过一系列实验，提出了一个令人惊讶又非常简单的塑料微珠替代品--蚕丝。
图说：含有维生素 C 的蚕丝微胶囊的扫描电子显微镜图像，在不同的规模和使用不同的制造工艺制成
来源：[2]
这种丝线与用于精细织物的高质量丝线不同，它其中的丝蛋白很容易获得，而且价格更便宜。虽然蚕茧必须经过艰苦的解开才能生产出织物所需的细线，但为了实现这一目的，可以使用非纺织质量的蚕茧，蚕丝纤维可以通过一种可扩展的水性工艺简单地溶解。加工过程是如此简单和可调，由此产生的材料可以适应现有的制造设备，潜在地提供了一种使用现有工厂的简单的“加入”解决方案。
蚕丝被认为是安全的食品或医疗用途，因为它是无毒的，并在体内自然降解。在实验室测试中，研究人员证明了这种以丝为基础的涂层材料可以用于现有的标准喷雾制造设备，以制造标准的水溶性微胶囊除草剂产品，然后在温室中对玉米作物进行测试。测试表明，它比现有的商业产品效果更好，对植物造成的损害更小。
基于实验结果，该团队表示，这种蚕丝涂层可以在大多数应用中取代初级微塑料--不仅仅是像除草剂这样的化学品，还包括化妆品甚至是药品，因为蚕丝在体内也会分解。
另外，虽然其他研究小组提出了可降解的封装材料，可以在小型实验室中发挥作用，但在未来，实现高含量活性物质的封装，是商业化的趋势。这不仅能用生物降解聚合物替代合成聚合物，而且要达到相同的性能，甚至更好。
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丝绸的独特性能
使这种材料与现有设备兼容的秘密在于丝绸材料的可调性。通过精确地调整丝绸材料的聚合物链排列和表面活性剂的添加，就有可能微调涂料的性能。
这种材料可以是疏水的(拒水的)，即使它是在水溶液中制造和加工，也可以是亲水的(吸水的)，或两者之间的任何地方，对于给定的应用，它可以被制成与它要取代的材料的特性相匹配的材料。
图说：对再生丝纤维素悬浮液进行结构性操作，使其成为不同形态的微胶囊
来源：[2]
为了得到一个切实可行的解决方案，研究人员开发了一种方法，在封装材料形成时冻结其形成液滴，以详细研究其形成过程。
他们使用一种特殊的喷雾冷冻系统来做到这一点，并能够准确地观察封装如何工作，以便更好地控制它。一些封装的“有效载荷”材料，无论是农药、营养物质还是酶，都是水溶性的，而有些则不是，它们均与涂层材料以不同的方式相互作用。随着液滴的形成，载荷倾向于嵌入到涂层材料的外壳中。
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被丢弃的丝绸可回收利用
这种新方法可以利用不能用于制作面料的劣质丝绸，目前有大量的丝绸因为没有用途而被丢弃。另外，它也可以使用废弃的、被丢在垃圾填埋场里的丝绸织物。
来源：www.sanjosilk.com
研究人员表示，目前世界上90%的高质量丝绸生产都是在中国进行的，但现在这种新技术所使用的是散装丝绸，不需要太高质量的生产水平。因此，今后如果这种工艺得到广泛应用，世界其他地方的丝绸产量也很容易提高，以满足当地需求。
“这个简单而巧妙的项目描述了一种可持续的、生物可降解的丝基微塑料胶囊替代品，这是一项紧迫的环境挑战研究，”加州大学欧文分校化学和生物分子工程副教授阿隆·戈罗德茨基表示。
另外，美国康涅狄格农业实验站主任杰森·怀特称，“这项研究代表了一系列行业，尤其是农业在有效成分输送方面的一个潜在的重大进步。鉴于当前和未来与粮食不安全、农业生产和气候变化有关的挑战，非常需要这样的新战略。”
注：首图来源于Southwest Research Institute
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