麻省理工学院的研究人员开发出一种环保替代品，可用于取代部分健康和美容产品中使用的有害塑胶微粒。
这些新型聚合物可分解成无害的糖类和氨基酸，还可包覆营养素以强化食品，在化妆品和营养应用方面都展现出前景。
塑胶微粒是微小的塑胶颗粒，会造成重大的环境威胁，几乎遍布地球各地。它们来自轮胎、衣物和塑胶包装等日常用品的分解。另一个主要来源是清洁剂、化妆品和其他美容产品中经常添加的微小塑胶颗粒。
为了应对这个日益严重的问题，麻省理工学院的化学工程师开发了可生物分解的材料，旨在取代美容产品中的这些塑胶颗粒。这些环保聚合物会自然分解成糖类和氨基酸等安全副产品。
“减轻塑胶微粒问题的方法之一是想办法清理现有的污染。但同样重要的是预期未来，专注于创造一开始就不会产生塑胶微粒的材料，”麻省理工学院科赫综合癌症研究所的首席研究员安娜·雅克列内兹（Ana Jaklenec）说道。
这些颗粒还可以应用于其他方面。在这项新研究中，雅克列内兹和她的同事们证明，这些颗粒可用于包覆维生素A等营养素。用包覆的维生素A和其他营养素强化食品，可以帮助全球约20亿营养缺乏的人。
雅克列内兹和麻省理工学院教授兼科赫研究所成员罗伯特·兰格（Robert Langer）是这篇论文的资深作者，该论文于12月6日发表在《自然化学工程》期刊上。该论文的主要作者是麻省理工学院化学工程研究生Linzixuan (Rhoda) Zhang。
2019年，雅克列内兹、兰格和其他人发布了一种聚合物材料，他们证明这种材料可用于包覆维生素A和其他必须营养素。他们还发现，食用添加了包覆铁的面粉制成的面包的人，体内铁含量有所增加。
然而，自那以后，欧盟将这种称为BMC的聚合物归类为塑胶微粒，并将其纳入2023年生效的禁令中。因此，资助这项原始研究的比尔及梅琳达·盖茨基金会询问麻省理工学院的团队，他们是否可以设计一种更环保的替代品。
在Rhoda的带领下，研究人员转向兰格实验室先前开发的一种聚合物，称为聚（β-氨基酯）。这些聚合物已被证明有望作为基因传递和其他医疗应用载体，具有可生物分解性，可分解成糖类和氨基酸。
通过改变材料构建块的组成，研究人员可以调整材料的特性，如疏水性（防水能力）、机械强度和pH值敏感性。在创造了五种不同的候选材料后，麻省理工学院的团队对它们进行了测试，并确定了一种似乎具有塑胶微粒应用最佳组成的材料，包括在暴露于酸性环境（如胃）中时溶解的能力。
研究人员证明，他们可以使用这些颗粒包覆维生素A，以及维生素D、维生素E、维生素C、锌和铁。这些营养素中有许多容易受到热和光降解的影响，但当包裹在颗粒中时，研究人员发现这些营养素可以承受在沸水中煮两个小时。
他们还表明，即使在高温高湿环境下存储六个月后，超过一半的包覆维生素仍然完好无损。
为了证明其强化食品的潜力，研究人员将这些颗粒加入到非洲许多国家普遍食用的肉汤块中。他们发现，当加入肉汤中时，这些营养素在煮沸两小时后仍然完好无损。
“肉汤是撒哈拉以南非洲地区的主食，为改善该地区数十亿人的营养状况提供了重要机会，”雅克列内兹说道。
在这项研究中，研究人员还通过将这些颗粒暴露于培养的人类肠道细胞并测量它们对细胞的影响来测试颗粒的安全性。在用于食品强化的剂量下，他们没有发现对细胞的损害。
为了探索这些颗粒替代清洁剂中经常添加的塑胶微粒的能力，研究人员将这些颗粒与肥皂泡沫混合。他们发现，这种混合物可以比单独使用肥皂更有效地去除皮肤上的永久性记号笔和防水眼线。
研究人员发现，与含有聚乙烯塑胶微粒的清洁剂相比，与新形塑胶微粒混合的肥皂也更有效。他们还发现，新型可生物分解颗粒在吸收重金属等潜在有毒元素方面做得更好。
“我们希望以此作为第一步，来证明如何开发新的材料类别，从现有的材料类别中扩展，然后将其应用于不同的应用，”张说道。
在雅诗兰黛的资助下，研究人员现在正致力于进一步测试这些微粒作为清洁剂和其他潜在应用，并计划在今年晚些时候进行小型人体试验。他们还在收集安全部据，这些数据可用于向美国食品药品监督管理局申请GRAS（公认安全）分类，并计划对添加了这些颗粒的食品进行临床试验。
研究人员希望他们的工作能够帮助大幅减少健康和美容产品释放到环境中的塑胶微粒数量。
“这只是更广泛的塑胶微粒问题的一小部分，但作为一个社会，我们开始意识到问题的严重性。这项工作为解决这个问题提供了一个前进的方向，”雅克列内兹说道。“聚合物非常有用，在我们日常生活的无数应用中都是必不可少的，但它们也有缺点。这是一个例子，说明我们如何可以减少这些负面影响。”
