麻省理工学院的研究人员已经开发出一种环保的替代品，可以替代一些健康和美容产品中使用的有害微珠。

这些新的聚合物可以分解成无害的糖和氨基酸，也可以封装营养物质用于食品强化，在化妆品和营养方面都有应用前景。

麻省理工学院的可生物降解解决方案

微塑料是一种微小的塑料颗粒，对环境构成重大威胁，在地球上几乎无处不在。它们来自轮胎、衣服和塑料包装等日常用品的分解。另一个主要来源是通常添加到洗面奶、化妆品和其他美容产品中的微小塑料珠。

为了解决这个日益严重的问题，麻省理工学院的化学工程师们开发了一种可生物降解的材料，旨在取代美容产品中的这些塑料珠。这些环保聚合物会自然分解成安全的副产品，比如糖和氨基酸。

着眼于未来的解决方案的重要性

“缓解微塑料问题的一种方法是找出如何清理现有污染的方法。但同样重要的是，要向前看，首先要专注于创造不会产生微塑料的材料，”麻省理工学院科赫综合癌症研究所的首席研究员Ana Jaklenec说。

这些粒子还可以找到其他用途。在这项新的研究中，Jaklenec和她的同事们表明，这些颗粒可以用来封装维生素A等营养物质。用封装的维生素A和其他营养物质来强化食物，可以帮助全球20亿营养缺乏的人中的一些人。

Jaklenec和麻省理工学院教授、科赫研究所成员Robert Langer是这篇论文的资深作者，论文发表在12月6日的《自然化学工程》杂志上。该论文的第一作者是麻省理工学院化学工程专业的研究生张林子轩（Rhoda）。

研发挑战

2019年，Jaklenec、Langer和其他人报告了一种聚合物材料，他们发现这种材料可以用来封装维生素A和其他必需营养素。他们还发现，食用含铁强化面粉制成的面包的人体内的铁含量有所增加。

然而，从那以后，欧盟将这种被称为BMC的聚合物归类为微塑料，并将其列入2023年生效的禁令中。因此，资助最初研究的比尔和梅琳达·盖茨基金会（Bill and Melinda Gates Foundation）询问麻省理工学院的研究小组，是否可以设计一种更环保的替代方案。

创新材料设计

研究人员转向了Langer实验室之前开发的一种聚合物，即聚氨基酯。这些聚合物是可生物降解的，可以分解成糖和氨基酸，有望作为基因传递和其他医学应用的载体。

通过改变材料构件的组成，研究人员可以调整诸如疏水性（排斥水的能力）、机械强度和pH敏感性等特性。在创造了五种不同的候选材料后，麻省理工学院的研究小组对它们进行了测试，并确定了一种似乎具有微塑料应用的最佳成分，包括暴露于酸性环境（如胃）时的溶解能力。

营养保护与输送

研究人员表示，他们可以用这些颗粒来包裹维生素A、维生素D、维生素E、维生素C、锌和铁。这些营养物质中的许多都容易受到热和光的影响，但当被包裹在颗粒中时，研究人员发现这些营养物质可以承受在沸水中两个小时的暴露。

他们还表明，即使在高温高湿条件下储存6个月后，超过一半的微粒维生素没有损坏。

食品强化的潜力

为了证明它们在强化食物方面的潜力，研究人员将这些颗粒加入了许多非洲国家普遍食用的肉汤块中。他们发现，当加入清汤时，在煮沸两个小时后，营养成分仍然完好无损。

Jaklenec说：“肉汤是撒哈拉以南非洲地区的主要食材，为改善这些地区数十亿人的营养状况提供了重要机会。”

在这项研究中，研究人员还通过将颗粒暴露于培养的人类肠细胞，并测量其对细胞的影响来测试颗粒的安全性。在用于食物强化的剂量下，他们发现对细胞没有损害。

清洁应用的安全性和有效性

为了探索这些颗粒取代经常添加到清洁剂中的微珠的能力，研究人员将这些颗粒与肥皂泡沫混合在一起。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眼线笔和防水眼线笔痕迹。

研究人员发现，混合了新型微塑料的肥皂也比含有聚乙烯微珠的清洁剂更有效。他们还发现，新的可生物降解颗粒在吸收重金属等潜在有毒元素方面做得更好。

研究人员说：“我们想以此为第一步，展示如何开发一类新的材料，从现有的材料类别中扩展，然后将其应用到不同的应用中。”

正在进行的研究和未来的方向

在雅诗兰黛的资助下，研究人员正在进一步测试这种微珠作为清洁剂和潜在的其他应用，他们计划在今年晚些时候进行一次小规模的人体试验。他们还在收集可用于向美国食品和药物管理局申请GRAS（通常被认为是安全的）分类的安全数据，并计划对添加了这种颗粒的食品进行临床试验。

研究人员希望他们的工作可以帮助显著减少健康和美容产品释放到环境中的微塑料量。

“这只是更广泛的微塑料问题的一小部分，但作为一个社会，我们开始认识到问题的严重性。这项工作为解决这个问题迈出了一步，”Jaklenec说。“聚合物在我们日常生活中的无数应用中都非常有用和必不可少，但它们也有缺点。这是我们如何减少这些负面影响的一个例子。”

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