羅格斯大學化學家開發可程式化自毀塑膠

羅格斯大學化學家俞偉（Yuwei Gu）助理教授在一次戶外觀察中受到啟發，構思出一種對抗塑膠污染的新策略。他注意到被丟棄的塑膠瓶在自然界中能無限期存在，與DNA和RNA等天然長鏈分子能自然分解的特性形成鮮明對比。自2023年起任職於羅格斯大學的俞偉，其研究核心聚焦於巨分子仿生學，旨在設計出能與生物複雜性相媲美的系統。

俞偉的團隊隨後開發出一種化學策略，旨在製造能夠以預設速度自我毀滅的塑膠，以期解決全球性的塑膠廢棄物問題。該方法被稱為「構象預組織」（conformational preorganization），它透過引入輔助基團來精確模仿天然聚合物的結構。這種調整現有化學鍵的空間排列，使得化學鍵在特定條件下更容易斷裂，從而避免使用苛刻的化學品或高溫，實現材料在完成功能後能自然消亡的目標。

研究人員在2025年11月28日發表於《自然化學》（Nature Chemistry）期刊上的研究中，展示了他們能夠設計塑膠在數天、數月或數年內降解，使材料的壽命與其功能需求精確匹配。這種可程式化的降解速率，為解決塑膠污染提供了前所未有的靈活性。此外，該團隊還整合了一個開關功能，允許分解過程能被特定地由紫外線或金屬離子觸發，增加了額外的控制層面。早期實驗室測試顯示，分解產生的液體無毒，但仍需持續研究來完全證實。

塑膠污染的全球規模，每年數百萬噸廢棄物進入環境，凸顯了這類創新技術的迫切性。根據環境保護機構的數據，全球每年生產超過4億噸塑膠，其中很大一部分對生態系統構成長期威脅。俞偉教授及其團隊目前正積極尋求合作夥伴，以推動商業化進程並進行相容性測試，將實驗室的突破轉化為可行的環境解決方案。

與傳統的生物可降解塑膠通常需要特定工業堆肥條件不同，俞偉團隊的策略強調在更廣泛的日常環境條件下實現可控分解，這極大地擴展了其實際應用的可能性。這種對材料壽命的精確調控能力，對於需要特定使用期限的產品，如一次性醫療設備或包裝材料，具有重大的商業和環境意義，代表著化學工程在應對環境永續性挑戰方面邁出的堅實一步。