20 年 2024 月 XNUMX 日 (Nanowerkニュース) ポリスチレンは広く普及しているプラスチックですが、他の材料と混合すると基本的にリサイクルできず、生分解性でもありません。日記で Angewandte Chemie (「コバルト補因子を含む人工アンカーペプチドLCIはポリスチレン微粒子の酸化効率を高める」）、ドイツの研究チームは、ポリスチレン微粒子を酸化してその後の分解を促進するバイオハイブリッド触媒を導入しました。この触媒は、ポリスチレン表面に付着する特別に構築された「アンカーペプチド」と、ポリスチレンを酸化するコバルト錯体から構成されています。
コバルト補因子を含む人工アンカーペプチド LCI は、ポリスチレン微粒子の酸化効率を高めます。 (© Wiley) ポリスチレンは、単独で、または他のポリマーと組み合わせて、ヨーグルトの容器から機器のハウジングまで、多くの用途があります。主に発泡スチロールという商標名で知られる発泡体の形態では、断熱材や包装などに使用されます。ポリスチレンの大きな欠点は、生分解性が低く、環境汚染につながることです。ポリスチレンは、清潔で他の材料と混合していない場合はリサイクル可能ですが、汚染されている場合や他の材料と混合されている場合はリサイクルできません。自治体のリサイクル プログラムでは、混合ポリスチレン プラスチック廃棄物やポリスチレンのナノ粒子やマイクロ粒子などの分解生成物は処理が困難です。問題は、ポリスチレンが撥水性で無極性であるため、一般的な極性反応物質と反応できないという事実にあります。混合ポリスチレン廃棄物を分解するシンプルで経済的かつエネルギー効率の高いプロセスを実現するには、まずポリスチレンに極性官能基を持たせる必要があります。アーヘン工科大学（ドイツ）のウルリッヒ・シュヴァーネベルク氏と奥田淳氏率いるチームは、この段階を実行するための新規バイオハイブリッド触媒を開発した。この触媒は、コバルト錯体と結合したアンカーペプチドとして知られる化合物をベースとしています。アンカーペプチドは、表面に付着できるよりも短いペプチド鎖です。研究チームは、ポリスチレンの表面に結合する特殊なアンカーペプチド (LCI、液体クロマトグラフィー ピーク I) を開発しました。このペプチド 654 グラムは、噴霧または浸漬によって数分以内に最大 2 m1,4,7,10 の表面を単層でコーティングするのに十分です。触媒活性のあるコバルト錯体は、短い連結部分を介してアンカーペプチドに結合します。コバルト原子は、XNUMX 個の炭素原子と XNUMX 個の窒素原子で構成される環である大環状配位子 (TACD、XNUMX-テトラアザシクロドデカン) によって「囲まれています」。この触媒は、一般的な酸化剤であるオキソン (ペルオキシ一硫酸カリウム) との反応により、ポリスチレンの C-H 結合の酸化を促進し、極性 OH 基を形成します (ヒドロキシル化)。アンカーペプチドの結合は材料特異的であるため、この場合、アンカーペプチドは触媒活性コバルトをポリスチレン表面近くに固定化し、反応を加速します。このシンプルで安価、エネルギー効率の高いプロセスは、浸漬およびスプレー用途を通じて拡張可能であり、工業規模での使用に適しています。共役化学触媒の使用を通じて、アンカーペプチドによる材料特異的結合を採用するこのハイブリッド触媒の概念は、酵素では経済的に分解できないポリプロピレンやポリエチレンなどのさらなる疎水性ポリマーの材料特異的分解を可能にする可能性がある。
コバルト補因子を含む人工アンカーペプチド LCI は、ポリスチレン微粒子の酸化効率を高めます。 (© Wiley) ポリスチレンは、単独で、または他のポリマーと組み合わせて、ヨーグルトの容器から機器のハウジングまで、多くの用途があります。主に発泡スチロールという商標名で知られる発泡体の形態では、断熱材や包装などに使用されます。ポリスチレンの大きな欠点は、生分解性が低く、環境汚染につながることです。ポリスチレンは、清潔で他の材料と混合していない場合はリサイクル可能ですが、汚染されている場合や他の材料と混合されている場合はリサイクルできません。自治体のリサイクル プログラムでは、混合ポリスチレン プラスチック廃棄物やポリスチレンのナノ粒子やマイクロ粒子などの分解生成物は処理が困難です。問題は、ポリスチレンが撥水性で無極性であるため、一般的な極性反応物質と反応できないという事実にあります。混合ポリスチレン廃棄物を分解するシンプルで経済的かつエネルギー効率の高いプロセスを実現するには、まずポリスチレンに極性官能基を持たせる必要があります。アーヘン工科大学（ドイツ）のウルリッヒ・シュヴァーネベルク氏と奥田淳氏率いるチームは、この段階を実行するための新規バイオハイブリッド触媒を開発した。この触媒は、コバルト錯体と結合したアンカーペプチドとして知られる化合物をベースとしています。アンカーペプチドは、表面に付着できるよりも短いペプチド鎖です。研究チームは、ポリスチレンの表面に結合する特殊なアンカーペプチド (LCI、液体クロマトグラフィー ピーク I) を開発しました。このペプチド 654 グラムは、噴霧または浸漬によって数分以内に最大 2 m1,4,7,10 の表面を単層でコーティングするのに十分です。触媒活性のあるコバルト錯体は、短い連結部分を介してアンカーペプチドに結合します。コバルト原子は、XNUMX 個の炭素原子と XNUMX 個の窒素原子で構成される環である大環状配位子 (TACD、XNUMX-テトラアザシクロドデカン) によって「囲まれています」。この触媒は、一般的な酸化剤であるオキソン (ペルオキシ一硫酸カリウム) との反応により、ポリスチレンの C-H 結合の酸化を促進し、極性 OH 基を形成します (ヒドロキシル化)。アンカーペプチドの結合は材料特異的であるため、この場合、アンカーペプチドは触媒活性コバルトをポリスチレン表面近くに固定化し、反応を加速します。このシンプルで安価、エネルギー効率の高いプロセスは、浸漬およびスプレー用途を通じて拡張可能であり、工業規模での使用に適しています。共役化学触媒の使用を通じて、アンカーペプチドによる材料特異的結合を採用するこのハイブリッド触媒の概念は、酵素では経済的に分解できないポリプロピレンやポリエチレンなどのさらなる疎水性ポリマーの材料特異的分解を可能にする可能性がある。
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- 情報源： https://www.nanowerk.com/news2/green/newsid=64691.php
