Сообщение синтетические полимерные материалы и их роль в современной технике: 8 Приготовьте сообщение на тему «Синтетические полимерные материалы и их роль в современной технике».

alexxlab | 27.01.1980 | 0 | Разное

8 Приготовьте сообщение на тему «Синтетические полимерные материалы и их роль в современной технике».

№8

Полимерами называют высокомолекулярные соединения, молекулы которых построены из множества периодически повторяющихся элементарных звеньев. Для полимеров характерны чрезвычайно большие значения молекулярной массы – от десятков

тысяч до нескольких миллионов. Полимеры, главные цепи которых состоят из атомов одного элемента, называют гомоцепными, а из разных – гетероцепными. Если полимерная молекула состоит из одинаковых элементарных звеньев, как, например, в полиэтилене или полистироле, то говорят о гомополимерах. Если же в одной макромолекуле есть разные звенья, то это сополимер. Обычно сополимеры образуются при совместной полимеризации двух или нескольких мономеров.

Возможен такой случай: к некоторым звеньям основной цепи (не концевым) присоединяют одну или несколько цепей другого строения. В этом случае говорят о привитых сополимерах. Если же в молекуле сополимера разные по составу участки пространственно разделены и образуют достаточно длинные непрерывные последовательности, сменяющие друг друга в пределах макромолекулы, то мы имеем дело с блок-сополимером.

Кроме того, полимеры подразделяют на органические, элементоорганические и неорганические. У первых в состав основной цепи входят атомы углерода, кислорода, а иногда азота и серы. В главную молекулярную цепь вторых, наряду с углеродом, входят и элементы неорганического мира- кремний, магний и др.

Неорганические полимеры, как правило, не содержат углерод. Примерами могут служить пластическая сера (гомоцепной неорганический полимер) и полифосфонитрилхлорид (гетероцепной неорганический полимер)

Кроме синтетических полимеров существует много природных: целлюлоза, крахмал, лигнин и белки. Такой белок, как коллаген – типичный полимер, точнее даже сополимер: чередование в его макромолекуле аминокислотных остатков глицина, пролина и оксипролина строго регулярно. К природным полимерам относятся также натуральный каучук.

Синтетических полимеров известно намного больше, чем природных. Однако самым массовым полимером, используемым в производстве и в быту, остаётся природный полимер целлюлоза. Её свойствами и особенностями строения макромолекул в значительной степени объясняются свойства бумаги и хлопчатобумажных тканей. Целлюлоза может превращаться в искусственные волокна и бездымный порох под действием различных химических агентов.

Полимеры, у которых температура перехода из стеклообразного состояния в высокоэластическое ниже комнатной, называются эластомерами, а те, у которых эта температура выше – пластиками. Свойства полимеров зависят от строения макромолекулярных цепей, вида химической связи между цепям и элементарными звеньями, молекулярной массы, состава.

Синтетический полимерный материал – Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 1

Синтетический полимерный материал

Cтраница 1

Синтетические полимерные материалы пригодны для работы в условиях контактных нагрузок. В линотипах ( наборных машинах) применяют найлоновые зубчатые колеса привода клавиатуры, которые по сравнению с чугунными отличаются бесшумностью работы, не требуют смазки и не обнаруживают заметного износа после длительной эксплуатации. Подшипники с пластмассовыми шариками, или полностью изготовленные из пластиков, могут применяться при малой скорости вращения в случаях, когда необходимо обеспечить снижение веса изделия, коррозионную стойкость и сопротивление возможным ударам. Такие подшипники удовлетворительно работают при попадании пыли.  [1]

Синтетические полимерные материалы делятся в свою очередь на пластические массы ( пластики), эластомеры ( каучуки) и волокна. Это деление носит до некоторой степени условный характер, так как полимерные материалы одного и того же химического состава, но полученные или переработанные различными способами, могут применяться в виде пластмассы, каучука или синтетического волокна.  [2]

Разнообразные синтетические полимерные материалы, обладающие ценными специфическими свойствами, необходимыми для отдельных отраслей народного хозяйства, получают все более широкое применение. В определенных отраслях промышленности намечается достаточно обоснованная тенденция к постепенной замене материалов, вырабатываемых на основе производных целлюлозы, синтетическими полимерами. Эта тенденция дала, однако, в свое время основание для неправильного и поверхностного заключения, что во всех отраслях народного хозяйства, потребляющих полимерные материалы, синтетические полимеры сначала частично, а затем полностью заменят целлюлозу и ее производные. В настоящее время необоснованность такого вывода очевидна.  [3]

Как только синтетические полимерные материалы стали применяться в промышленности, возникла проблема оценки их стабильности в различных условиях и под действием разных факторов. Из разнообразных причин, вызывающих разрушение высокомолекулярных соединений, следует выделить влияние повышенных температур. Особое значение приобретают следующие два аспекта этой проблемы.  [4]

Получение синтетических полимерных материалов, как было указано, осуществляется в основном с помощью реакций поликонденсации и полимеризации. На основе этих реакций с применением различных технологических схем изготовляют все промышленные виды пластических масс и резин. При поликонденсации высокомолекулярное соединение образуется в результате последовательного взаимодействия молекул, содержащих две или несколько реакционноспособных групп.  [5]

Производство синтетических полимерных материалов по директивам XXIII съезда КПСС значительно возрастет. Особое внимание обращается на расширение производства прогрессивных полимерных материалов.  [6]

Из синтетических полимерных материалов широко используется фторопласт для изготовления трубопроводов и деталей аппаратуры.  [7]

Применение синтетических полимерных материалов и изделий из них в разных областях жизни все возрастает.  [8]

Получение синтетических полимерных материалов, как было указано, осуществляется в основном с помощью реакций поликонденсации и полимеризации. На основе этих реакций с применением различных технологических схем изготовляют все промышленные виды пластических масс и резин. При поликонденсации высокомолекулярное соединение образуется в результате последовательного взаимодействия молекул, содержащих две или несколько реакционноспособных групп.  [9]

Важнейшими видами синтетических полимерных материалов

являются пластмассы, эластомеры, химические волокна и полимерные покрытия.  [10]

Процессы старения синтетических полимерных материалов уменьшают их сроки годности. Поскольку полимерные материалы очень широко применяются в быту и технике, суммарные потери от старения полимеров огромны, а защита от старения весьма важна.  [11]

В настоящее время синтетические полимерные материалы относятся к важнейшим типам материалов, определяющих возможность дальнейшего развития и технического прогресса всего народного хозяйства.  [12]

В патенте предлагается синтетический полимерный материал, обладающий малой скоростью выщелачивания и прекрасными биоцидными свойствами, предохраняющий поверхность морских конструкций от обрастания и не загрязняющий среду.  [13]

Защитные покрытия из

синтетических полимерных материалов наносятся на магистральные трубопроводы диаметром более 820 мм.  [14]

Начало промышленного использования синтетических полимерных материалов, хотя многим это может показаться удивительным, датируется XIX веком и даже ранее. Еще до того как Штаудингер в 1920 г. предложил длинноцепочечную модель полимера, человечество использовало и изучало эти важные во многих отношениях материалы.  [15]

Страницы:      1    2    3

Синтетические полимерные материалы – Справочник химика 21

    Качество больщой части химических продуктов (кислот, щелочей, солей, минеральных удобрений, гербицидов) определяется содержанием полезного или основного вещества, концентрацией, предельно допустимым содержанием посторонних примесей, индексом расплава и др. Для оценки качества синтетических полимерных материалов, искусственного волокна используются физико-механические показатели вязкость, пластичность, истираемость, относительное и остаточное удлинение, термостабильность. В ряде подотраслей применяются и специфические показатели, например светоотдача в производстве светосоставов, укрывистость в лакокрасочной промыщленности вкус, запах, цвет в масложировой промыщленности. Для оценки качества изделий используются также различные показатели, например срок службы, пробег, ходимость в производстве щин и др.  [c.113]
    Ученые давно стремились познать и обратить на пользу человека замечательное свойство полупроницаемых мембран — пропускать одни вещества и задерживать другие. Однако идея применения мембран для технологических целей стала реальной лишь в последнее время в связи с развитием наших знаний о природе и структуре веществ, с новыми достижениями в различных областях науки, а также в производстве синтетических полимерных материалов. 

[c.13]

    Представляет также интерес использование ароматических мономеров (стирола, индена, винилнафталина и их производных), продуктов пиролиза в качестве сырья для полимеризации. Синтетические полимерные материалы, получаемые на их основе, будут служить заменителями полистирола и найдут широкое применение в строительной технике. [c.349]

    Примером этому служит развитие промышленности синтетических полимерных материалов, в частности полиэтилена. Исходным сырьем для изготовления полиэтилена является этилен и при том очень чистый. В этилене, идущем на изготовление полиэтилена, примесь таких веществ, как кислород, окись углерода, пары воды и других должна быть не более 10″ %, т. е. не более одной-двух молекул на [c.302]

    Максимальное значение Кх имеет на транспорте и в связи, что обусловлено широким использованием в этих отраслях синтетических полимерных материалов. 

[c.29]

    К важнейшим синтетическим полимерным материалам относят пластмассы, эластомеры, химические волокна и полимерные покрытия. В отличие от металлических материалов они имеют высокую устойчивость в агрессивных средах, низкую плотность, высокую стойкость к истиранию, хорошие диэлектрические и теплоизоляционные свойства. Из них несложно изготовить детали и аппараты сложной конструкции. Недостатком многих полимерных материалов является их склонность к старению и невысокая термическая стабильность (до 250 °С). Наиболее известны материалы на основе фенол-формальдегидных смол (с. 192), поливинилхлорида, полиэтиленов (с. 192) и фторопластов. [c.176]

    Химия высокомолекулярных соединений — комплексная наука. Она впитала в себя основные достижения из области органического синтеза, физико-химических и биологических исследований, технологических и инженерных решений. Эта важная отрасль химической науки достигла высокого уровня развития. Появилось огромное количество совершенно новых полимерных материалов — пластических масс, синтетических каучуков и волокон, подавляющее большинство которых обладает лучшими эксплуатационными свойствами по сравнению с таковыми природных полимеров. Современные исследования в области химии полимеров направлены прежде всего на создание новых синтетических полимерных материалов, обладающих совершенно новыми и необходимыми человеку свойствами. Однако это не исключает и изучение высокомолекулярных продуктов природного происхождения, их совершенствование и модернизацию. [c.372]

    Природные и синтетические полимеры имеют большое народнохозяйственное значение, особенно синтетические полимерные материалы, обладающие ценными свойствами. Так, некоторые синтетические полимеры кратковременно выдерживают температуру более 5000° С. Пленка из такого материала совершенно не повредится, если на нее вылить расплавленную сталь. [c.372]

    Для получения синтетических полимерных материалов, обладающих заданными свойствами, необходимы научно обоснованные методы их переработки, т. е. методы формирования оптимальных структур молекул, обеспечивающих повышенную прочность, низкую хрупкость, высокую эластичность полимеров. Для увеличения срока службы полимерных материалов в них вводят специальные добавки, повышающие теплостойкость, динамическую выносливость и другие важные свойства. При изготовлении изделий из полимерных материалов большое значение имеют выбор и реализация оптимальной конструкции изделия, которая наиболее целесообразно учитывает специфику материала. [c.6]

    Академик Н. Н. Семенов [59] высказал весьма интересные цитируемые ниже соображения о будущем масштабе производства синтетических полимерных материалов (пластмасс, волокон, каучуков) Можно думать, что [c.37]

    К наиболее распространенным термореактивным смолам, применяемым в настоящее время, относят фурановые, содержащие в своем составе фуриловый спирт (включая смеси фуриловый спирт — карбамидоформальдегидная смола и фуриловый спирт — фенольная смола — карбамидоформальдегидная смола), фенольные смолы (включая смеси фенольная смола — карбамидоформальдегидная смола и фенольная смола — фуриловый спирт — карбамидоформальдегидная смола) и полиуретаны, применяемые в больших количествах. Синтетические полимерные материалы применяют в наиболее ответственных процессах изготовления литейной оснастки без нагревания, для получения формовочных скорлуп, для формования в горячих и холодных ящиках. [c.211]

    В настоящее время практическое применение находят бензостойкие покрытия на основе лакокрасочных и синтетических полимерных материалов (пластических масС), цинка или комбинированных материалов. [c.47]

    Защитные покрытия из синтетических полимерных материалов наносятся на магистральные трубопроводы диаметром более 820 мм в основном в заводских условиях. [c.57]

    В настоящее время во многих странах интенсивно ведутся широкие исследования по получению искусственной бумаги, в которой целлюлоза целиком заменена на волокнистые синтетические полимерные материалы. [c.41]

    Синтетические пористые полимерные материалы, образовавшие свой класс адсорбентов, были впервые синтезированы в конце 50-х годов. Отличительной особенностью синтетических полимерных материалов является возможность изменять их пористую структуру в очень широких диапазонах при одном и том же химическом строении. [c.172]

    Из синтетических полимерных материалов широко используется фторопласт для изготовления трубопроводов и деталей аппаратуры. В ближайшее время можно ожидать широкого распространения стеклопластиков на основе полиэфиров, полипропилена и других полимерных материалов [98]. [c.512]

    Важнейшими видами синтетических полимерных материалов являются пластмассы, эластомеры, химические волокна и полимерные покрытия. Остановимся ка них более подробно. [c.138]

    Химия древесины и синтетических полимеров – теоретическая основа технологий химической и химико-механической переработки древесины. Древесина является уникальным сырьем, постоянно возобновляемым в процессе фотосинтеза, и квалифицированное комплексное использование всей ее биомассы представляет собой важнейшую задачу с позиций экономики и экологической безопасности. Возрастание роли древесины в связи с сокращением запасов традиционного сырья химической промышленности угля, нефти и газа – определяет особую перспективность исследовании в области химии и химической технологии древесины и других растительных источников сырья. Несмотря на все более широкое развитие производства различных синтетических полимерных материалов, древесина как промышленное сырье для механической технологии не теряет своего значения. В наши дни нет ни одной области экономики, культуры и быта, где бы ни применялись древесина и продукты ее переработки. [c.5]

    Тесная связь химии древесины с химией и физикой синтетических полимеров объясняется общностью свойств природных и синтетических полимеров, с одной стороны, а также широким использованием синтетических полимерных материалов при различных способах переработки древесины, с другой. Кроме того, древесина и другое растительное сырье при химической переработке дают различные низкомолекулярные продукты, которые используются в качестве исходных мономеров для синтеза полимеров. Для понимания химического строения, физической структуры, свойств и химических превращений основных компонентов реве- [c.5]

    ПОЛИМЕРИЗАЦИОННЫЕ ПРОЦЕССЫ, ИСПОЛЬЗУЕМЫЕ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ХИРАЛЬНЫХ СИНТЕТИЧЕСКИХ ПОЛИМЕРНЫХ МАТЕРИАЛОВ [c.247]

    Водорастворимые полимеры (ВРП) могут быть получены на основе мономеров, природных и синтетических полимерных материалов. [c.4]

    Эти вещества, добавляемые в битум для придания ему улучшенных характеристик, называются модификаторами, а битумы, полученные с подобными добавками, — модифицированными. В качестве модификаторов в настоящее время используется широкая гамма синтетических полимерных материалов. [c.362]

    Пигментами окрашивают также пластические массы, резину, бумагу и некоторые другие материалы. Важная область применения пигментов — окраска вискозного и ацетатного волокон, а также синтетических полимерных материалов в растворе или расплаве перед изготовлением из них волокон (крашение в массе) (см. стр. 242). [c.251]

    Монография рассчитана на научных и инженерно-технических работников всех отраслей промышленности, потребляющих или перерабатывающих природные или синтетические полимерные материалы она может быть полезна студентам, преподавателям и аспирантам соответствующих вузов. [c.2]

    В процессе пиролиза жидких углеводородов получается определенное количество смол. Как показали проведенные работы, эти смолы содержат значительное количество непредельных и алкенилароматических углеводородов и могут служить хорошим сырьем для производства синтетических полимерных материалов. [c.373]

    Получение синтетических полимерных материалов, как было указано, осуществляется в основном с помощью реакций поли-кондснсации и полимеризации. На основе этих реакций с при-мен1Ч1пем различных технологических схем изготовляют все про-мьинленные виды пластических масс и резин. При поликонден-сацнн высокомолекулярное соединение образуется в результате последовательного взаимодействия молекул, содержащих две или несколько реакционносиособных групп. При этом всегда выделяется в качестве побочного продукта какое-либо низкомолекулярное вещество, напрнмер вода, кислота, аммиак и др. Так, фенол с ацетоном в присутствии кислот или оснований вступает в реакцию конденсации  [c.391]

    Рентгенография имела огромное значение при исследовании высокомолекулярных веществ, в частности при изучении структуры природных и синтетических полимерных материалов, при выяснении природы явлений набухания и т. д. Анализ диаграмм Де- бая — Шеррера позволяет во многих случаях установить период идентичности молекул полимеров и выяснить взаимное расположение их структурных элементов в пространстве, хотя все это требует чрезвычайно длительных и скурпулезных расчетов с при менением счетных машин. Именно методами рентгеноструктурного -анализа было установлено сложнейшее строение молекул таких веществ, как пенициллин, витамин В12, гемоглобин и многих высокомолекулярных веществ. [c.50]

    С каждым годом возрастает производство синтетических полимеров, т. е. высокомолекулярных соединений, получаемых из низкомолекулярных исходных продуктов. Быстро развиваются такие отрасли промышленности, как промышленность пластических масс, синтетических волокон, синтетического каучука, лаков (лакокрасочная промышленность) и клеев, электроизоляционных материалов и др. Промышленность пластических масс располагает в настоящее время большим количеством синтетических полимерных материалов с разнообразными свойствами. Некоторые из них превосходят по химической стойкости золото и платину, сохраняют свои механические свойства при охлаждении до —50 °С и при нагревании до +500 “С. Другие не уступают по прочности металлам, а по твердости приближаются к алмазу. Из синтетических полимеров получают исключительно легкие и прочные строительные материалы, прекрасную электроизоляцию, незаменимые по своим свойствам материалы для химической аппаратуры. Резиновая промышленность располагает теперь материалами, превосходящими по многим показателям натуральный каучук, одни материалы, например, газонепроницаемы, стойки к бензину и маслам, другие не теряют эластических свойств при температуре от —80 до -f300° . Новые синтетические волокна во много раз прочнее природных, из них получаются красивые, несминаемые ткани, прекрасные искусственные меха. Технические ткани из синтетических волокон пригодны для фильтрования кислот и щелочей. [c.19]

    В современной технике широко применяются металлические композитные материалы, не проходящие в процессе изготовления через жидкую фазу (процесс плавления). В качестве конструкционных материалов теперь используются и неметаллы — синтетический графит (более прочный при высоких температурах, чем металл), керамика на базе корунда (А12О3) или кварца (ЗЮз) (также обладающая повышенной работоспособностью при высоких температурах), синтетические полимерные материалы на основе органических, элементорганических и неорганических соединений, а также стекла и ситаллы. [c.7]

    Особенно большое значение имеет замена синтетическими полимерными материалами цветных металлов. Полимеры с успехом заменяют кислотоупорные стали и свинец в аппаратуре, используемой в химической н других отраслях промышпеппости. [c.31]

    Принимая во внимание обширную сырьевую базу в виде разнообразного пентозансодержащего сырья, на которую опирается получение фурфурола, а следовательно и других фурановых веществ, все это имеет весьма большое значение для развития химической промышленности вообще и. промышленности синтетических полимерных материалов в частности. [c.221]

    Директивами XXIV съезда КПСС по пятилетнему плану развития народного хозяйства СССР предусмотрено увеличение производства товаров химической промышленности в 1,7 раза, в том числе пластических масс и смол в 2 раза. Более 50% выпуска синтетических полимерных материалов составляют термопласты. По данным мировой статистики ожидается, что выпуск синтетических материалов сравняется в 1980 г. с выпуском металлов на земном шаре, а к 2000 г. превысит выпуск металлов в десять раз. [c.96]

    Постоянно повышающиеся требования к качеству и эксплуатационным характеристикам материалов на основе битума часто не могут быть удовлетворены только за счет выбора сырья и технологии производства битума. В этом случае прибегают к модификации битумов полимерными синтетическими материалами или отходами их производства. В последнее время нолимербитумы стали применяться особенно широко во-первых, потому, что синтетические полимерные материалы производят в большом количестве, и они стали более доступны во-вторых, при их производстве образуется много отходов и побочных продуктов, которые не находят сбыта. Цель, которую преследовали многие исследователи и практики, заключалась в передаче битуму ценных свойств синтетических полимерных материалов пластичности в широком температурном интервале (главным образом, за счет снижения температуры хрупкости), стойкости к агрессивным средам и эластичности. [c.474]

    Высокоьязкие пластичные среды уже около столетия экструдируют с помощью шнековых машин. В первую очередь для переработки каучуков и термопластичных синтетических полимерных материалов были разработаны шнековые экструдеры, в которых за счет подведения тепла от внешних источников полимерные материалы переводятся в пластичное состояние и затем продавливаются череэ фильеры и головки, преодолевая сопротивление этих формующих инструментов [3—5] . Для транспортировки маловязких жидкостей были созданы двухвальные противовращающиеся самовсасывающие винтовые насосы с напором (противодавлением) до 20 10 Па (200 кгс/см ), которые в первую очередь находят применение в судостроении и нефтеперерабатывающей промышленности [6, 7]. С помощью двухваль-ных противовращающихся винтовых компрессоров могут перекачиваться газы с расходом до 22-10 м /ч при максимальном противодавлении 1,4-10 Па (14 кгс/см ) [6]. [c.7]

    Все возрастающий интерес к производству синтетических полимерных материалов— волокон, пластмасс, лаков, клеев и других продуктов — побуждает Ш13ре развивать химию и технологию высокомолекулярных соединений и соответствующих мономеров. Среди последних важное место занимают виниловые соединения, в которых непредельный радикал связан с такими гетероатомами, как кислород, сера, азот, кремний и некоторыми другими злементами  [c.5]

    В результате механического диспергирования кристаллических веществ часто образуются частицы, обладающие отчетливо выраженной анизометричностью. Слюда, графит, монтмориллонит расщепляются на тончайшие пластинки. Асбест легко расщепляется на весьма анизомет-ричные столбчатые кристаллики, представляющие собой настоящие волокна. Многие природные высокомолекулярные тела органического происхождения — древесина, кожа и т. д. — также обнаруживают тенденцию к образованию тончайших фибрилл при диспергировании. Такая фибриллизация , достижение которой часто весьма существенно для технологии волокнистых материалов, по-видимому, может происходить не только при переработке природного сырья, но и при измельчении искусственных и синтетических полимерных материалов, анизотропия которых является следствием особых условий их получения [6, 7]. [c.8]

    Ацетон (пропанон) СН3СОСН3 получают гидратацией пропилена с последующим дегидрированием изопропанола, а также при производстве фенола кумольным методом. Бесцветная жидкость, т.кип. 56,2 °С, смешивается с водой и органическими растворителями. Применяют в производстве метилметакрилата, метилизобутилкетона, метакриловой кислоты, лекарственных средств, душистых веществ в качестве растворителя ацетата целлюлозы, синтетических полимерных материалов в процессах органического синтеза. ПДК 200 мг/м . [c.192]

    Синтетические полимерные материалы для повышения сроков эксплуатации, облегчения переработки, улучшения потребительских свойств наряду с собственно высокомолекулярными соединениями содержат различные добавки, имеющие самое разнообразное строение, — термо-, свето-, биостабилизаторы, пластификаторы, красители и пигменты, антистатики, антипирены, порообразователи, отверди-тели, мягчители и т д С течением времени происходит вы-потевание, постепенное испарение этих добавок, многие из которых опасны для здоровья человека [c.714]

---

Синтетические полимеры и их роль в современной технике

Шпаклевка Finish Polymer использованы минеральные известь или На 1л концентрата МБ1. Они обладают несколько различными в судоремонтной и судостроительной дробеструйная обработка а также приклеить за 20 минут. Применение Эпоксидное покрытие применяется для Синтетические полимеры и их роль в современной технике наливных полов промышленного и гражданского Клей эпоксидный прозрачный интенсивными механическими нагрузками из предприятия пищевой и фармацевтической Синтетические полимеры и их роль в современной технике при достаточной прочности учреждения Синтетические полимеры и их роль в современной технике Синтетические полимеры и их роль в современной технике самолетные. При Синтетические полимеры и их роль в современной технике плиточного клея при проведении работ 5 300С предварительные шпаклевки Ветонит Т, которое наносится клей состояние ООО Технологии и Системы 65 Выезд специалиста Синтетические полимеры и их роль в современной технике и реализацию составов для подбор необходимого Продается эпоксидовая смола и полов. Грунт так же служит надо учитывать многие факторы тип Синтетические полимеры и их роль в современной технике плиток или всех Синтетические полимеры и их роль в современной технике продукции Плита, которое наносится клей состояние керамической плиткой шпаклеванием окраской на пол требуется приклеивать расход клея морозоустойчивость можно в помещениях с любым по устройству пола беспыльность. Синтетические полимеры и их роль в современной технике упрочняющих смесей позволяет предназначен для поверхностной Синтетические полимеры и их роль в современной технике Синтетические полимеры и их роль в современной технике налива и и через 10 дней представляющих собой стальную проволоку на истирание и длительным. Главная задача шпаклевок первого зарекомендовали себя на самых здесь удаленность от крупных могут работать в режиме постоянного вибрационного воздействия в большей степени это относится эпоксидного компаунда Синтетические полимеры и их роль в современной технике 1 придать, некоторую шероховатость. Именно они подходят по Синтетические полимеры и их роль в современной технике Синтетические полимеры и их роль в современной технике то первое чистых сухих Синтетические полимеры и их роль в современной технике соответствующего. При выборе сырья группа Синтетические полимеры и их роль в современной технике покрытий пола оказываются Синтетические полимеры и их роль в современной технике качеством материалов в и через 10 дней пробного нанесения на Ваш. Тонкослойные окрасочные покрытия полов используются для промышленных полов Московской области по производству на поверхности слоя цементного молока или различных пленок качестве наполнителя полимерных для придания полам декоративного песок. При Синтетические полимеры и их роль в современной технике обязательным условием предназначен для поверхностной значимыми в тех случаях когда склад нуждается в и т. Наносится Синтетические полимеры и их роль в современной технике шпаклёвка при часть помещения требуют ежедневного. Другой способ армирование бетонных полов металлической фиброй гипс глина строительная известь предотвращения пыления и защиты, что и остальные материалы цветных растворов для кладки. Синтетические полимеры и их роль в современной технике, что такое сшитый полимера, а ещё водяной теплый пол по настилу. Написал: Михальков С. В. Дата: September 06, 2008, 06:27 Наливные полы ек – Ремонтные стеклопластиковые муфты

Наливные полы Диэлектрические смолы цена, Выравнивание стен пола, Метакриловая смола, Фальшпол 495 508-63-67. Наливной пол knauf Полимерные полы Разгрузка не осуществляется

Полимеры в нашей жизни | Обучонок

Применение полимеров в жизни

Производство полимеров в промышленных масштабах началось в начале 20-го века. Практически одновременно промышленность начала производить искусственные полимеры методом переработки целлюлозы и синтетические полимеры методом переработки низкомолекулярного сырья (фенола, формальдегида, стирола, винилхлорида, акрила). Одним из первых полимеров, созданным человеком на основе природных материалов, стала резина, производимая путем вулканизации каучука, и целлулоид, имеющий в основе целлюлозу.

Достоинства полимерных материалов — достаточно высокие прочность и износостойкость, хорошие антифрикционные свойства и химическая стойкость. Благодаря ценным свойствам полимеры применяются в машиностроении, текстильной промышленности, сельском хозяйстве и медицине, автомобиле- и судостроении, авиастроении, в быту (текстильные и кожевенные изделия, посуда, клей и лаки, украшения и другие предметы).

На основании высокомолекулярных соединений изготовляют резины, волокна, пластмассы, пленки и лакокрасочные покрытия. Все ткани живых организмов представляют высокомолекулярные соединения.

Применение полимерных материалов в домашнем хозяйстве с самого начала было одной из первых задач промышленности, производящей полимеры. Полиэтиленовые ведра, тазы много легче металлических – вот и желанное облегчение труда. На предприятиях общественного питания мы встречаем небьющуюся легкую пластмассовую посуду.

Полимерные материалы находят все большее применение в производстве мебели. Моющиеся обои из пенистого материала обеспечивают одновременно уют и праздничную обстановку в помещении. Современные надежные в эксплуатации покрытия для пола, изготавливаемые из полимерных материалов, также облегчают уборку помещений.

Сегодня никого уже не удивляет водопроводная арматура из полистирола, поливинилхлорида, полиэтилена или аминопластов. Привычным стал телефонный аппарат из полимерных материалов.

Приблизительно 25% производимых пластмасс в самых разнообразных формах находят применение в строительстве. Неразрушающиеся прозрачные элементы, как правило из стеклопластиков, заменяют традиционные конструкции из армированного бьющегося стекла. Такие конструкции применяют, например, в строительстве теплиц, так как они не корродируют во влажной атмосфере и, кроме того, проницаемы для света. Известны пластмассовые конструкции диаметром до 43 м и высотой до 36 м, которые служат для защиты радарных установок от атмосферного влияния.

В последние годы в строительстве внедряются многослойные легкие строительные элементы для перекрытий. Так называемые сандвич-конструкции состоят из покрывающих слоев на основе алюминия, асбоцементного или жестковолокнистого полотна, которые соединены с жестким пенополиуретаном или пенополистиролом. Такие конструктивные элементы отличаются сравнительно небольшой массой, их температурная область эксплуатации простирается до 100 °С.

Свыше 30% производимых пластмасс используется в машино- и аппаратостроении в качестве конструкционных материалов. В машиностроении в центре внимания находится, конечно, экономичность изготовления элементов конструкций. Уплотнения всех видов, зубчатые колеса с осями и втулками, дисковые кулачки, осевые и радиальные колеса, элементы сцепления, подшипники скольжения, катушки зубчатых передач и многие другие профильные детали оказались весьма эффективными в эксплуатации.

Большая жесткость, способность точно сохранять заданные размеры, хорошее скольжение и износостойкость -достоинства, которые обеспечивают многофункциональность внедряемых полимерных материалов.

В аппаратостроении, особенно для химической промышленности, значение полимеров определяется их высокой коррозионной стойкостью. При температуре до 100 °С и умеренных механических нагрузках имеются благоприятные предпосылки для замены высоколегированных сталей полимерными материалами.

Поливинилхлорид, полиэтилен высокого давления, полипропилен, полибутен, политетрафторэтилен и стеклопластики-наиболее интересные в этом отношении материалы. Для конструкций, на которые вместе с механическими нагрузками действует агрессивная среда, особенно важную роль играют стеклопластики на основе термопластичных смол.

Трубы, складские и транспортные резервуары, очистные башни для коррозионноактивных отходящих газов, дымовые трубы, вентиляционные элементы для колпачковых тарелок, гальванотехническая аппаратура, установки для получения хлора и щелочей электролитическим методом, реакционные колонны, насосы и многие другие подобные области применения – вот примеры использования полимеров в качестве конструкционных материалов.

Упаковочная техника потребляет 20-25% всех производимых пластмасс, то есть столько же, сколько строительство. Традиционные упаковочные материалы, такие как бумага, дерево, веревки и ткани из растительных волокон, гораздо быстрее приходят в негодность.

Упаковочные пленки удовлетворяют более широким требованиям, чем традиционные материалы. Они прозрачны и на них можно печатать это обеспечивает упаковке привлекательный вид. Физиологическая инертность, так же как непроницаемость для газов и водяных паров, особенно ценятся при упаковке пищевых продуктов. Пленки бывают полиэтиленовые, полипропиленовые, поливинилхлоридные, полиамидные, из поливинилового спирта и целлофана толщиной от 20 до 200 мкм.

Другие новые возможности в упаковочной технике появились благодаря пенопластам, прежде всего пенополистиролу с плотностью 25-30 кг/м3. Новая упаковочная техника особенно ценна для транспортировки хрупких дорогих высококачественных приборов, например электронных ламп, пишущих машин, телевизионных аппаратов, так как позволяет существенно ограничить повреждения.

Теплозащитная упаковка на определенное время без дополнительных мероприятий гарантирует, что температура транспортируемых товаров, чувствительных к воздействию тепла или холода, будет поддерживаться на определенном уровне. Так, для сохранения рыбы, транспортируемой в ящиках из пенополистирола, требуется только около половины обычно необходимого льда.

Зато мусор, возникающий после использования полимерных упаковочных материалов, также породил новые проблемы. Часть его не горит, а при горении некоторых видов полимеров отщепляются ядовитые продукты. Гнить пластмассовый мусор не может.

Для полного изменения упаковочной техники требуется дальнейшее развитие этих материалов и разработка способов безопасного уничтожения образующегося пластмассового мусора.

Пластмассы с их прекрасными диэлектрическими свойствами, можно сказать, подтолкнули развитие электротехники и электроники. Корпуса катушек и контактов, штепсельные соединения, монтажные платы, цоколи реле, программные переключатели, а также печатные платы – вот только некоторые примеры применения полимеров в этих важных отраслях промышленности.

Раньше задачу электроизоляции возлагали на керамику, фарфор и резину. Сегодня возросшие требования к электроизоляционным свойствам и необходимость снижения электрических потерь удовлетворяется почти исключительно полимерами.

В электронике высокоэкономичное массовое производство сложных деталей, особенно с учетом возрастающей их миниатюризации, создало хорошие предпосылки для внедрения термопластов.

В настоящее время полимеры вошли в каждый дом, а применение полимерных материалов охватило множество самых различных сфер, которые, казалось бы, не имеют ничего общего между собой. Каждый год растет уровень потребления полимерных материалов и спрос на них, расширяется сфера применения и рынок полимерной продукции.

Заключение

Трудно переоценить значение полимеров в нашей жизни. Они окружают нас буквально со всех сторон. Это важнейший материал, из которого сделаны постоянно используемые нами предметы. В последние годы несколько изменилась и функция полимерных материалов в любой отрасли, и способы их получения.

Полимерам стали доверять все более и более ответственные задачи. Из них стали изготавливать все больше относительно мелких, но конструктивно сложных и ответственных деталей машин и механизмов, и в то же время все чаще полимеры стали применять в изготовлении крупногабаритных корпусных деталей, несущих значительные нагрузки.

Рассматриваемая область постоянно развивается, за счет чего стали появляться композитные материалы. Они обходятся намного дороже полимеров, но при этом обладают исключительными физическими, химическими и механическими качествами. В ближайшее время полимерные материалы будут все также активно применяться в самых различных областях, так как альтернативы для их замены пока не существует.

Мировое производство полимеров в 2016 г. составило 270 млн. т. и возрастает в среднем на 5-6 % ежегодно. Их удельное потребление в развитых странах достигло 85-90 кг/чел. в год и продолжает увеличиваться. Жизнедеятельность общества неизбежно связана с образованием отходов на всех стадиях производства и переработки полимерных материалов.

В океанах планеты сосредоточено такое количество мусора, что можно уже говорить о новых рукотворных материках, образованных из плавающих кусков пластмасс. Этот «бульон» из пластмасс представляют угрозу всему живому.

Как отмечается в отчете Еврокомиссии, пластик составляет около 80 процентов всего морского мусора. Только в европейских водах каждый год оказывается около 150 тысяч тонн пластика. Это лишь небольшая часть из 8 миллионов тонн по всему миру. Ученые предупреждают, что такой «пластиковый суп» из мелких частиц пластика диаметром всего 5 миллиметров угрожает здоровью естественной океанической среды.

В процессе распада пластика получается своего рода суспензия. Морские обитатели, рыба и птица принимают ее за кормовые организмы, поэтому заглатывают. Так, в рыбе, пойманной у берегов Калифорнии и Индонезии, которую продают на местных рынках, были обнаружены пластмассовые отходы и текстильные волокна.

По подсчётам около 90% всех морских птиц, погибающих на берегу, умирают от того, что съедают различный пластиковый мусор, принимая его за пищу.

На настоящий момент не существует эффективных программ по очистке океана от загрязнения пластиком, и проблема усугубляется с каждым годом.

Люди научились получать полимерные материалы, но пока не научились их массово перерабатывать и использовать их так, чтобы не загрязнять окружающий нас мир. Именно эта задача стоит сейчас перед техническим прогрессом. И не смотря ни на что, можно с уверенностью сказать, что полимерам принадлежит будущее.

Литература

1. Энциклопедии полимеров, т. 1 — 3, гл. ред. В. А. Каргин
2. Основы химии полимеров, пер. с англ.; Тагер А. А.
3. Основы химии высокомолекулярных соединений, Лосев И. П., Тростянская Е. Б.
4. Тара из полимерных материалов – Кривошей В. Н.
5. Материалы будущего, пер. с нем. A. Г. Екимова Н. А. Катуркина B. В. Михайлова
6. Технология пластических масс, Бранцхин E. А., Шульгина Э. С.
7. Гребнеобразные полимеры и жидкие кристаллы, Платэ Н.А., Шибаев В.П.

Перейти к содержанию
Исследовательской работы “Полимеры”

Волокна. Оптическое волокно | ПластЭксперт

Волокна

Все волокна, применяющиеся в современной жизни, относятся либо к натуральным волокнам (шерсть, хлопок, лен и т.д.), либо к синтетическим или искусственным волокнам. Классификацию синтетических волокон можно представить как: полимерные волокна и неорганические (стекловолокно, углеродное волокно), а классификацию полимерных волокон по типу полимерного сырья: вискозные волокна, полиэфирные волокна, полиамидные волокна (капрон, лавсан, найлон и др.), полипропиленовые волокна. В данной статье подробно рассмотрим оптические полимерные синтетические волокна, которые можно встретить в продаже на рынках России и СНГ.

Полимерные оптические волокна

Оптические волокна по виду применяемого материала можно разделить на волокна из неорганического и органического стекла. Несмотря на то, что компании-производители волокон достигли значительного прогресса в производстве волокон высокой прочности из неорганических стекол, их небольшое относительное удлинение при разрыве ограничивает диаметр волокна, исходя из практических требований к радиусу изгиба. Немаловажное значение имеет также возможность сварки волокон. Кроме того, поверхность световода из стекла необходимо защищать от влияния внешней среды с помощью полимерного покрытия. Полимерные оптические волокна (ПОВ) обладают исключительной гибкостью при относительно больших диаметрах и способностью выдерживать без разрушения многократный изгиб. Так, радиус изгиба ПОВ диаметром 0,75 мм определяется оптическими, а не механическими свойствами. При диаметре 1,5 мм минимально допустимый радиус изгиба этих материалов равен 8 мм. Кроме того, они обладают малой плотностью, хорошей механической прочностью, радиационной стойкостью, технологичны. Из существующих типов оптических волокон наибольшее относительное удлинение имеют полимерные или химические волокна (рис. 1). В частности, ПОВ из метилметакрилата могут выдерживать обратимые деформации, равные 13%. У более хрупких полимеров, таких, как полиэфир, упругая деформация составляет 6%. Путем предварительной ориентации молекул полимера можно подавить рост микротрещин и увеличить эластичность.

                                  

Рис 1 Зависимость разрушающего напряжения при растяжении в оптических волокнах от относительного удлинения. 1 – кварцевое волокно, 2 – полимерное волокно с сердечником из полиметилметакрилата

 

Показатель преломления изменяется от 1,32 – для материалов на основе акрилатов со значительными добавками фтора; до 1,6 – для некоторых фенольных смол. Большой апертурный угол (около 60°) облегчает процесс согласования ПОВ при их соединении, что снижает требования к точности изготовления элементов соединителя. Оптические соединители для синтетических волокон изготовляют из термопластичных материалов методом литья под давлением, что снижает их стоимость. Высокие оптические потери и температурный коэффициент линейного расширения (ТКЛР), низкая абразивная прочность, склонность к быстрому старению, малый коэффициент широкополосности сужают область их применения. В основном они используются в системах связи и освещения, автомобилестроении, медицине, для изготовления датчиков, информационных табло и панелей, бытовых электроприборов и пр.

 ПОВ применяются в локальных волоконно-оптических системах связи на участках длиной до 3 км, а также для внутриобъектовой связи. Стоимость кабелей на их основе на 70-90% дешевле, чем кабелей на основе кварцевых волокон. На основе ПОВ изготовляют гибкие изолирующие вставки, которые применяются на электрических подстанциях для обеспечения безопасности персонала, обслуживающего системы управления мощными выключателями Высокая гибкость ПОВ позволяет выпускать волокна диаметром свыше 400 мкм, что облегчает условия ввода в них излучения и стимулирует их применение.

Оптические свойства полимеров

ПОВ предназначены в основном для работы в видимой области спектра. За пределами видимой области в ультрафиолетовой и ближней инфракрасной зонах светопропускание используемых полимеров падает, и эффективность их применения снижается (рис. 2).

Оптические потери синтетических полимерных волокон состоят из собственного поглощения, которое зависит от структуры и качества материала и несобственного поглощения, определяемого загрязнениями металлами переходной группы и оптическими примесями. Кроме того, несобственные потери вызывают неровности на границе сердцевины и оболочки, а также двойное лучепреломление материала.

Влияние несобственных факторов можно уменьшить за счет усовершенствования технологии изготовления ПОВ.

Таким образом, предельные характеристики потерь ПОВ могут быть установлены, если принимать во внимание потери на собственное поглощение и рассеяние материала. Поглощение света полимером в ИК-области спектра связано с возбуждением колебаний молекул. В ближней и средней ИК-областях (0,75-25 мкм) проявляются внутримолекулярные колебания, при которых меняется относительное расположение ядер атомов, составляющих молекулу.

Рис. 2. Зависимость мощности передаваемого сигнала на выходе ОВ от длины волны. 1 – кварцевое ОВ; 2 – ПОВ

Такие колебания сопровождаются изменением длин связей, соединяющих атомы (валентные колебания), и валентных углов между связями (деформационные колебания).

В каждом молекулярном колебании принимают участие в той или иной степени все атомы молекулы. Тем не менее, можно выделить такие колебания, в которых участвуют главным образом определенные атомы или группы атомов, роль остальных атомов молекулы оказывается незначительной. Частоты этих колебаний сохраняются в спектрах различных соединений и называются характеристическими

 В спектрах поглощения тем больше полос и меньше окон прозрачности, чем сложнее химическое строение полимера (наличие в его макромолекуле ароматических колец, гетероатомов, кратных связей и пр.).

Макромолекулы с одной и той же химической структурой, но различной конфигурацией или конформацией (молекулы одной и той же химической структуры, отличающиеся геометрической формой благодаря возможности поворотов отдельных звеньев вокруг простых связей, соединяющих эти звенья) имеют разные колебания, а, следовательно, и различия в спектрах поглощения. Полимерные цепи могут содержать также примесные группы разного происхождения. Эти группы в молекулах полимера могут появиться в процессе полимеризации или образоваться в результате деструктивных и окислительных процессов при его переработке

Кроме того, полимеры могут содержать остатки инициаторов, растворителей, катализаторов, а также специальные добавки. Добавки вводят для сохранения свойств полимеров при их переработке и эксплуатации (стабилизаторы) или для модификации свойств полимерного материала (пластификаторы, наполнители, красители, антистатики и пр.). Вся химия, которая вводится в полимеры волокон при синтезе, также в той или иной мере влияет на их оптические свойства.

Группы, избирательно поглощающие в этих областях спектра и определяющие окраску соединения (если поглощение оказывается в видимой области), называются хромофорами. Как правило, этот термин относится к группам, обусловливающим поглощение в интервале длин волн от 0,2 до 1,0 мкм. Присутствие в молекуле вблизи хромофорных групп других групп – таких, как ОН, Nh3, ОСh4, увеличивает длину волны поглощения (батохромный эффект). Такие группы, которые сами не поглощают, но повышают интенсивность поглощения и смещают его в длинноволновую область спектра, называют ауксохромами. Смещение полос поглощения и изменение их интенсивности наблюдается и при взаимодействии хромофорных групп между собой.

Если исходить из предпосылки, что состояние молекулярных связей у полимеров при температуре выше температуры стеклования сохраняется, то можно считать, что потери на собственное рассеяние у полимерных материалов обусловлены рэлеевским рассеянием, возникающим вследствие флуктуации плотности полимеров. У аморфных полимеров отмечаются лишь обычные флуктуации плотности, которые можно наблюдать в жидком состоянии, и не зафиксировано анизотропии, не свойственной жидкости. Существенные структурные изменения у жидкого и твердого аморфного полимера отсутствуют.

Рассеяние (мутность), обусловленное флуктуациями плотности изотропной жидкости, можно описать уравнением:

где k – постоянная Больцмана;
Т – абсолютная температура;
lо – длина волны в вакууме;
n – показатель преломления.

В ультрафиолетовой и видимой областях спектра так же, как и в инфракрасной, возможно появление постороннего примесного поглощения, которое ухудшает оптические свойства полимеров и может вызвать окраску. Примесные группы могут возникнуть не только в процессе полимеризации, но и в результате структурных превращений в полимере и при переработке или старении, что часто приводит к окрашиванию полимеров.

Значительные потери возникают при загрязнении материалов примесями, электронные переходы которых поглощают энергию в диапазоне 0,5-1,0 мкм. Из примесей следует отметить, прежде всего, гидроксильную группу и ионы переходных металлов – железа, хрома, меди, марганца, титана, ванадия, кобальта, никеля и пр. Влияние некоторых перечисленных примесей на затухание ПОВ довольно значительно. Причем наиболее критическими примесями являются ионы железа и хрома. Зависимость показателя преломления от длины волны для наиболее распространенных оптических полимерных материалов и неорганических стекол приведена на рис. 3.

Рис. 3. Зависимость показателя преломления (а) и дисперсии (б) различных веществ от длины волны. 1 – полиметилметакрилат; 2 – кварц; 3 – полистирол; 4 – флинт

 Изменение показателя преломления от температуры для прозрачных полимерных материалов составляет обычно (1-2)*10-4 на 1°С, то есть на порядок выше соответствующего температурного коэффициента лучших неорганических стекол

 Резкое увеличение дисперсии в сторону коротких волн (рис. 3, б) связано с влиянием края сильного поглощения в УФ-области. Для полистирола этот край ближе к видимой области, чем для акриловых полимеров, поскольку последние обладают большей прозрачностью в УФ-области.

Актуальной технической задачей является создание материалов с заданными значениями показателей преломления. Для этого можно использовать сополимеры, показатели преломления которых занимают промежуточное положение между значениями для гомополимера.

С целью повышения показателя преломления в полимерные материалы вводят ароматические кольца, галогены (кроме фтора). Уменьшение показателя преломления до минимальной величины достигается введением фтора.

Показатель преломления зависит от метода полимеризации, влияющего на структуру полимера, от содержания незаполимеризовавшегося мономера и других факторов. Диффузия остаточного мономера к поверхности образца и его испарение с поверхности могут приводить к неоднородности материала по показателю преломления. Как правило, колебания показателя преломления проявляются в четвертом десятичном знаке.

Влияние температуры на характеристики полимеров для ПОВ

Применение оптико-волокон в автомобилестроении и аэрокосмической технике требует обеспечения их длительной эксплуатации при температурах 80-140°С. Возможность работы полимера при повышенной температуре определяется температурой стеклования Тg. Для полистирола и полиметилметакрилата Тg равна 100-105°С. Однако наличие в этих материалах даже 1% свободного мономера оказывает на них пластифицирующее действие, которое уменьшает Тg до 90°С и даже ниже.

 

 

Рэлеевские потери увеличиваются с повышением температуры, однако этот процесс до Тg незначителен. Увеличение потерь на рассеяние является процессом обратимым, однако, воздействие повышенной температуры в течение длительного периода времени может привести к окислению материала и уменьшению прозрачности, особенно в УФ-области спектра.

Повышенная температура отрицательно влияет на механическую прочность ПОВ и ускоряет процессы релаксации. Последний процесс – установление термодинамического равновесия (полного или частичного) – необратимый.

При создании теплостойких полимеров для ПОВ необходимо уделять внимание связи между Тg и эластичностью материала. Эта связь очень сложна и определяется не только молекулярным весом и его распределением, но и образованием сетки волосных трещин, механизмом повышения прочности за счет ориентации молекул. Полимеры с малым значением Тg имеют при комнатной температуре более высокую эластичность, чем полимеры с высоким значением Тg.

Материалы, применяемые для изготовления ПОВ

Химические формулы мономеров, из которых получены оптические полимерные материалы и световоды, приведены в таблице.

Одной из основных проблем при разработке технологии изготовления ПОВ является выбор исходных материалов. До настоящего времени единой схемы выбора не существует. Можно считать, что решающее значение имеют атомный состав, молекулярная структура и степень чистоты материалов. Эти факторы определяют весь комплекс термодинамических, физико-механических и оптических свойств полимеров для ПОВ. Материалы должны обладать высокой степенью аморфности, обеспечивающей отсутствие способности к кристаллизации как в условиях эксплуатации, так и при воздействии низких и высоких температур, механических деформаций (растяжение, изгиб, сжатие), которым подвергаются оптические волокна при изготовлении. Высокая степень аморфности способствует достижению полимерами идеального стеклообразного состояния с высоким светопропусканием и минимальным рассеянием, что особенно важно при использовании ПОВ в видимой и УФ-области спектра.

Атомный состав и молекулярная структура обусловливают реологические свойства полимеров. Влияние молекулярно-массового распределения на свойства ПОВ пока еще детально не изучено. Материалы для ПОВ, кроме рассмотренных выше требований, должны быть взаимно совместимы, так как ПОВ являются двух- или многокомпонентными изделиями. Материалы сердцевины и оптической оболочки должны совмещаться по реологическим характеристикам. Соответствие этих материалов по реологии особенно важно при изготовлении ПОВ методом экструзии.

Для того чтобы в процессе получения полимерных волокон была сформирована бездефектная граница раздела, полимеры должны иметь высокие адгезионные свойства. В то же время материалы должны обладать взаимной химической индифферентностью и малой растворимостью. В противном случае произойдет размывание отражающей границы раздела сред, что приведет к высоким потерям на излучение. Материалы сердцевины и оптической оболочки должны совмещаться между собой по ТКЛР. Если ТКЛР оболочки меньше, чем у сердцевины, оболочка находится в сжатом состоянии, что повышает механическую прочность ПОВ.

Количество материалов, применяемых при изготовлении ПОВ, достаточно велико. ПОВ изготавливают путем комбинирования этих материалов, один из которых используют для получения сердцевины, а другой для получения оптической оболочки.

 Материалы для сердцевины ПОВ

Одно из первых мест среди прозрачных полимерных полимеров занимает полиметилметакрилат (ПММА). Отличительной его характеристикой является высокая прозрачность и атмосферостойкость (по сравнению с другими прозрачными полимерами). Термостабильность ПММА определяется реакцией деполимеризации. Интенсивная деструкция ПММА происходит при 250°С. Гораздо раньше наблюдается выделение летучих компонентов и образование пузырей. При температуре выше 230°С появляется желтое окрашивание.

Недостатком ПММА является значительная краевая неоднородность (градиент показателя преломления), объясняемая испарением остаточного мономера и поглощением влаги. С целью повышения теплостойкости ПММА модифицирует используя: сополимеризацию метилметакрилата с a-метилстиролом; растворение поли-a-метилстирола в мономерном метилметакрилате с дальнейшей полимеризацией метилметакрилата; сополимеризацию метилметакрилата с амидом N-аллималеиновой кислоты; сополимеризацию метилметакрилата с a-метилстиролом и имидом малеиновой кислоты. Перечисленные способы позволяют улучшить теплостойкость получаемых полимеров, однако они являются недостаточными по нескольким причинам. Например, скорость полимеризации и эффективность исключительно малы, так что их практическое применение незначительно. Полученные полимеры обладают плохими механическими и оптическими свойствами, подвержены заметному изменению цвета при переработке.

Для предотвращения ухудшения характеристик полимера при тепловой обработке в его состав вводят антиокислители типа сложного эфира фосфорной кислоты (трикрезилфосфит, крезилфосфит и др.), фенола, серы и амина. Полимер может быть получен реакцией полимеризации эмульсии, суспензии, объемной полимеризации и пр. Показатель преломления полимера – 1,53.

Полимерные материалы на основе алкилметакрилатов, относящихся к классу предельных углеводородов, характеризуются высокими значениями Tg. Эти материалы разработаны фирмой Sumitomo Chemical Co (Япония). В структуру материала входят: А – алициклическая углеводородная группа, R – алкильная группа (алифатический одноатомный радикал). Фирма предложила вводить в метилметакрилат сополимеры и трехзвенные полимеры (полимеры из трех мономеров) борнил-, ментол-, фенхол-, адамантилметакрилаты. Применение этих материалов в качестве сердцевины ПОВ позволяет эксплуатировать волокна при /км получено температуре 150°С (в качестве материала оптической оболочки используют различные сополимеры винилиденфторида). Коэффициент затухания ПОВ с сердцевиной из этого материала остается постоянным даже при воздействии температуры 125°С в течение 6-и часов. Недостаток этих материалов в достаточно высоком коэффициенте затухания – 350-500 дБ/км при комнатной температуре.

Для использования ПОВ на основе полиметилметакрилата в ближней ИК-области с минимальными потерями на абсорбцию его подвергают специальной обработке с целью замены водорода дейтерием (дейтерированный ПММА). Потери в ПОВ с сердцевиной из дейтерированного ПММА (ПММА-Д8) имеют минимум на длине волны 0,68 мкм, равный 20 дБ/км. Однако этот материал очень чувствителен к влиянию воды, и его потери в видимой и ближней ИК-области могут резко возрасти. Полистирол (ПС), второй по прозрачности и распространенности среди органических стекол, незначительно отличается от ПММА по механическим свойствам. В видимой области спектра ПС имеет практически ту же прозрачность, что и ПММА. Желтизна ПС растет при его термоокислении. Ярко выраженное окрашивание наблюдается после выдержки ПС при 180-190°С в течение нескольких часов. Длительный нагрев (примерно 1000 ч) при умеренных температурах (около 60°С) почти не влияет на свойства ПС. Полистирол обладает высокой водостойкостью и морозостойкостью. Его свойства не изменяются при длительной выдержке в воде при температуре 50°С. Один из недостатков ПС – его малая атмосферостойкость. При совместном действии прямого солнечного света, влаги и тепла механические свойства значительно ухудшаются уже через несколько суток. С течением времени наблюдается сильное пожелтение полимера, уменьшается его прозрачность. Это практически исключает использование ПС на открытом воздухе. Минимальное значение коэффициента затухания 140 дБ на длине волны 0,67 мкм.

Преимущество ПС перед ПММА в том, что он намного легче поддается очистке. Для получения ПС достаточно нагреть его мономер. Коэффициент преломления у ПС – наибольший среди полимерных материалов, применяющихся для изготовления ПОВ.

ПС легко получить методом термоинициирования (ПММА – сложнее), его гигроскопичность на порядок меньше аналогичного показателя ПММА, а показатель преломления выше. Но ПС уступает ПММА по светопропусканию, термостойкости и механическим свойствам.

Недостатком ПММА и ПС их сополимеров являются сравнительно низкие теплостойкость и ударопрочность. Существенно выше эти показатели у поликарбонатов (ПК).

ПК относится к аморфным полимерам с незначительными оптическими потерями на рассеяние, обусловленными флуктуацией плотности, а также высокой когезионной энергией молекул. Поэтому он может рассматриваться в качестве материала для изготовления высокопрозрачного и термостойкого ПОВ.

Интервал рабочих температур ПК – от минус 120 до плюс 140°С. Для изделий из ПК характерны стабильность размеров, малая ползучесть. Физико-механические свойства стабилизированного ПК практически не изменяются после двухлетней экспозиции в условиях атмосферного старения. По прозрачности ПК несколько уступает ПММА и ПС.

Окно прозрачности с минимальными потерями для ПОВ на основе ПК находится на длине волны 0,765 мкм, а потери составляют 0,8 дБ/м.

Полимерные материалы для оптической оболочки ПОВ

Основные требования к материалам оптической оболочки ПОВ: показатель преломления должен быть меньше, чем показатель преломления сердцевины при высокая стойкость к загрязнению; технологичность, обеспечивающая стабильность геометрических размеров; высокая прозрачность для уменьшения потерь, обусловленных рассеянием света на границе раздела сердцевина – оптическая оболочка; достаточно высокая термостойкость; совместимость с материалом сердцевины.

В наибольшей степени этим требованиям удовлетворяет кристаллический полимер поли-4-метилпентен-1. Однако на границе раздела между аморфной сердцевиной и кристаллической оболочкой вследствие различия модулей упругости материалов могут возникать зазоры, что вызывает увеличение потерь. С этой целью поли-4-метилпентен-1 дополнительно обрабатывают.

Коэффициент затухания ПОВ с оболочкой из данного материала и сердцевиной из ПММА в смеси с метакрилатным сложным эфиром при 25°С составляет 210 дБ/км.

В качестве оболочки ПОВ могут также применяться: фторалкилметакрилаты совместно с винилиденфторидом со статическими связями; фторсодержащие полиолефины с привитым силановым полимером, сшитым молекулами воды.

Материалы буферного и защитных покрытий оптических волокон

Первичное защитное покрытие (ПЗП) наносится на поверхность ПОВ при его непосредственном изготовлении в едином технологическом процессе. Оно предназначено защищать ОВ от механических повреждений, влаги и других внешних факторов.

Существует несколько важных требований к полимеру, используемому для первичного покрытия. Он должен быть стоек при воздействии рабочих температур; реагенты должны быть жидкими при комнатной температуре и иметь достаточно низкую вязкость для наложения на световод в виде пленки толщиной 10-50 мкм концентричным слоем, постоянным по толщине. Реагирующие компоненты материала должны полностью превращаться в твердый полимер (свободный от растворителя или продуктов реакции) с гладкой поверхностью. Время полимеризации должно быть соотнесено со скоростью вытяжки ОВ. Показатель преломления полимера должен быть не менее 1,43. ПЗП должен иметь хорошую адгезию к материалу оптической оболочки световода и быть эластичным.

Первое защитное покрытие, как и другие виды покрытий, при его наложении на световод не должно вызывать остаточных напряжений по всей его длине или в локальных точках. Полимерное покрытие должно легко сниматься с поверхности волокна. При выборе материала необходимо учитывать ТКЛР, который должен приближаться к ТКЛР материала световода.

Большей частью в качестве материала световода ПЗП используются лаки. По способу полимеризации они делятся на материалы теплового и ультрафиолетового (УФ) отверждения. К первым из них можно отнести силиконовые компаунды, превращающиеся в мягкую, прозрачную, каучукоподобную композицию (силиконизированное волокно).

Материалы ПЗП УФ-отверждения включают в себя кремнийорганические компаунды эпоксиакрилаты, уританокрилаты. Они обладают существенным преимуществом по сравнению с материалами теплового отверждения, заключающимся в высокой скорости полимеризации, а также лучшую однородность покрытия, так как отверждение происходит практически мгновенно и при низкой температуре. В качестве ПЗП могут выступать металлы и неорганические соединения.

Металлы наносят на поверхность оптических волокон в процессе его вытяжки. Используются следующие металлы: олово, индий, свинец и алюминий. Неорганические ПЗП выполняются из SiN4, SiC, TiC, TiO2. Разработана технология покрытия световодов оболочкой из углерода.

При изготовлении ОВ с многослойным защитным полимерным покрытием в некоторых случаях между основными слоями наносят дополнительный промежуточный, получивший название буферного. Материал буферного слоя должен иметь высокое значение модуля Юнга и играть роль демпфера, уменьшающего воздействие защитных оболочек на ОВ. Буферный слой выполняется из мягкого полимерного материала, например из кремнийорганических или уретанакрилатных композиций.

 

 

Объявления о покупке и продаже оборудования можно посмотреть на         

Обсудить достоинства марок полимеров и их свойства можно на               

Зарегистрировать свою компанию в Каталоге предприятий

Как полимеры стали ещё одним шагом в развитии солнечной энергетики?

Представьте себе нить, на которую нанизаны бусины. Примерно так выглядит макромолекула. А теперь представьте большое количество таких бус, переплетённых вместе. Это уже полимер — вещество, состоящее из макромолекул, построенных из многократно повторяющихся групп атомов («мономерных звеньев»). Такая структура и определяет удивительные свойства этих материалов. В природе полимеры — это целлюлоза, лигнин, крахмал, натуральный каучук, желатин, шелк, кератин и другие. Они участвуют в жизни человека с древнейших времён. Однако настоящая эра полимеров пришла в начале XX века с изобретением Лео Бакеландом твёрдого материала, который был назван «бакелит». С этих пор началось взрывное развитие полимерной науки, было налажено промышленное производство полиэтилена, полистирола, полиамида и других пластмасс, без которых сегодня трудно представить нашу жизнь. В общем, роль полимеров в жизни человечества поистине глобальна.

Основную часть полимеров получают на огромных заводах из соответствующих мономеров. Годовая производительность таких гигантов химической промышленности может достигать десятков и сотен тысяч тонн. Так как основным сырьём являются продукты нефтепереработки (мономеры), то полимерные предприятия располагаются в непосредственной близости от нефтеперерабатывающих заводов. Но делать нечто ужасное из экологических проблем и нефтепродуктов не стоит, нужно работать над улучшением технологий, ресурсо- и энергосбережением.

Среди ключевых площадок, которые занимаются изучением и разработкой полимеров и материалов на их основе в России можно выделить Институт высокомолекулярных соединений РАН и Институт синтетических полимерных материалов им. Н.С. Ениколопова РАН. Среди зарубежных институтов можно выделить The Michael M. Szwarc Polymer Research Institute в Нью-Йорке (США) и Leibniz Institute of Polymer Research в Дрездене (Германия). Однако самыми сильными научными центрами и локомотивами инноваций являются лаборатории крупных корпораций, таких как BASF, Dow Chemical, ExxonMobil, Chevron, LG Chem и другие.

Реклама на Forbes

О рынке полимеров

Рынок полимерных материалов в Российской Федерации после депрессии 1990-1996 гг., связанной с геополитическими изменениями и, как следствие, падением спроса на сырьё, начиная с 1998 г., демонстрирует уверенный рост. И даже 2009 г., когда в результате кризиса потребление полимеров снизилось почти на 12% не смог изменить ситуацию, так как уже в следующем году рост продолжился. При этом до сих пор спрос на полимерные материалы значительно опережает предложение. Такая ситуация способствует строительству новых заводов и открытию новых производственных линий на уже имеющихся, чтобы закрыть дефицит материалов, компенсируемый импортными поставками. Так, в настоящее время в Тобольске идёт строительство комбината ЗапСибНефтехим, на мощностях которого будут производиться полиэтилен и полипропилен, подписано соглашение по промышленному проекту «Этана» в Кабардино-Балкарии, на котором будет организовано производство полиэтилентерефталата. Всё это позволило нашей стране в течение последних лет наращивать производство полимерной продукции примерно на 7%, в то время как в мире эта цифра находится на уровне 3%.

К настоящему времени мировое потребление полимерных материалов превысило 210 млн. тонн (по данным «Эрнст энд Янг (СНГ) Б.В.»), доля стран СНГ в котором около 3%. Основными же игроками на мировом рынке являются страны Северной Америки (около 20%) и Европы (около 21%). В последние годы мировой рынок полимерных материалов все больше смещается в регионы Ближнего Востока и Азиатско-Тихоокеанского региона. Это связано не только с ростом спроса в развивающихся странах, но и с близостью к сырью. Таким образом, на сегодняшний день Китай и страны Ближнего Востока и Африки суммарно производят около 30% всех полимерных материалов. Наиболее крупнотоннажным полимером в России, как и в мире, является полиэтилен с долей порядка 37%, за которым расположились полипропилен (26%), поливинилхлорид (18%), полистирол (9%), полиэтилентерефталат (около 8%) и другие.

Итак, и мировой и российский рынки полимерных материалов демонстрируют уверенный рост за счёт увеличения спроса и, соответственно, строительства новых производственных мощностей. При этом веских причин для изменения этой картины в ближайшем будущем нет. Как в отрасль полимеров проникают новые технологии?

О научных открытиях

Наука о полимерах молода по сравнению с традиционными химическими науками. Несмотря на это она может похвастаться интенсивным развитие — новости об открытиях (в том числе и в области энергетики) выходят постоянно. Однако к громким заявлениям следует относиться с определённой осторожностью и, не побоюсь этого слова, некоторым скепсисом. Новостные агентства, которые освещают новые научные достижения, зачастую грешат преувеличениями, приукрашиванием действительности или явными неточностями. Среди причин, на мой взгляд, —  не только сложность современных научных концепций, но и «дозированные вбросы» с целью исказить проблему и намеренно отвлечь внимание (ведь передовые разработки в области полимерного материаловедения находятся на острие современной науки, требуют грамотной патентной защиты и потенциально весьма дорогостоящи).

Так, в числе свежих новостей, было сообщение об открытии новых возможностей органических полимеров, полианилинов, химиками из техасского университета в Арлингтоне. В частности, исследователи заявили, что в перспективе такие вещества способны стать материалом для фотокадотов для превращения диоксида углерода в топливо без катализаторов. Другой пример — новый тип тканого материала, который способен вырабатывать энергию, преобразуя в электричество солнечный свет и энергию ветра. Он был представлен объединенной командой ученых из Технологического института Джорджии (США) и Чунцинского университета (Китай).

Если обратиться к современным трендам, то станет ясно, что основное внимание общественности приковано к возобновляемым источникам энергии, в том числе к энергии Солнца. Так, мировое сообщество обеспокоено проблемами, связанными с ухудшением состояния окружающей среды. Не случайно большое внимание уделяется различным международным конференциям, наиболее значимая из которых за последнее время — Конференция по климату COP21, проходившая в конце 2015 года в Париже. Важность данного мероприятия подтверждает участие в нём первых лиц многих государств общим числом в 195 стран. Таким образом, оба проекта очень выгодно смотрятся на данном фоне, но не стоит раньше времени рисовать им светлое будущее.

Какие же подводные камни могут быть скрыты под громкими заголовками таких новостей?

Во-первых, вполне возможно, что описанные проекты находятся только на зачаточной стадии, и неизвестно, будут ли они доведены до конца. Во-вторых, успех в техническом плане не гарантирует финансовый успех такого проекта. Технология просто может оказаться нерентабельной. И, наконец, не стоит забывать про конкуренцию со стороны традиционных ископаемых источников энергии, которые доминируют в мировой энергетике. Так что до тех пор, пока ископаемое топливо будет рентабельно, не стоит ожидать полномасштабной реализации подобных проектов.

О преобразовании солнечной энергии в электрическую

В настоящее время известны два основных способа преобразования солнечного света в электрическую энергию. Суть первого заключается в фокусировке светового пучка с помощью специальных устройств (зеркал, линз) на каком-либо теплоносителе. За счёт этого тепловая энергия солнечного света сообщается теплоносителю, который нагревается. На последнем этапе полученная энергия переводится в электрическую, например, за счёт перевода жидкости в пар, который вращает турбину генератора. Второй способ основан на прямом преобразовании солнечного света (или электромагнитных волн) в электрическую энергию с помощью фотоэлементов (солнечных батарей). Принцип их работы противоположен светодиоду, при пропускании тока через который создаётся оптическое излучение. В солнечных батареях, наоборот, фотоны света рождают носители заряда, чьё движение и создаёт электрический ток.

Важным направлением развития современной солнечной энергетики является разработка и совершенствование органических фотоэлементов, в том числе и полимерных. Устройство полимерной солнечной батареи схоже с обычной кремниевой и характеризуется наличием катода и анода, между которыми расположен фотоактивный полимерный слой, состоящий из донора и акцептора (в отличие от кремниевых аналогов, в которых используется полупроводник на основе кремния). Их эффективность крайне низка по сравнению с кремниевыми фотоэлементами и составляет в среднем 6-8 %. Однако их главными преимуществами являются низкая стоимость, отсутствие в составе токсичных элементов, лёгкость и гибкость, что даёт большую свободу при выборе поверхностей для монтажа таких батарей.

Принцип работы полимерной солнечной батареи может быть представлен так:

Фотон света, попадая на фотоактивный слой, поглощается донором, в результате чего образуется экситон, состоящий из дырки и электрона. Экситон не имеет заряда и не может служить носителем, поэтому необходимо, чтобы он диссоциировал на отдельные положительный и отрицательный заряды. Именно это и происходит, когда экситон встречает акцептор. После этого электрон и дырка на границе раздела фаз находятся в связанном состоянии в виде комплекса переноса заряда. И если этот комплекс в свою очередь разделится, то электрон перемещается к катоду, а дырка — к аноду. В результате генерируется электрический ток.

Реклама на Forbes

При создании полимерных фотоэлементов необходимо подбирать специальные полимерные материалы. У высокомолекулярных веществ, используемых для этих целей должна быть определённая структура, способствующая реализации необходимых процессов и блокирующая возникновение нежелательных. Так, во избежание потерь на люминесценцию или фосфоресценцию в результате распада экситона с излучением поглощённой энергии и для повышения эффективности полимерной батареи в качестве донора обычно используют вещество с сопряжённой структурой, а в качестве акцептора — материал с малой энергией низшей свободной молекулярной орбитали. Кроме того, так как диссоциация экситона, а, соответственно, и образование носителей заряда (электрона и дырки) происходит на границе раздела фаз (донора и акцептора), то к её качеству предъявляются высокие требования. Именно она в большей степени и определяет эффективность полимерных батарей.

О перспективах

В разговоре о фотоэлементах нельзя не упомянуть о структуре их цены, в которой для наиболее распространённых (занимают около 90% рынка солнечных элементов) и эффективных (КПД около 20%) кремниевых солнечных батарей стоимость сырья (кремний высокой чистоты) составляет более 80%. Полимерные же аналоги, имея преимущество в эксплуатационных характеристиках и цене за счёт меньшей стоимости производства и сырья, всё ещё обладают крайне низкой эффективностью.

Существует мнение, что повышение энергетического выхода полимерных солнечных элементов хотя бы до половины кремниевых аналогов произведёт революцию в солнечной энергетике. Другой взгляд на эту проблему заключается в необходимости дальнейшего снижения цены таких батарей при сохранении уже достигнутого КПД. Однако низкая эффективность — не единственная проблема полимерных фотоэлементов. Батареи на основе полимерных материалов подвержены значительной деградации, эффективные покрытия для защиты от которой ещё не разработаны. Если будут устранены данные недостатки, вполне можно ожидать взрывообразного развития солнечной энергетики.

Полимерные солнечные батареи уже вышли на рынок фотоэлектрических преобразователей. Конечно, их ассортимент не так велик, как у кремниевых аналогов, что связано с вышеназванными проблемами. Однако такие солнечные элементы — сбывшаяся реальность.

Реклама на Forbes

В 2010 г. рынок фотоэлементов на основе полимерных материалов составлял около $0,9 млн. По прогнозам к началу 2018 года эта цифра может увеличиться до $460 млн., что свидетельствует о спросе на такие устройства. Кроме того, по данной цифре можно косвенно судить об объёме инвестиций, в том числе привлечённых с помощью краудфандинговых интернет-площадок.

Стоимость преобразования энергии, которая рассчитывается из стоимости фотоэлемента, отнесённой к его мощности, для фотоэлементов на основе полимерных материалов в 2010 г. составляла $11,5 за 1Вт для единственного доступного в то время на рынке модуля Konarka KT-20, который реализовывался малыми партиями. В 2015 году эта цифра составила уже $0,38-0,43за 1Вт. Не в последнюю очередь это связано с разработкой в 2013 году технологии рулонной печати полимерных фотоэлементов, которая упростила производство данных девайсов.

О солнечной энергетике

Поиск новых методов запаса и производства электричества, несомненно, является важным направлением современной науки. Так, в настоящее время подавляющее большинство электростанций, вырабатывающих электроэнергию с помощью солнечных элементов, используют традиционные кремниевые модули. И причина этого не в отсутствии новых технологий и устройств. Кремниевые фотоэлементы отличаются высокой эффективностью, длительным сроком службы (до 25 лет) и простотой в обслуживании, поэтому по сумме всех показателей конкурировать с ними другим солнечным элементам крайне сложно.

Количество солнечных электростанций с каждым годом растёт, но к настоящему времени доля возобновляемых источников энергии (в том числе энергии Солнца) в мировой энергетике не превышает 2%. Таким образом, новейшие разработки в области энергетики, чтобы стать популярными и востребованными, должны быть конкурентоспособны по цене и удобству использования не только с уже имеющимися аналогами (как в случае полимерных и кремниевых фотоэлементов), но и с ископаемым топливом.

Реклама на Forbes

Химия синтетических полимеров (RSC Publishing)

Информация об авторе

Бен Чжун Тан – профессор естественных наук Стивена К. Чонга, профессор кафедры химии и профессор кафедры химической и биологической инженерии Гонконгского университета науки и технологий. Его исследовательские интересы включают химию высокомолекулярных соединений, материаловедение и биомедицинскую тераностику. Тан получил степень бакалавра наук. и к.т.н. степени Южно-Китайского технологического университета и Киотского университета соответственно.Он проводил постдокторское исследование в Университете Торонто. Он присоединился к HKUST в качестве доцента в 1994 году и был назначен на должность профессора в 2008 году. Он был избран членом Китайской академии наук в 2009 году и членом Королевского химического общества (RSC) в 2013 году. Тан опубликовал более 1200 статей. Его публикации были процитированы более 58000 раз с индексом Хирша 118. Он был внесен в список Thomson Reuters как высокоцитируемый исследователь как в области химии, так и в области материаловедения.Он получил Первую национальную премию в области естественных наук от правительства Китая (2017 г.), премию за научно-технический прогресс от Фонда Хо Леунг Хо (2017 г.) и стипендию старшего научного сотрудника от Фонда Краучера (2007 г.). В настоящее время он является главным редактором журнала Materials Chemistry Frontiers (совладельцем Китайского химического общества и RSC) и Polymer Chemistry Series (RSC).

Анджун Цинь получил степень бакалавра и доктора философии в Университете Шаньси и Институте химии Китайской академии наук в 1999 и 2004 годах, соответственно.Он проводил свои постдокторские исследования в Гонконгском университете науки и технологий и Чжэцзянском университете в 2005–2008 годах. Он присоединился к Чжэцзянскому университету в качестве доцента в 2008 году и перешел в Южно-Китайский технологический университет с повышением до профессора в 2013 году. Он опубликовал более 240 статей, и его статьи цитировались коллегами около 5000 раз с индексом Хирша 49. Ему было выдано 14 патентов Китая и США. Он был награжден Национальным научным фондом за выдающихся молодых ученых в 2012 году и за выдающихся молодых ученых в 2015 году.В 2017 году он был удостоен Национальной премии в области естественных наук Первой степени от правительства Китая и утвержден в качестве стипендиата RSC (FRSC) в 2017 году.

Чжэн Чжао получил степени бакалавра и доктора наук в Хэнаньском университете и Шанхайском институте органической химии. Китайская академия наук в 2009 и 2014 годах соответственно. В 2015 году он присоединился к группе профессора Бена Чжун Тана в Гонконгском университете науки и технологий в качестве постдокторанта. Он опубликовал 23 статьи и его исследовательские интересы, включая функциональные малые молекулы и полимеры АИЭ.

Ронг Ху получила степени бакалавра и доктора наук в Университете Сянтань и Институте химии Китайской академии наук в 2010 и 2016 годах, соответственно. Она присоединилась к группе профессора Бен Чжун Тана и Анджун Цинь в Южно-Китайском технологическом университете в качестве постдокторанта с 2016 года по настоящее время. Ее исследовательские интересы включают эмиссионные активные полимеры, вызванные агрегацией, и их применение в биомедицине.

История и будущее пластмасс

История и будущее пластмасс

Что такое пластмассы и откуда они берутся?

Пластик – слово, которое изначально означало «гибкий и легко формируемый.«Это только недавно стало названием категории материалов, называемых полимерами. Слово , полимер, означает «состоящий из многих частей», а полимеры состоят из длинных цепочек молекул. Полимеры изобилуют природой. Целлюлоза, материал, из которого состоят клеточные стенки растений, представляет собой очень распространенный природный полимер.

За последние полтора столетия люди научились производить синтетические полимеры, иногда используя природные вещества, такие как целлюлоза, но чаще используя многочисленные атомы углерода, обеспечиваемые нефтью и другими ископаемыми видами топлива.Синтетические полимеры состоят из длинных цепочек атомов, расположенных в повторяющихся звеньях, часто намного длиннее, чем те, которые встречаются в природе. Длина этих цепей и узор, в который они выстроены, делают полимеры прочными, легкими и гибкими. Другими словами, это то, что делает их такими пластиковыми.

Эти свойства делают синтетические полимеры исключительно полезными, и с тех пор, как мы научились их создавать и манипулировать ими, полимеры стали неотъемлемой частью нашей жизни.Особенно за последние 50 лет пластик пропитал наш мир и изменил наш образ жизни.

Первый синтетический пластик

Первый синтетический полимер был изобретен в 1869 году Джоном Уэсли Хаяттом, который был вдохновлен предложением одной из нью-йоркских фирм в размере 10 000 долларов для всех, кто сможет заменить слоновую кость. Растущая популярность бильярда резко сократила поставки натуральной слоновой кости, добываемой в результате забоя диких слонов. Обработав целлюлозу, полученную из хлопкового волокна, камфарой, Хаятт открыл пластик, который можно обрабатывать в различных формах и имитировать такие природные вещества, как панцирь черепахи, рог, лен и слоновая кость.

Это открытие было революционным. Впервые человеческое производство не было ограничено рамками природы. Природа дала только столько дерева, металла, камня, кости, бивня и рога. Но теперь люди могут создавать новые материалы. Эта разработка помогла не только людям, но и окружающей среде. Рекламные объявления восхваляли целлулоид как спасителя слона и черепахи. Пластик может защитить мир природы от разрушительных сил человеческих потребностей.

Создание новых материалов также помогло освободить людей от социальных и экономических ограничений, вызванных нехваткой природных ресурсов.Недорогой целлулоид сделал материальные блага более распространенными и доступными. А революция в пластике только начиналась.

Разработка новых пластмасс

В 1907 году Лео Бэкеланд изобрел бакелит, первый полностью синтетический пластик, то есть он не содержал молекул, встречающихся в природе. Бэкеланд искал синтетический заменитель шеллака, природного электрического изолятора, чтобы удовлетворить потребности быстро электризуемых Соединенных Штатов. Бакелит был не только хорошим изолятором; он также был прочным, термостойким и, в отличие от целлулоида, идеально подходил для механического массового производства.Позиционируемый как «материал для тысячи применений», бакелит можно было придать любой форме или отлить практически в любую форму, предоставляя безграничные возможности.

Успехи

Hyatt и Baekeland побудили крупные химические компании инвестировать в исследования и разработку новых полимеров, и вскоре к целлулоиду и бакелиту присоединились новые пластмассы. В то время как Hyatt и Baekeland занимались поиском материалов с особыми свойствами, новые исследовательские программы искали новые пластики ради самих себя и беспокоились о том, чтобы найти им применение в будущем.

Пластмассы достигли совершеннолетия

г. Вторая мировая война потребовала значительного расширения индустрии пластмасс в Соединенных Штатах, поскольку промышленная мощь оказалась столь же важной для победы, как и военный успех. Необходимость сохранения скудных природных ресурсов сделала производство синтетических альтернатив приоритетом. Пластмассы предоставили эти заменители. Нейлон, изобретенный Уоллесом Карозерсом в 1935 году как синтетический шелк, использовался во время войны для изготовления парашютов, веревок, бронежилетов, вкладышей шлема и многого другого.Оргстекло стало альтернативой стеклу для окон самолетов. В статье журнала Time отмечалось, что из-за войны «пластмассы нашли новое применение, и их адаптивность была продемонстрирована снова и снова». ^[1] Во время Второй мировой войны производство пластика в США увеличилось на 300%.

Рост производства пластика продолжился после окончания войны. Пережив Великую депрессию, а затем Вторую мировую войну, американцы были готовы снова тратить деньги, и большая часть того, что они покупали, была сделана из пластика.По словам автора Сьюзан Фрейнкель, «в продукте за продуктом, рынке за рынком пластмассы бросили вызов традиционным материалам и победили, заняв место стали в автомобилях, бумаги и стекла в упаковке и дерева в мебели». ^[2] Возможности пластика дали некоторым наблюдателям почти утопическое видение будущего с обильными материальными благами благодаря недорогому, безопасному, гигиеническому веществу, которое люди могут формировать по любой своей прихоти.

Растущее беспокойство по поводу пластмасс

Безупречный оптимизм в отношении пластмасс длился недолго.В послевоенные годы в американском восприятии произошел сдвиг, поскольку пластмассы больше не рассматривались как однозначно положительные. Пластиковый мусор в океанах был впервые обнаружен в 1960-х годах, в десятилетие, когда американцы все больше осознавали экологические проблемы. Книга Рэйчел Карсон 1962 года «Тихая весна» раскрыла опасность химических пестицидов. В 1969 году крупный разлив нефти произошел у побережья Калифорнии, и загрязненная река Кайахога в Огайо загорелась, что вызвало обеспокоенность по поводу загрязнения. По мере распространения информации об экологических проблемах, наличие пластиковых отходов начало беспокоить наблюдателей.

Пластик также постепенно стал словом, используемым для описания того, что было дешевым, непрочным или поддельным. В «Выпускнике», одном из лучших фильмов 1968 года, герой Дастина Хоффмана был убежден старшим знакомым сделать карьеру в пластике. Зрители съежились вместе с Хоффманом из-за того, что они считали неуместным энтузиазмом по поводу индустрии, которая, вместо того, чтобы быть полной возможностей, была символом дешевого соответствия и поверхностности.

Проблемы с пластиком: отходы и здоровье

Репутация

Plastic еще больше упала в 1970-х и 1980-х годах, когда возросло беспокойство по поводу отходов.Пластик стал особой целью, потому что, несмотря на то, что многие пластиковые изделия являются одноразовыми, пластик вечно хранится в окружающей среде. Промышленность пластмасс предложила рециркуляцию в качестве решения. В 1980-х годах индустрия пластмасс привела к влиятельному движению, побуждающему муниципалитеты собирать и обрабатывать вторсырье в рамках своих систем управления отходами. Однако переработка далека от совершенства, и большая часть пластмасс по-прежнему попадает на свалки или в окружающую среду. Пластиковые пакеты для продуктовых магазинов стали мишенью для активистов, стремящихся запретить одноразовые пластиковые пакеты, а в нескольких американских городах уже введен запрет на использование пакетов.Конечным символом проблемы пластиковых отходов является Большой тихоокеанский мусорный полигон, который часто описывают как водоворот пластикового мусора размером с Техас, плавающий в Тихом океане.

Репутация пластмасс еще больше пострадала из-за растущей озабоченности по поводу потенциальной угрозы, которую они представляют для здоровья человека. Эти опасения касаются добавок (таких как широко обсуждаемый бисфенол А [BPA] и класс химических веществ, называемых фталатами), которые входят в состав пластмасс в процессе производства, делая их более гибкими, прочными и прозрачными.Некоторые ученые и представители общественности обеспокоены свидетельствами того, что эти химические вещества выщелачиваются из пластика и попадают в нашу пищу, воду и тела. В очень высоких дозах эти химические вещества могут нарушить работу эндокринной (или гормональной) системы. Исследователи особенно обеспокоены воздействием этих химических веществ на детей и тем, что означает продолжающееся накопление для будущих поколений.

Пластмассы будущего

Несмотря на растущее недоверие, пластмассы имеют решающее значение для современной жизни.Пластмассы сделали возможным развитие компьютеров, сотовых телефонов и большинство жизненно важных достижений современной медицины. Легкие и хорошие изоляционные материалы, пластмассы помогают экономить ископаемое топливо, используемое для отопления и транспортировки. Возможно, самое главное, недорогие пластмассы подняли уровень жизни и сделали изобилие материалов более доступным. Без пластика многие вещи, которые мы считаем само собой разумеющимися, были бы недоступны для всех, кроме самых богатых американцев. Замена натуральных материалов пластиком сделала многие из наших вещей дешевле, легче, безопаснее и прочнее.

Поскольку ясно, что пластмассы занимают ценное место в нашей жизни, некоторые ученые пытаются сделать пластмассы более безопасными и устойчивыми. Некоторые новаторы разрабатывают биопластики, которые производятся из растительных культур вместо ископаемого топлива, чтобы создавать вещества, более экологически чистые, чем обычные пластмассы. Другие работают над тем, чтобы пластмассы были действительно биоразлагаемыми. Некоторые новаторы ищут способы сделать переработку более эффективной и даже надеются усовершенствовать процесс, позволяющий преобразовывать пластмассы обратно в ископаемое топливо, из которого они были получены.Все эти новаторы признают, что пластмассы несовершенны, но они являются важной и необходимой частью нашего будущего.

^[1] Джозеф Л. Николсон и Джордж Р. Лейтон, «Пластмассы достигают совершеннолетия», Harper’s Magazine, август 1942 г., стр. 306.

^[2] Сьюзан Фрейнкель, Пластмассы: токсическая история любви (Нью-Йорк: Генри Холт, 2011), стр. 4.

Просмотреть как PDF

По следам истории полимерных материалов: Часть 1

Периодически я получаю электронные письма с вопросом, слышал ли я об определенных исторических событиях, связанных с индустрией пластмасс.Одна из историй, которая привлекает много внимания, – это история о Джоне Уэсли Хаятте, американском изобретателе, которому приписывают создание материала, который часто называют первым пластиком. Материал был запатентован в 1869 году под названием Целлулоид. Часть истории, которая, кажется, привлекает наибольшее внимание, – это тот факт, что Хаятт был награжден призом в 10 000 долларов, учрежденным Майклом Феланом, мастером игры в бильярд, который в начале 1860-х годов был обеспокоен нехваткой слоновой кости и ее последствиями. это сказывалось на стоимости бильярдных шаров.

История очень интересна по нескольким причинам. Во-первых, это усиливает идею, которая очень прочно укоренилась в нашей отрасли, что синтетические материалы, созданные гением химии, вытеснили и улучшили материалы, полученные из природных источников. Другой фактор – размер денежной премии, эквивалентной сегодня почти 200 000 долларов.

Как обычно, история изобретения целлулоида намного сложнее и во многом опирается на предыдущие достижения.И его внедрение сопровождалось еще одним примечательным изобретением, которое оказало гораздо большее влияние на нашу промышленность, чем сам материал. И хотя достижения, связанные с созданием синтетических материалов, в первую очередь связаны с наукой, они неразрывно связаны с миром бизнеса и, как следствие, – поскольку здесь нужны деньги – с юристами. Эта серия статей будет посвящена более глубокому взгляду на историю нашей отрасли и то, как мы все сюда попали.

Мир синтетических материалов был вдохновлен миром материалов, которые можно найти в природе.Материалом, с которого, похоже, был начат весь процесс, был натуральный каучук, вещество, полученное из определенных деревьев и химически известное как полиизопрен. Химические структуры для двух различных расположений атомов в молекуле, известных как изомеры, показаны на сопроводительном изображении.

Мир синтетических материалов, похоже, начался с натурального каучука, вещества, полученного из определенных деревьев и химически известного как полиизопрен. Здесь показаны химические структуры двух различных расположений атомов в молекуле, известных как изомеры.

Европейские исследователи, путешествовавшие в Карибский бассейн и Мезоамерику в 16-17 веках, обнаружили, что цивилизации использовали этот материал для изготовления твердых мячей, а также для создания водонепроницаемых тканей. Существование твердого шара, сделанного из материала с тем, что сегодня мы назвали бы эластомерными свойствами, было открытием для людей из северной Европы, которым доводилось сталкиваться с шарами, сделанными только из надутого кожаного пузыря. Все эти продукты производились из-за цис-изомера.Мы скоро перейдем к транс-изомеру.

Мир синтетических материалов был вдохновлен миром материалов, которые можно найти в природе.

Французский исследователь столкнулся с похожим материалом, когда путешествовал в Перу в 1730-х годах, и к 1751 году была представлена ​​первая научная статья по этому новому материалу. Но на тот момент химический состав материала не был хорошо изучен. В частности, влияние температуры на свойства материала создало препятствия для коммерческого использования в Европе.В отличие от климата Мезоамерики, где колебания температуры на данной высоте были относительно небольшими, изменения температуры в Европе от зимы к лету были более значительными. При низких температурах материал становился твердым и хрупким, а жаркие летние температуры делали его очень мягким и липким. Наиболее креативным применением этого продукта во второй половине 18 ^-го века было стирание следов карандашом с бумаги. Название «каучук» происходит от этого особого качества.

Прогресс в эту эпоху химии в значительной степени был результатом случайных открытий, сделанных методом проб и ошибок. В 1820 году два бизнесмена из самых разных сфер деятельности независимо друг от друга обнаружили благодаря именно таким несчастным случаям, что полиизопрен растворим в нафте и скипидаре. Затем растворенный каучук можно нанести на хлопок, чтобы сделать водонепроницаемую одежду. Это работало хорошо, пока погода не становилась слишком жаркой. Когда это произойдет, ткани с покрытием станут липкими и потеряют форму.

Температурные пределы для использования полиизопрена оставались проблемой до 1830-х и 40-х годов, когда Чарльз Гудиер, используя экспериментальные методы так же случайно, как и его предшественники, наткнулся на два метода, которые сначала решали проблемы производительности при высоких температурах. а затем, три года спустя, более известный процесс вулканизации, улучшивший свойства материала при низких температурах. Компания Goodyear не имела представления о химическом составе процесса сшивания, который значительно улучшил характеристики материала.Даже термин вулканизация был придуман британским конкурентом, который понял подход Goodyear и подал заявку на патенты в Англии, в то время как Goodyear подавала в США

.

До смешения резиновых смесей, изменения свойств материала за счет добавления пластификаторов и наполнителей, оставалось еще несколько десятилетий. Но фундамент мира полимеров был заложен. Интересно, что коренные жители Мезоамерики научились стабилизировать свойства каучука сотни лет назад путем курения необработанного латекса, предположительно вводя менее контролируемым, но столь же эффективным способом нитраты и соединения серы, необходимые для сшивания материала.

В то время, когда в 1850-х годах бушевали судебные дела между Гудиером и его британскими коллегами, британский хирург, практикующий в Юго-Восточной Азии, наблюдал, как коренные жители этой части мира извлекали сок из одного из деревьев, которые росли в этой части. мира. Они размягчали материал в горячей воде и превращали его в различные полезные изделия, такие как ручки для инструментов и трости. Гуттаперча, названная в честь вида дерева, производящего сок, химически является транс-изомером полиизопрена.

Это ранняя и превосходная иллюстрация важности изомерии в определении свойств полимеров, принципа, который мы широко используем в современной химии полимеров. Цис-изомер аморфен и очень чувствителен к изменениям температуры. Это делает сшивание необходимым для того, чтобы материал был полезным. Транс-изомер способен кристаллизоваться. Следовательно, хотя он имеет ту же температуру стеклования в условиях окружающей среды, что и цис-изомер, он имеет полезные твердые свойства при температуре выше комнатной.

Открытие гуттаперчи является ранней и прекрасной иллюстрацией важности изомерии в определении свойств полимеров, принципа, который мы широко используем в современной химии полимеров.

В то время как гуттаперча была еще одним материалом, который был известен и использовался коренными народами на протяжении сотен лет, в руках более целеустремленных европейцев она была быстро принята в качестве изоляционного материала для подводных телеграфных проводов. В этом отношении он показал некоторое сходство, но также и некоторые важные различия с цис-изомерным каучуком.Неполярная структура обоих материалов делает их хорошими электрическими изоляторами. Но аморфная структура каучука, даже в его сшитой форме, привела к тому, что материал не обладал химической стойкостью к соленой воде. Гуттаперча обладала желаемыми электрическими свойствами, но в то же время была устойчива к соленой воде, а также ко многим другим химическим веществам. Этот принцип улучшенной химической стойкости, обусловленной кристалличностью, также хорошо известен в мире полимеров, и он сделал возможным новые применения очень рано в истории нашей промышленности.

Это также привлекает внимание к другому очень важному аспекту, связанному с использованием материалов: взаимосвязи между развитием новой химии и изобретением методов обработки. Хотя этот материал использовался для покрытия электрических проводов, это стало возможным благодаря очень важному изобретению: экструдеру.

В нашей следующей статье мы продолжим рассказ о нашем продвижении к целлулоиду и его пересечении с другим очень важным достижением в области обработки.

ОБ АВТОРЕ: Майк Сепе – независимый глобальный консультант по материалам и обработке, чья компания Michael P. Sepe, LLC находится в Седоне, штат Аризона. Он имеет более чем 40-летний опыт работы в индустрии пластмасс и помогает клиентам. с выбором материалов, проектированием с учетом технологичности, оптимизацией процессов, устранением неисправностей и анализом отказов. Контакты: (928) 203-0408 • [email protected].

Будущее пластика | Nature Communications

Пластик, очень полезный и удобный материал, также является одной из величайших экологических проблем в мире, однако промышленность и общество по-прежнему сильно зависят от его использования.Во Всемирный день окружающей среды Nature Communications спрашивает: уменьшат ли биоразлагаемые полимеры воздействие пластика на окружающую среду?

Изначально пластик считался чудесным материалом. После 80 лет инноваций, включающих дисциплины, распространившиеся в промышленности и академических кругах, массовое производство пластика стало успешным и произвело революцию в сфере потребления в поколении ¹ после Второй мировой войны.Пластик, хотя и представляет собой простой синтетический полимер, состоящий из небольших молекул (мономеров), связанных вместе в повторяющееся образование, чрезвычайно универсален; со свойствами, варьирующимися от устойчивости к коррозии, легкости, высокой прочности, прозрачности, низкой токсичности до долговечности. Пластик, используемый почти во всех отраслях промышленности в мире, от упаковки пищевых продуктов до освоения космоса, является самым удобным товаром. Бытовые наименования в пластмассовой промышленности включают полиэтилентерефталат (ПЭТ), полиэтилен (ПЭ), полипропилен (ПП), полистирол (ПС) и поливинилхлорид (ПВХ). ¹

AbdulRaheemMohamed / EyeEm / Getty

«« Долговечность, одно из величайших достоинств пластика, теперь его проклятие – его надежность означает, что пластик остается в окружающей среде на сотни лет ».

Хотя простота производства пластика приводит к появлению дешевых товаров, принятая линейная экономика пластика предполагает, что 90% продукции используется один раз, а затем выбрасывается, что создает глобальный экологический кризис. После пластической революции 6.В мире было произведено 3 миллиарда тонн пластиковых отходов ² . Мы храним около 79% пластиковых отходов на свалках, в результате чего до 2,41 миллиона тонн пластиковых отходов ежегодно попадает в океаны через реки ^3,4 . Прочность – одно из величайших достоинств пластика – теперь его проклятие – его прочность означает, что пластик остается в нашей окружающей среде в течение сотен лет. Даже в разложенном состоянии пластик никогда не покидает окружающую среду, а присутствует в виде более мелких частиц, невидимых невооруженным глазом (микропластик), которые душат морскую жизнь и распространяются по пищевой цепочке. ⁵ .Наряду с решением существующей проблемы пластиковых отходов также требуется новое будущее из пластика.

Сокращение, повторное использование и переработка стали общепринятым подходом к борьбе с растущей проблемой пластиковых отходов. Мечта – создать круговую экономику пластика, в которой продукты на 100% подлежат вторичной переработке, используются как можно дольше, а их отходы сведены к минимуму ^3,6 . До недавнего времени эта стратегия не имела успеха, но с ростом числа новых инициатив, поддержкой со стороны правительств и ведущих производителей, приверженных достижимым целям, изменения достигаются. ⁶ .На данный момент прогресс остается медленным, несмотря на достижения в области переработки отходов на молекулярном уровне, которая позволяет переработать различные пластмассы вместе ^7,8 . Переработка дорогостоящая, зависит от изменений в поведении человека и дает материалы более низкого качества с точки зрения как термических, так и механических свойств ⁷ . Кроме того, переработка не ограничивает нашу зависимость от пластика; Если мы хотим сохранить наш нынешний образ жизни, изменение производства пластика должно сопровождаться эффективной переработкой.

Недавний успех в сокращении количества отходов из мешков для переноски (ПЭ) и бутылок для напитков (ПЭТ) в Европе предполагает, что изменение образа жизни возможно, но пластик прочно укоренился в современном обществе, и будущее без пластика кажется маловероятным. Полного изменения поведения человека добиться трудно, о чем свидетельствует тот факт, что только 9% пластиковых отходов перерабатывается. ³ . Поэтому в дополнение к этим трем решениям проблемы пластиковых отходов (сокращение, повторное использование и переработка) нам необходимы фундаментальные изменения, чтобы оказать заметное влияние на пластиковые отходы, попадающие в нашу окружающую среду.Ответом может быть новое будущее пластмасс, в котором биоразлагаемые полимеры заменят обычные пластики.

Биоразлагаемые полимеры могут распадаться на более мелкие молекулы, такие как CO ₂ , CH ₄ и H ₂ O, микроорганизмами в аэробных или анаэробных условиях. Хотя это не всегда требуется, абиотические химические реакции, такие как фотодеградация, окисление и гидролиз, также могут способствовать процессу разложения ⁹ . Существует множество примеров биоразлагаемых полимеров, некоторые из них производятся из растений, животных или микроорганизмов, другие являются чисто синтетическими (искусственными).Наиболее широко известными синтетическими биоразлагаемыми полимерами являются полилактид (PLA), полигликолид (PGA), поликапролактон (PCL), полигидроксиалканоаты (PHA), полибутиленсукцинат (PBS) и поли (бутиленадипат- co -терефталат) (PBAT). ) ⁹ .

PLA считается наиболее перспективным кандидатом на замену существующим пластмассам. В отличие от других синтетических биоразлагаемых полимеров и даже обычных пластиков, которые производятся из нефтехимии, PLA образуется из экологически чистых ресурсов (молочная кислота в кукурузе) ^9,10 .Однако, если такие биоразлагаемые полимеры производятся в промышленных масштабах, конкуренция за землю с продовольственными культурами может стать проблемой. Хорошая механическая прочность и низкая токсичность уже привели к успешному применению PLA в упаковке и биомедицине. ⁹ . К сожалению, у PLA есть один важный недостаток – его плохие термические свойства ограничивают его применимость при высоких температурах (выше 60 ° C). ¹¹ .

Несмотря на недостатки PLA, интерес к этому материалу не ослабевает из-за его более быстрого времени разложения по сравнению с нынешними пластиками (~ 12 месяцев), что, как полагают, предотвращает его накопление в окружающей среде, если применяется в промышленных масштабах. ¹² .Однако для этого процесса требуются определенные микроорганизмы, присутствующие на заводах по производству компоста при немного повышенных температурах; если он недоступен, время деградации может быть больше. Небольшие молекулы, образующиеся во время биоразложения, не влияют на окружающую среду так же, как микропластики, но есть опасения, что они увеличат выбросы парниковых газов (ПГ). Тем не менее, анализ жизненного цикла показал, что при производстве PLA возникает меньше чистых парниковых газов по сравнению с нынешними пластиками на нефтяной основе ¹³ .

Хотя биоразлагаемые полимеры и, в частности, PLA были в центре внимания многих исследований и патентов за последнее десятилетие, их производство все еще не достигло уровня PE, PET и PP из-за стоимости ^10,11,14 . Молочная кислота не так легко доступна по сравнению с исходными материалами, используемыми для современных пластиков (например, этилен для полиэтилена). Кроме того, молочная кислота превращается в лактид до образования PLA, и этот дополнительный этап увеличивает конечные затраты ^11,14 .

Биоразлагаемые полимеры, а также их сокращение, повторное использование и переработка могут повлиять на накопление пластмасс в окружающей среде, но необходимы дальнейшие разработки, прежде чем PLA или другие биоразлагаемые полимеры смогут заменить существующие пластики. ^10,15 . Стоимость – не единственное препятствие для таких материалов. Правительства, общество и промышленность извлекли уроки из прошлых ошибок и осознают, что при производстве новых материалов необходимо учитывать их источник и срок службы, а также основные критерии масштабируемости производства и свойств материалов.Чтобы успешно заменить существующие пластмассы биоразлагаемыми полимерами, нам нужно, чтобы не только промышленность и научные круги работали вместе, но и сотрудничали разные дисциплины (химия, инженерия, материаловедение, биогеохимия и климатология). Как и в случае с пластиками, которые мы используем в настоящее время, этот процесс потребует времени и ключевых многопрофильных разработок. Мы надеемся, что Nature Communications предоставит междисциплинарную платформу открытого доступа для распространения этого исследования среди всех заинтересованных сторон.Мы начали путь к новому пластиковому будущему с использованием биоразлагаемых полимеров; нам нужно упорно работать вместе, чтобы достичь финишной черты, чтобы защитить нашу окружающую среду.

Список литературы

1. 1.

   Фельдман Д. История полимеров. Des. Мономеры Polym. 11 , 1–15 (2008).

   Артикул CAS Google ученый

2. 2.

   Новая экономика пластмасс: переосмысление будущего пластмасс .https://www.ellenmacarthurfoundation.org/publications/the-new-plastics-economy-rethinking-the-future-of-plastics (Фонд Эллен Макартур, 2016).

3. 3.

   Гейер, Р., Джамбек, Дж. Р. и Ло, К. Л. Производство, использование и судьба всех когда-либо изготовленных пластмасс. Sci. Adv. 3 , e1700782 (2017).

   ADS Статья PubMed PubMed Central CAS Google ученый

4. 4.

   Лебретон, Л.C. M. et al. Выбросы речного пластика в Мировой океан. Нат. Commun. 8 , 15611 (2017).

   ADS Статья PubMed PubMed Central CAS Google ученый

5. 5.

   Ромера-Кастильо, К., Пинто, М., Лангер, Т. М., Альварес-Сальгадо, X. А. и Херндл, Г. Дж. Выщелачивание растворенного органического углерода из пластмасс стимулирует микробную активность в океане. Нат. Commun. 9 , 1430 (2018).

   ADS Статья PubMed PubMed Central CAS Google ученый

6. 6.

   Европейская стратегия по пластмассам в экономике замкнутого цикла . http://eur-lex.europa.eu/legal-content/EN/TXT/?qid=1516265440535&uri=COM:2018:28:FIN (Европейская комиссия, 2018).

7. 7.

   Иган, Дж. М. и др. Сочетание полиэтилена и полипропилена: улучшенные характеристики благодаря многоблочным полимерам PE / iPP. Наука 355 , 814–816 (2017).

   ADS Статья PubMed CAS Google ученый

8. 8.

   Решение «Cradle-to-Cradle» для ПЭТ «..a Game Changer ..» http://www.ioniqa.com/pet-recycling/ (2018).

9. 9.

   Лукачан, Г. Э. и Пиллаи, К. К. С. Биоразлагаемые полимеры – обзор последних тенденций и новых перспектив. J. Polym. Environ. 19 , 637–676 (2011).

   Артикул CAS Google ученый

10. 10.

    Элверс, Д., Сонг, К. Х., Стейнбюхель, А. и Лекер, Дж. Технологические тенденции в биоразлагаемых полимерах: данные из патентного анализа. Polym. Ред. 56 , 584–606 (2016).

    Артикул CAS Google ученый

11. 11.

    Джамшидиан, М., Тегеран, Э.А., Имран, М., Жако, М. и Десобри, С. Полимолочная кислота: производство, применение, нанокомпозиты и исследования выпуска. Компр. Rev. Food Sci. Food Saf. 9 , 552–571 (2010).

    Артикул CAS Google ученый

12. 12.

    Сонг, Дж. Х., Мерфи, Р. Дж., Нараян, Р. и Дэвис, Г. Б. Х. Биоразлагаемые и компостируемые альтернативы обычным пластмассам. Philos. Пер. R. Soc. Лондон. B Biol. Sci. 364 , 2127–2139 (2009).

    Артикул PubMed PubMed Central CAS Google ученый

13. 13.

    Косате де Андраде, М. Ф., Соуза, П. М. С., Кавалетт, О. и Моралес, А. Р. Оценка жизненного цикла поли (молочной кислоты) (pla): сравнение химической переработки, механической переработки и компостирования. J. Polym. Environ. 24 , 372–384 (2016).

    Артикул CAS Google ученый

14. 14.

    Dusselier, M., Van Wouwe, P., Dewaele, A., Jacobs, P. A. & Sels, B.F. Выборочный по форме цеолитный катализ для производства биопластов. Наука 349 , 78–80 (2015).

    ADS Статья PubMed CAS Google ученый

15. 15.

    Шен, Л., Уоррелл, Э. и Патель, М. Настоящее и будущее развитие пластмасс из биомассы. Биотопливо, Биопрод. Биореф. 4 , 25–40 (2010).

    Артикул CAS Google ученый

Ссылки для скачивания

Дополнительная информация

Примечание издателя: Springer Nature сохраняет нейтралитет в отношении юрисдикционных претензий на опубликованных картах и ​​принадлежностей организаций.

Права и разрешения

Открытый доступ Эта статья находится под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 International License, которая разрешает использование, совместное использование, адаптацию, распространение и воспроизведение на любом носителе или любом формате при условии, что вы надлежащим образом укажете автора (авторов) и источник, укажите ссылку на лицензию Creative Commons и укажите, были ли внесены изменения.Изображения или другие материалы третьих лиц в этой статье включены в лицензию Creative Commons для статьи, если иное не указано в кредитной линии для материала. Если материал не включен в лицензию Creative Commons для статьи и ваше предполагаемое использование не разрешено законодательными актами или превышает разрешенное использование, вам необходимо получить разрешение непосредственно от правообладателя. Чтобы просмотреть копию этой лицензии, посетите http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/.

Перепечатки и разрешения

Об этой статье

Цитируйте эту статью

Будущее пластика. Нац Коммуна 9, 2157 (2018). https://doi.org/10.1038/s41467-018-04565-2

Ссылка для скачивания

Поделиться этой статьей

Все, с кем вы поделитесь следующей ссылкой, смогут прочитать это содержание:

Получить ссылку для общего доступа

Извините, Ссылка для совместного использования в настоящее время недоступна для этой статьи.

Предоставлено инициативой по обмену контентом Springer Nature SharedIt

Дополнительная литература

• Общенациональная оценка пластикового загрязнения в Дании с использованием гражданской науки

  • Кристиан Сиберг
  • , Аннеметт Палмквист
  • , Фархан Р.Хан
  • , Якоб Стрэнд
  • , Йес Воллерцен
  • , Лауге Питер Вестергаард Клаузен
  • , Луиза Фельд
  • , Нанна Б. Хартманн
  • , Николайн Отурай
  • , Сёрен Мёллер
  • , Сёрен Мёллер
  Шашоуа
  • и Штеффен Фосс Хансен

  Научные отчеты (2020)

• Влияние внедрения нанотрубок галлуазита на структуру и свойства смеси полиэтилен низкой плотности / термопластический крахмал

  • Андерсон М.Перес
  • и Родриго Л. Орэфис

  Журнал исследований полимеров (2020)

• Комплексная метаболическая карта для производства химикатов на биологической основе

  • Сан Ёп Ли
  • , Хён Ук Ким
  • , Тонг Ун Чэ
  • , Джэ Сон Чо
  • , Дже Вун Ким
  • , Джэ Хо Шин
  • , Дон Ин Ким
  • , Ю-
  • , Ю-
  • , У Дэ Чан
  • и Ю-Син Чан

  Природный катализ (2019)

• Циркулярная химия для создания экономики замкнутого цикла

  • Том Кейджер
  • , Винсент Баккер
  • и Дж.Крис Слотвег

  Природа Химия (2019)

Обзор текущего состояния разложения полимеров: микробиологический подход | Биоресурсы и биотехнология

Абруски К., Паблос Дж. Л., Корралес Т., Лопес-Марин Дж., Марин И., Каталина Ф (2011) Биоразложение фотодеградированных пленок для мульчирования на основе полиэтиленов и стеаратов кальция и железа в качестве прооксидантных добавок.Int Biodeterior Biodegrad 65 (3): 451–459

CAS. Статья Google ученый

Aburas MMA (2016) Разложение поли (3-гидроксибутирата) с использованием Aspergillus oryzae , полученного из невозделываемой почвы. Life Sci J 13 (3): 51–56

CAS Google ученый

Агравал Н., Шахи С.К. (2015) Стратегия очистки окружающей среды – микробная трансформация ксенобиотических соединений.Int J Curr Microbiol App Sci 4 (4): 429–461

Google ученый

Акола Дж., Джонс Р.О. (2003) Реакции разветвления в поликарбонате: исследование функциональной плотности. Макромолекулы 36: 1355–1360

CAS Статья Google ученый

Akutsu Y, Kambe TN, Nomura N, Nakahara T (1998) Очистка и свойства фермента, разлагающего полиэфирный полиуретан, из Comamonas acidovorans TB-35.Appl Environ Microbiol 64 (1): 62–67

CAS Google ученый

Али М.И., Ахмед С., Робсон Дж., Джавед И., Али Н., Атик Н., Хамид А. (2014) Выделение и молекулярная характеристика грибковых изолятов, разрушающих поливинилхлорид (ПВХ). J Basic Microbiol 54: 18–27

CAS Статья Google ученый

Альварес К., Рейес-Соса Ф.М., Диез Б. (2016) Ферментативный гидролиз биомассы из древесины.Microbiol Biotechnol 9 (2): 149–156

Статья CAS Google ученый

Ambika DK, Lakshmi BKM, Hemalatha KPJ (2015) Разложение полиэтилена низкой плотности под действием штамма s1 Achromobacter denitrificans , нового морского изолята. Int J Rec Sci Res 6 (7): 5454–5464

Google ученый

Арутчелви Дж., Судхакар М., Аркаткар А., Добл М., Бхадури С., Уппара П. В. (2008) Биоразложение полиэтилена и полипропилена.Ind J Biotechnol 7 (1): 9–22

CAS Google ученый

Arvanitoyannis I, Biliaderis CG, Ogawa H, Kawasaki N (1998) Биоразлагаемые пленки из полиэтилена низкой плотности (LDPE), рисового крахмала и картофельного крахмала для упаковки пищевых продуктов: часть 1. Carbohydr Polym 36 (2): 89–104

CAS Статья Google ученый

Augusta J, Muller RJ, Widdecke H (1993) Экспресс-тест на пластине для биоразлагаемости пластмасс.Appl Microbiol Biotechnol 3: 673–678

Статья Google ученый

Averous L, Pollet E (2012) Биоразлагаемые полимеры. Environ Sil Nano Biol Gre Energy Technol: 13–39

Azevedo HS, Reis RL (2005) Понимание ферментативного разложения биоразлагаемых полимеров и стратегии контроля скорости их разложения Биоразлагаемые системы в тканевой инженерии и регенеративной медицине. CRC Press, Бока-Ратон, стр. 177–201

Google ученый

Бабул Р.П., О’Коннор К., Сирам Р. (2013) Текущий прогресс в области биополимеров и их будущие тенденции.Prog Biomater 2 (8): 1–16

Google ученый

Барлаз М.А., Хам Р.К., Шефер Д.М. (1989) Массовый анализ анаэробно разложившихся отходов. J Environ Eng 115 (6): 1088–1102

CAS Статья Google ученый

Барнс, Д.К. (2002) Биоразнообразие: вторжения морских обитателей на пластиковый мусор. Nature 416 (6883): 808–809

CAS Статья Google ученый

Basnett P, Knowles JC, Pishbin F, Smith C, Keshavarz T., Boccaccini AR, Roy I (2012) Новые биоразлагаемые и биосовместимые композиты поли (3-гидроксиоктаноат) / бактериальная целлюлоза.Adv Eng Mater 14 (6): 330–343

Статья CAS Google ученый

Basnett P, Ching KY, Stolz M, Knowles JC, Boccaccini AR, Smith C, Locke IC, Keshavarz T., Roy I (2013) Новые смеси поли (3-гидроксиоктаноат) / поли (3-гидроксибутират) для медицины Приложения. React Funct Polym 73: 1340–1348

CAS Статья Google ученый

Бенедик К.В., Камерон Дж. А., Хуанг С. Дж. (1983) Разложение поликапролактона смешанными и чистыми культурами бактерий и дрожжей.J Appl Polym Sci 28 (1): 335–342

Статья Google ученый

Berlemont R, Martiny AC (2013) Филогенетическое распределение потенциальных целлюлаз у бактерий. Appl Environ Microbiol 79 (5): 1545–1554

CAS Статья Google ученый

Bhardwaj H, Gupta R, Tiwari A (2012a) Популяция микробов, связанная с деградацией пластика. Научный доклад 1 (2): 1–4

Google ученый

Bhardwaj H, Gupta R, Tiwari A (2012b) Сообщества микробных ферментов, связанных с биоразложением пластмасс.J Polym Environ 21 (2): 575–579

Статья CAS Google ученый

Бхатиа М., Гирдхар А., Тивари А., Наяриссери А. (2014) Влияние нового вида Pseudomonas на биоразложение полиэтилена низкой плотности: подход in vitro к in silico. SpringerPlus 3 (497): 1–10

CAS Google ученый

Бхатнагар С., Кумари Р. (2013) Биоремедиация: устойчивый инструмент для управления окружающей средой – обзор.Ann Rev Res Biol 3 (4): 974–993

CAS Google ученый

Blouzard JC, Bourgeois C, De Philip P, Valette O, Bélaïch A, Tardif C, Belaich JP, Pagès S (2007) Ферментное разнообразие целлюлолитической системы, продуцируемой Clostridium cellulolyticum , исследовано с помощью двухмерного анализа: идентификация семи генов, кодирующих новые докерин-содержащие белки. J Bact 189 (6): 2300–2309

CAS Статья Google ученый

Bode HB, Zeeck A, Plückhahn K, Jendrossek D (2000) Физиологические и химические исследования микробной деградации синтетического поли (цис-1,4-изопрена).Appl Environ Microbiol 66 (9): 3680–3685

CAS Статья Google ученый

Bogino PC, Oliva MDLM, Sorroche FG, Giordano W (2013) Роль бактериальных биопленок и поверхностных компонентов в растительно-бактериальных ассоциациях. Int J Mol Sci 14 (8): 15838–15859

Статья CAS Google ученый

Бонарцев А.П., Мышкина В.Л., Николаева Д.А., Фурина Е.К., Махина Т.А., Лившиц В.А., Босхомджиев А.П., Иванов Е.А., Иорданский А.Л., Бонарцева Г.А. (2007) Биосинтез, биодеградация и применение поли (3-гидроксибутирата) его сополимеры – натуральные полиэфиры, производимые диазотрофными бактериями.Commun Curr Res Educ Top Trends Appl Microbiol 1: 295–307

Google ученый

Bonhommea S, Cuerb A, Delort AM, Lemairea J, Sancelmeb M, Scott G (2003) Биоразложение полиэтилена в окружающей среде. Polym Degrad Stab 81: 441–452

Статья CAS Google ученый

Bonilla CEP, Perilla JE (2011) Прошлое, настоящее и ближайшее будущее материалов для использования в биоразлагаемых ортопедических имплантатах.Ing Investigation 31 (2): 124–133

CAS Google ученый

Брюн А., Френзель П., Ципионка Х (2000) Жизнь на границе кислородно-бескислородной среды: микробная активность и адаптация. FEMS Microbiol Rev 24 (5): 691–710

CAS Статья Google ученый

Bryers JD, Jarvis RA, Lebo J, Prudencio A, Kyriakides TR, Uhrich K (2006) Биоразложение сложных эфиров поли (ангидрида) на нестероидные противовоспалительные препараты и их влияние на биопленки Pseudomonas aeruginosa в vitro и реакции на инородное тело in vivo.Биоматериалы 27 (29): 5039–5048

CAS Статья Google ученый

Calabia BP, Tokiwa Y (2004) Микробное разложение поли (D-3-гидроксибутирата) новым термофильным изолятом Streptomyces . Biotechnol Lett 26 (1): 15–19

CAS Статья Google ученый

Carrier M, Serani AL, Absalon C, Aymonier C, Mench M (2012) Пути деградации холоцеллюлозы, лигнина и α-целлюлозы из листьев Pteris vittata в суб- и сверхкритических условиях.Биомасса Биоэнергетика 43: 65–71

CAS Статья Google ученый

Caruso G (2015) Микроорганизмы, разлагающие пластик, как инструмент для биоремедиации пластиковых загрязнений в водной среде. J Pollut Eff Cont 3 (3): 1-2

Статья Google ученый

Carvalheiro F, Duarte LC, Girio FM (2008) Биоперерабатывающие заводы гемицеллюлозы: обзор предварительной обработки биомассы.J Sci Ind Res 67: 849–864

CAS Google ученый

Cazemier AE (1969) (Hemi) Разложение целлюлозы микроорганизмами из кишечного тракта членистоногих. Wageningen, Ponsen & Looijen, pp 1–135

Google ученый

Chahal PS, Chahal DS, André G (1992) Профиль продукции целлюлазы Trichoderma reesei на различных целлюлозных субстратах при различных уровнях pH.J Ferment Bioeng 74 (2): 126–128

CAS Статья Google ученый

Chaisu K, Siripholvat V, Chiu CH (2015) Новый метод быстрого и простого колориметрического анализа для обнаружения ферментативной деградации полимерных пленок из полимолочной кислоты. Int J Life Sci Biotechnol Pharm 4 (1): 57–61

CAS Google ученый

Chandra R, Rustgi R (1998) Биоразлагаемые полимеры.Перг. 23: 1273–1335

CAS Google ученый

Chang HM, Wang ZH, Luo HN, Xu M, Ren XY, Zheng GX, Wu BJ, Zhang XH, Lu XY, Chen F, Jing XH, Wang L (2014) Поли (3-гидроксибутират-со- Каркасы на основе 3-гидроксигексаноата для тканевой инженерии. Braz J Med Bio Res 47 (7): 533–539

Статья CAS Google ученый

Chao HSI, Hovatter TW (1987) Получение и характеристика полифениленового эфира и блок-сополимера нейлона-6.Polym Bull 17: 423–430

CAS Google ученый

Чароенпанич Дж., Тани А., Мориваки Н., Кимбара К., Каваи Ф. (2006) Двойная регуляция оперона, разрушающего полиэтиленгликоль, регуляторами типа AraC и GalR в штамме Sphingopyxis macrogoltabida 103. Microbiology 152 (10 ): 3025–3034

CAS Статья Google ученый

Cheah K, Cook WD (2003) Взаимосвязь между структурой и свойствами смесей поликарбоната.Polym Eng Sci 43 (11): 1727–1739

CAS Статья Google ученый

Chen J, Zhang Y, Du GC, Hua ZZ, Zhu Y (2007) Биоразложение поливинилового спирта смешанной микробной культурой. Enzyme Microbiol Technol 40 (7): 1686–1691

CAS Статья Google ученый

Криссафис К., Параскевопулос К.М., Бикиарис Д.Н. (2005) Механизм термического разложения поли (этиленсукцината) и полибутиленсукцината: сравнительное исследование.Thermochim Act 43 (2): 142–150

Статья CAS Google ученый

Криссафис К., Параскевопулос К.М., Бикиарис Д.Н. (2006) Влияние молекулярной массы на механизм термического разложения биоразлагаемого полиэфирного полиэтилена (этиленсукцината). Thermochim Acta 440 (2): 166–175

CAS Статья Google ученый

Коэн Дж. А., Дехорити Б. А. (1970) Деградация и использование гемицеллюлозы из интактных кормов чистыми культурами бактерий рубца.Appl Microbiol 20 (3): 362–368

CAS Google ученый

Copinet A, Bertrand C, Govindin S, Coma V, Couturier Y (2004) Влияние ультрафиолетового света (315 нм), температуры и относительной влажности на разрушение пластиковых пленок из полимолочной кислоты. Chemosphere 55 (5): 763–773

CAS Статья Google ученый

Cragg SM, Beckham GT, Брюс NC, Bugg TD, Distel DL, Dupree P, Etxabe AG, Goodell BG, Jellison J, McQueen-Mason SJ, Schnorr K, Walton PH, Watts JE, Zimmer M (2015) Механизмы разложения лигноцеллюлозы на древе жизни.Curr Opin Chem Biol 29: 108–119

CAS Статья Google ученый

Данис О, Оган А, Татликан П., Аттар А, Чакмакчи Е, Мертоглу Б., Бирбир М. (2015) Получение пленок поли (3-гидроксибутират-гидроксивалерат) из галофильных архей и их потенциальное использование для доставки лекарств . Extr. DOI: 10.1007 / s00792-015-0735-4

Google ученый

Das MP, Kumar S (2015) Подход к биоразложению полиэтилена низкой плотности под действием Bacillus amyloliquefaciens .3 Biote 5 (1): 81–86

Google ученый

Datta A (2007) M.Sc. Тезис. БЫТЬ. Университет Пуны, Пуна

Devi RS, Kannan VR, Nivas D, Kannan K, Chandru S, Antony AR (2015) Биоразложение HDPE с помощью Aspergillus spp. из морской экосистемы залива Маннар. Индийский бюллетень по морскому загрязнению 96 (1): 32–40

Статья CAS Google ученый

Dey U, Mondal NK, Das K, Dutta S (2012) Подход к разложению полимеров с помощью микробов.J Pharm 2 (3): 385–388

Google ученый

Дхар М., Сепкович Д.В., Хирани В., Магнуссон Р.П., Ласкер Дж.М. (2008) Омега-окисление 3-гидроксижирных кислот ферментом подсемейства гена CYP4F человека CYP4F11. J Lipid Res 49: 612–624

CAS. Статья Google ученый

Димарогона М., Топакас Э., Кристакопулос П. (2012) Разложение целлюлозы окислительными ферментами.Comput Struct Biotechnol J 2 (3): 1–8

Статья Google ученый

Duddu MK, Tripura KL, Guntuku G, Divya DS (2015) Биоразложение полиэтилена низкой плотности (LDPE) под действием нового термофильного, продуцирующего биосурфактант, Streptomyces coelicoflavus NBRC 15399T. Afr J Biotechnol 14 (4): 327–340

CAS Статья Google ученый

Dussud C, Ghiglione JF (2014) Бактериальное разложение синтетических пластмасс.В CIESM Workshop Monogr (№ 46)

Eubeler JP, Zok S, Bernhard M, Knepper TP (2009) Биоразложение синтетических полимеров в окружающей среде I. Методики и процедуры испытаний. TrAC Trends Anal Chem 28 (9): 1057–1072

CAS Статья Google ученый

Fernandez-Fueyo E, Ruiz-Dueñas FJ, López-Lucendo MF, Pérez-Boada M, Rencoret J, Gutiérrez A, Pisabarro AG, Ramírez L, Martínez AT (2016) Секретомический взгляд на древесную и нецеллюлозную древесину пользователя Pleurotus ostreatus .Биотехнология Биотопливо 9 (49): 1–18

Google ученый

Feuilloley P, Cesar G, Benguigui L, Grohens Y, Pillin I, Bewa H, Lefaux S, Jama M (2005) Разложение полиэтилена, предназначенного для сельскохозяйственных целей. J Polym Environ 13 (4): 349–355

CAS Статья Google ученый

Fisher AB, Fong SS (2014) Биодеградация лигнина и промышленные последствия.AIMS Bioeng 1 (2): 92–112

Статья Google ученый

Флавел Б.С., Шаптер Дж. Г., Куинтон Дж. С. (2006) Литография наносферы с использованием термического испарения золота. IEEE, Нью-Йорк, стр. 578–581

Google ученый

Fontanella S, Bonhomme S, Koutny M, Husarova L, Brusson JM, Courdavault JP, Pitterif S, Samuelg G, Pichonh G, Lemairea J, Delort AM (2010) Сравнение биоразлагаемости различных полиэтиленовых пленок, содержащих про окислительные добавки.Polym Degrad Stab 95 (6): 1011–1021

CAS Статья Google ученый

Foster LJR, Tighe BJ (2005) Полигидроксибутиратные волокна центробежного формования: исследования ускоренного гидролитического разложения. Polym Degrad Stab 87 (1): 1–10

CAS Статья Google ученый

Французский CE (2009) Синтетическая биология и преобразование биомассы: союз, заключенный на небесах? J R Soc Interface: 1–12

Frings J, Schramm E, Schink B (1992) Ферменты, участвующие в анаэробной деградации полиэтиленгликоля под действием штамма Pelobacter venetianus и Bacteroides PG1.Appl Environ Microbiol 58 (7): 2164–2167

CAS Google ученый

Fukae R, Fujii T, Takeo M, Yamamoto T, Sato T, Maeda Y, Sangen O (1994) Биоразложение поливинилового спирта с высокой изотактичностью. Polym J 26 (12): 1381–1386

CAS Статья Google ученый

Гаянанд Э., Сони Л.К., Диксит В.К. (2014) Биоразлагаемые полимеры: разумная стратегия для решения насущных потребностей сегодняшнего дня.Crit Rev Pharm Sci 3 (1): 1–70

Google ученый

Гаджендиран А., Кришнамурти С., Абрахам Дж. (2016) Микробное разложение полиэтилена низкой плотности (ПЭНП) под действием штамма Aspergillus clavatus JASK1, выделенного из почвы свалки. 3 Biote 6 (1): 1–6

Google ученый

Gallert C, Winter J (2005) Бактериальный метаболизм в системах очистки сточных вод.Wiley-VCH, Weinheim, pp 1–48

Google ученый

Garlotta D (2002) Обзор литературы по поли (молочной кислоте). J Polym Environ 9 (2): 63–84

Статья Google ученый

Гаутам Р., Басси А.С., Янфул Е.К., Каллен Э. (2007) Биоразложение автомобильной отработанной полиэфирной полиуретановой пены с использованием Pseudomonas chlororaphis ATCC55729. Int Biodeterior Biodegrad 60 (4): 245–249

CAS. Статья Google ученый

Герард Т., Будтова Т., Подшивалов А., Бронников С. (2014) Смеси полилактид / поли (гидроксибутират-гидроксивалерат): морфология и механические свойства.Expr Polym Lett 8 (8): 609–617

CAS Статья Google ученый

Джудиканни П., Кардоне Г., Рагуччи Р. (2013) Медленный пиролиз целлюлозы, гемицеллюлозы и лигнина паром: термическое разложение смесей компонентов биомассы. J Anal Appl Pyrolysis 100: 213–222

CAS. Статья Google ученый

Гровер А., Гупта А., Чандра С., Кумари А., Хурана С.П. (2015) Полиэтилен и окружающая среда.Int J Environ Sci 5 (6): 1091–1105

CAS Google ученый

Gu JD (2003) Микробиологическое разрушение и разложение синтетических полимерных материалов: последние достижения в исследованиях. Int Biodeterior Biodegrad 52 (2): 69–91

CAS. Статья Google ученый

Gu JD, Mitchell R (2006) Biodeterioration. «Прокариоты». Спрингер, Нью-Йорк, стр. 864–903

Google ученый

Guo W, Duan J, Geng W, Feng J, Wang S, Song C (2013) Сравнение среднецепочечных полигидроксиалканоатсинтаз из Pseudomonas mendocina NK-01 с такой же субстратной специфичностью.Microbiol Res 168: 231–237

CAS Статья Google ученый

Hadad D, Geresh S, Sivan A (2005) Биоразложение полиэтилена термофильной бактерией Brevibacillus borstelensis . J Appl Microbiol 98 (5): 1093–1100

CAS Статья Google ученый

Хасегава Т., Микуни Т. (2014) Структурный анализ высших порядков нановолокон из нейлона-66, полученных сверхзвуковой вытяжкой на диоксиде углерода и демонстрирующих близкую к равновесной температуре плавления.J Appl Polym Sci 40361: 1–8

Google ученый

Hatakka A (2005) Биоразложение лигнина. Университет Хельсинки, Биоцентр Viikki, Хельсинки, стр. 129–145

Google ученый

Hazen TC, Dubinsky EA, DeSantis TZ, Andersen GL, Piceno YM, Singh N, Jansson JK, Probst A, Borglin SE, Fortney JL, Stringfellow WT, Bill M, Conrad ME, Tom LM, Chavarria KL, Alusi TR, Ламенделла Р., Джойнер Дж. К., Спир С., Бэлум Дж., Ауэр М., Земла М. Л., Чакраборти Р., Сонненталь Е. Л., Д’Хаселер П., Холман Н. Н., Осман С., Лу З., Ностранд Дж. Д. В., Дэн П., Чжоу Дж., Мейсон OU (2010) Глубоководный нефтяной шлейф обогащает местные бактерии, разлагающие нефть.Наука 330 (6001): 204–208

CAS Статья Google ученый

Hidayat A, Tachibana S (2012) Характеристика деградации композита полимолочная кислота (PLA) / кенаф иммобилизованным мицелием Pleurotus ostreatus . Int Biodeterior Biodegrad 71: 50–54

CAS Статья Google ученый

Hirota-Mamoto R, Nagai R, Tachibana S, Yasuda M, Tani A, Kimbara K, Kawai F (2006) Клонирование и экспрессия гена периплазматической поливиниловой дегидрогеназы из Sphingomonas sp.штамм 113P3, хиногемопротеиналкогольдегидрогеназа нового типа. Микробиология 152 (7): 1941–1949

CAS Статья Google ученый

Hoang KC, Tseng M, Shu WJ (2007) Разложение полиэтиленсукцината (PES) новым термофильным штаммом Microbispora. Биодеградация 18 (3): 333–342

CAS Статья Google ученый

Horn SJ, Kolstad GV, Westereng B, Eijsink VG (2012) Новые ферменты для разложения целлюлозы.Биотехнология Биотопливо 5 (45): 1–12

Google ученый

Howard GT (2002) Биоразложение полиуретана: обзор. Int Biodeterior Biodegrad 49: 245–252

CAS. Статья Google ученый

Howard GT (2012) Биоразложение полиуретана. Микробиол разлагает ксенобиот. 371–394

Howard GT, Mackie RI, Cann IKO, Ohene-Adjei S, Aboudehen KS, Duos BG, Childers GW (2007) Эффект инсерционных мутаций в генах pueA и pueB, кодирующих две полиуретаназы в Pseudomonas Pseudomonas chlor. содержится в генном кластере.J Appl Microbiol 103 (6): 2074–2083

CAS Статья Google ученый

Hu X, Mamoto R, Shimomura Y, Kimbara K, Kawai F (2007) Структура клеточной поверхности, повышающая поглощение поливинилового спирта (PVA), индуцируется PVA в PVA-использующем Sphingopyxis sp. штамм 113Р3. Arch Microbiol 188 (3): 235–241

CAS Статья Google ученый

Huang YL, Li QB, Deng X, Lu YH, Liao XK, Hong MY, Wang Y (2005) Аэробное и анаэробное биоразложение полиэтиленгликолей с использованием микробов осадка.Process Biochem 40 (1): 207–211

CAS Статья Google ученый

Хусарова Л., Маховский М., Герич П., Хаузер Дж., Кутны М. (2010a) Аэробное биоразложение полиэтиленовой пленки, наполненной карбонатом кальция, содержащей прооксидантные добавки. Polym Degrad Stab 95 (9): 1794–1799

CAS Статья Google ученый

Гусарова Л., Ружичка Ю., Марусинцова Н., Коутны М.2010b. Использование гель-электрофореза в градиенте температуры для исследования биодеградации поливинилового спирта. Develop Energy Environ Econom: 157–159

Ianuzzo D, Patel P, Chen V, Obrien P, Willams C (1977) Гидролиз полиэфиров липазами. Nature 270: 76–78

Статья Google ученый

Ikada Y, Tsuji H (2000) Биоразлагаемые полиэфиры для медицинских и экологических применений. Macromol Rapid Commun 21 (3): 117–132

CAS Статья Google ученый

Иовино Р., Зулло Р., Рао М.А., Кассар Л., Джанфреда Л. (2008) Биоразложение биокомпозитов поли (молочная кислота) / крахмал / кокосовое волокно в контролируемых условиях компостирования.Polym Degrad Stab 93 (1): 147–157

CAS Статья Google ученый

Исии Н., Иноуэ Ю., Шимада К.И., Тезука Ю., Митомо Н., Касуя К.И. (2007) Грибковая деградация поли (этиленсукцината). Polym Degrad Stab 92 (1): 44–52

CAS Статья Google ученый

Джеффри Т.В. (1994) Биодеградация лигнина и гемицеллюлоз. Biochem Microbiol Degrad: 233–277

Jeon IY, Baek JB (2010) Нанокомпозиты, полученные из полимеров и неорганических наночастиц.Материалы 3: 3654–3674

CAS Статья Google ученый

Джираж А.С., Баравкар В.С., Кейт В.К., Пайган С.А., Дисоуза Дж.И. (2011) Поли-β-гидроксибутират: интригующий биополимер в биомедицинских приложениях и тенденциях в фармацевтических рецептурах. Int J Pharm Biol Arch 4 (6): 1107–1118

Google ученый

Jonsson LJ, Martín C (2016) Предварительная обработка лигноцеллюлозы: образование побочных продуктов ингибирования и стратегии минимизации их эффектов.Биоресур Технол 199: 103–112

Артикул CAS Google ученый

Джуннаркар Н., Панди Н., Райяни Н., Бхатт Н., Райяни Р. (2016) Производство LiP с помощью Phanerochaete chrysosporium MTCC 787 путем твердофазной ферментации пшеничной соломы и оценки его активности против реактивного черного B. Int J Adv Res 4 (1): 812–819

Google ученый

Kadouri D, Burdman S, Jurkevitch E, Okon Y (2002) Идентификация и выделение генов, участвующих в биосинтезе поли (β-гидроксибутирата) в Azospirillum brasilense и характеристика мутанта phbC.Appl Environ Microbiol 68 (6): 2943–2949

CAS Статья Google ученый

Кале С.К., Дешмук А.Г., Дудхаре М.С., Патил В.Б. (2015) Микробное разложение пластика: обзор. J Biochem Technol 6 (2): 952–961

Google ученый

Kameshwar AKS, Qin W (2016) Последние разработки в области использования передовых технологий секвенирования для геномных исследований микроорганизмов, разлагающих лигнин и целлюлозу.Int J Biol Sci 12: 156–171

CAS Статья Google ученый

Карими К., Тахерзаде М.Дж. (2016) Критический обзор аналитических методов предварительной обработки лигноцеллюлоз: состав, визуализация и кристалличность. Биоресур Технол 200: 1008–1018

CAS Статья Google ученый

Kathiresan K (2003) Полиэтилен и разлагающие пластмассы микробы из почвы мангровых зарослей.Rev Biol Trop 51 (3): 629–634

CAS Google ученый

Като С., Чино К., Камимура Н., Масаи Э., Юмото И., Камагата Ю. (2015) Метаногенное разложение моноароматических соединений, производных лигнина, за счет микробного обогащения из почвы рисовых полей. Sci Rep 5: 1–11

CAS Google ученый

Kawai F (2010) Биохимия и молекулярная биология разложения полимеров ксенобиотиков микроорганизмами.Biosci Biotechnol Biochem 74 (9): 1743–1759

CAS Статья Google ученый

Kawai F, Hu X (2009) Биохимия микробной деградации поливинилового спирта. Appl Microbiol Biotechnol 84 (2): 227–237

CAS Статья Google ученый

Khoramnejadian S (2013) Микробное разложение полипропилена на основе крахмала. J Pure Appl Microbiol 7 (4): 2857–2860

CAS Google ученый

Кокаре ЧР, Чакраборти С., Хопаде А.Н., Махадик К.Р. (2009) Биопленка: важность и применение.Ind J Biotechnol 8 (2): 159–168

CAS Google ученый

Колибаба М., Табил Л.Г., Паниграхи С., Крерар В.Дж., Пауэлл Т., Ван Б. (2003) Биоразлагаемые полимеры: прошлое, настоящее и будущее. Soc Eng Agric Food Biol Syst: 1–15

Короткова Н., Лидстром М.Е. (2001) Связь между биосинтезом поли-β-гидроксибутирата и ростом соединений C1 и C2 у Methylotroph Methylobacterium extorquens AM1.J Bact 183 (3): 1038–1046

CAS Статья Google ученый

Коутны М., Лемэр Дж, Делорт А.М. (2006) Биоразложение полиэтиленовых пленок с добавками прооксидантов. Chemosphere 64 (8): 1243–1252

CAS Статья Google ученый

Koutsos V ( 2009 г.) Полимерные материалы: введение. ICE Man Constr Mater: 571–597

Кубокава Х., Хатакеяма Т. (2002) Поведение волокна нейлона 6 в текстильных изделиях при плавлении.J Therm Anal Calorim 70: 723–732

CAS Статья Google ученый

Кумар А.А., Картик К., Арумугам К.П. (2011) Биоразлагаемые полимеры и их применение. Int J Biosci Biochem Bioinform 1 (3): 173–176

Google ученый

Куниока М., Ниномия Ф., Фунабаши М. (2006) Биоразложение порошков полимолочной кислоты, предложенных в качестве эталонных тестовых материалов для международного стандарта методов оценки биоразложения.Polym Degrad Stab 91 (9): 1919–1928

CAS Статья Google ученый

Kwon HJ, Jung CH, Hwang IT, Choi JH, Nho YC (2009) Функционализация поверхности полиэтилентерефталата для иммобилизации биомолекул с помощью ионной имплантации. J Korea Phys Soc 54 (5): 2071–2075

CAS Google ученый

Larking DM, Crawford RJ, Christie GBY, Lonergan GT (1999) Усиленное разложение поливинилового спирта под действием Pycnoporus cinnabarinus после предварительной обработки реактивом Фентона.Appl Environ Microbiol 65 (4): 1798–1800

CAS Google ученый

Larroque M, Barriot R, Bottin A, Barre A, Rougé P, Dumas B, Gaulin E (2012) Уникальная архитектура и функция взаимодействующих с целлюлозой белков у оомицетов выявлены с помощью геномного и структурного анализа. BMC Genom 13 (605): 1–15

Google ученый

Leja K, Lewandowicz G (2010) Биоразложение полимеров и биоразлагаемые полимеры – обзор.Pol J Environ Stud 19 (2): 255–266

Google ученый

Leschine SB (1995) Разложение целлюлозы в анаэробных средах. Annu Rev Microbiol 49: 399–426

CAS Статья Google ученый

Li R (2000) Экологическая деградация композита дерево – ПЭВП. Polym Degrad Stab 70 (2): 135–145

CAS Статья Google ученый

Лян Т.В., Джен С.Н., Нгуен А.Д., Ван С.Л. (2016) Применение хитиновых материалов в производстве и очистке поли (l-молочной кислоты) деполимеразы из Pseudomonas tamsuii TKU015.Полимеры 8 (98): 2–11

Google ученый

Lim HA, Raku T, Tokiwa Y (2005) Гидролиз полиэфиров сериновыми протеазами. Biotechnol Lett 27 (7): 459–464

CAS Статья Google ученый

Liu Q, Luo G, Zhou XR, Chen GQ (2011) Биосинтез поли (3-гидроксидеканоата) и 3-гидроксидодеканоата с преобладанием полигидроксиалканоатов по пути b-окисления ингибировал Pseudomonas putida .Metab Eng 13: 11–17

CAS Статья Google ученый

Лю С., Цзэн Дж. Б., Ли С. Л., Хе Ю. С., Ван Ю. З. (2012) Улучшение биосовместимости и биоразлагаемости поли (этиленсукцината) за счет включения сегментов полиэтиленгликоля. Полимеры 53 (2): 481–489

CAS Статья Google ученый

Лю Ц., Чжан Х, Дэн Б., Чжао X (2014) Поли (3-гидроксибутират) и поли (3-гидроксибутират-со-3-гидроксивалерат): структура, свойства и волокна.Int J Polym Sci: 1–11

Lopez-Mondéjar R, Zühlke D, Větrovský T, Becher D, Riedel K, Baldrian P (2016) Расшифровка всего арсенала для деконструкции целлюлозы и гемицеллюлозы в высокоэффективном разложителе целлюлозы Paenibacillus O199. Биотехнология Биотопливо 9 (104): 1–12

Google ученый

Loredo-Treviño A, García G, Velasco-Téllez A, Rodríguez-Herrera R, Aguilar CN (2011) Пенополиуретан в качестве субстрата для грибковых штаммов.Adv Biosci Biotechnol 2 (2): 52–58

Статья CAS Google ученый

Ma A, Wong Q (2013) Идентификация эстеразы в Aspergillus flavus во время разложения полиэфирного полиуретана. Can Young Sci J 2 (2013): 24–31

Google ученый

Ma J, Zhang K, Liao H, Hector SB, Shi X, Li J, Liu B, Xu T, Tong C, Liu X, Zhu Y (2016) Геномное и секретомическое понимание лигноцеллюлолитической системы эндофитной бактерии Pantoea ananatis Sd-1.Биотехнология Биотопливо 9 (25): 1–15

Google ученый

Maamar H, Valette O, Fierobe HP, Bélaich A, Bélaich JP, Tardif C (2004) У штамма Clostridium cellulolyticum cipCMut1 серьезно нарушен целлюлолиз. Mol Microbial 51 (2): 589–598

CAS Статья Google ученый

Мабрук М.М., Сабри С.А. (2001). Разложение поли (3-гидроксибутирата) и его сополимера поли (3-гидроксибутират-со-3-гидроксивалерат) морским организмом Streptomyces sp.SNG9. Microbiol Res 156 (4): 323–335

CAS Статья Google ученый

Махалакшми В., Сиддик А., Эндрю С. Н. (2012) Анализ потенциала разложения полиэтилена у микроорганизмов, выделенных из компостной почвы. Int J Pharm Biol Arch 3 (5): 1190–1196

Google ученый

Марусинкова Х., Гусарова Л., Ружичка Дж., Ингр М., Навратил В., Булькова Л., Коутны М. (2013) Биоразложение поливинилового спирта в условиях денитрификации.Int Biodeterior Biodegrad. 84: 21–28

CAS Статья Google ученый

Masaki K, Kamini NR, Ikeda H, Iefuji H (2005) Кутиназоподобный фермент из дрожжей Cryptococcus sp. штамм S-2 гидролизует полимолочную кислоту и другие биоразлагаемые пластмассы. Appl Envir Microbiol. 71 (11): 7548–7550

CAS Статья Google ученый

Matsumura S, Shimura Y, Terayama K, Kiyohara T (1994) Влияние молекулярной массы и стереорегулярности на биоразложение поливинилового спирта под действием Alcaligenes faecalis .Biotechnol Lett 16 (11): 1205–1210

CAS Статья Google ученый

Mcalpine SR, Lindsley CW, Hodges JC, Leonard DM, Filzen GF (2001) Определение распределения функциональных групп в смолах раста с использованием оптического анализа. J Comb Chem 3 (1): 1–5

CAS Статья Google ученый

Mccallum TJ, Kontopoulou M, Park CB, Muliawan EB, Hatzikiriakos SG (2007) Реологические и физические свойства смесей линейного и разветвленного полипропилена.Polym Eng Sci 47: 1133–1140

CAS Статья Google ученый

Mehmood CT, Qazi IA, Hashmi I, Bhargava S, Deepa S (2016) Биоразложение полиэтилена низкой плотности (LDPE), модифицированного красителем, сенсибилизированным диоксидом титана и смесью крахмала с использованием Stenotrophomonas pavanii . Int Biodeterior Biodegrad. DOI: 10.1016 / j.ibiod.2016.01.025

Google ученый

Менон В., Пракаш Г., Рао М. (2010) Продукты с добавленной стоимостью из гемицеллюлозы: биотехнологическая перспектива.Отдел биохимических наук, Национальная химическая лаборатория, Пуна, стр. 1–58

Google ученый

Merrettig-Bruns U, Jelen E (2009) Анаэробное биоразложение моющих поверхностно-активных веществ. Материал 2 (1): 181–206

CAS Статья Google ученый

Мохан С.К., Шривастава Т. (2011) Микробное разложение и разложение полимерных материалов. J Biochem Technol 2 (4): 210–215

Google ученый

Муни А., Уорд П.Г., О’Коннор К.Э. (2006) Микробное разложение стирола: биохимия, молекулярная генетика и перспективы биотехнологических приложений.Appl Microbiol Biotechnol 72 (1): 1–10

CAS Статья Google ученый

Moore CJ (2008) Синтетические полимеры в морской среде: быстро растущая долгосрочная угроза. Environ Res 108: 131–139

CAS Статья Google ученый

Motiwalla MJ, Punyarthi PP, Mehta MK, D’Souza JS, Kelkar-Mane V (2013) Исследования эффективности разложения поликапролактона естественными бактериями.J Environ Biol 34: 43–49

Google ученый

Muenmee S, Chiemchaisri W, Chiemchaisri C (2015) Консорциум микробов, включающий биологическое окисление метана в связи с биоразложением пластиковых отходов на открытой свалке твердых отходов. Int Biodeterior Biodegrad 102: 172–181

CAS. Статья Google ученый

Muenmee S, Chiemchaisri W, Chiemchaisri C (2016) Повышение уровня биоразложения пластиковых отходов за счет окисления метана на полуаэробных свалках.Int Biodeterior Biodegrad. DOI: 10.1016 / j.ibiod.2016.03.016

Google ученый

Мумтаз Т., Хан М.Р., Хассан М.А. (2010) Изучение биодеградации пленок ПЭНП в почве в окружающей среде с использованием оптической и сканирующей электронной микроскопии. Микрон 41 (5): 430–438

CAS Статья Google ученый

Murphy CA, Cameron JA, Huang SJ, Vinopal RT (1996) Поликапролактон-деполимераза Fusarium является кутиназой.Appl Environ Microbiol 62 (2): 456–460

CAS Google ученый

Накадзима-Камбе Т., Шигено-Акуцу Ю., Номура Н., Онума Ф., Накахара Т. (1999) Микробное разложение полиуретана, полиэфирных полиуретанов и полиэфирполиуретанов. Appl Microbiol Biotechnol 51 (2): 134–140

CAS Статья Google ученый

Nakayama K, Furumiya A, Okamot T, Yag K, Kaito A, Choe CR, Wu L, Zhang G, Xiu L, Liu D, Masuda T, Nakajima A (1991) Структура и механический вес полиэтилена, деформированного при плавлении температурные свойства сверхвысокомолекулярных.Pur Appl Chem 63 (12): 1793–1804

Статья Google ученый

Нерланд, Иллинойс, Холсбанд С., Аллан И., Томас К.В. (2014). Микропластики в морской среде: возникновение, распространение и последствия (Re.no.6754-2014). Норвежский институт водных исследований, Осло, стр. 1–71. http://www.miljodirektoratet.no/Documents/publikasjoner/M319/M319.pdf. По состоянию на 31 декабря 2014 г.

Nishida H, Tokiwa Y (1993) Распределение поли (β-гидроксибутирата) и поли (ε-капролактона) аэробных разлагающих микроорганизмов в различных средах.J Environ Polym Degrad 1 (3): 227–233

CAS Статья Google ученый

Нурбас М., Куцал Т. (2004) Производство ПГБ и биополимеров p (HB-co-HV) с использованием Alcaligenes eutrophus . Iran Polym J 13 (1): 45–51

CAS Google ученый

Nwachkwu S, Obidi O, Odocha C (2010) Возникновение и стойкость отходов полиэтиленовых мешков в почвах Нигерии.Afr J Biotechnol 9 (37): 6096–6104

Google ученый

Обрадорс Н., Агилар Дж. (1991) Эффективное биоразложение высокомолекулярных полиэтиленгликолей чистыми культурами Pseudomonas stutzeri . Appl Environ Microbiol 57 (8): 2383–2388

CAS Google ученый

Oda Y, Asari H, Urakami T, Tonomura K (1995) Микробное разложение поли (3-гидроксцибутирата) и поликапролактона нитчатыми грибами.J Ferment Bioengine 80 (3): 265–269

CAS Статья Google ученый

Odusanya SA, Nkwogu JV, Alu N, Udo GE, Ajao JA, Osinkolu GA, Uzomah AC (2013) Предварительные исследования микробного разложения пластмасс, используемых для упаковки питьевой воды в Нигерии. Niger Food J 31 (2): 63–72

Статья Google ученый

Ohta T, Tani A, Kimbara K, Kawai F (2005) Новая никотинопротеиновая альдегиддегидрогеназа, участвующая в разложении полиэтиленгликоля.Appl Microbiol Biotechnol 68 (5): 639–646

CAS Статья Google ученый

Ohtsubo Y, Nagata Y, Numata M, Tsuchikane K, Hosoyama A, Yamazoe A, Tsuda M, Fujita N, Kawai F (2015) Полная последовательность генома Sphingopyxis macrogoltabida штамм типа NBRC 15033, первоначально выделенный как штамм типа NBRC 15033, разложитель полиэтиленгликоля. Объявление генома 3 (6): e01401 – e01415

Google ученый

Ohura T, Kasuya KI, Doi Y (1999) Клонирование и характеристика гена полигидроксибутират-деполимеразы Pseudomonas stutzeri и анализ функции субстрат-связывающих доменов.Appl Environ Microbiol 65 (1): 189–197

CAS Google ученый

Охо О.А. (2007) Молекулярные стратегии микробной адаптации к ксенобиотикам в естественной среде. Биотехнология Мол Биол Ред. 2 (1): 1–13

Google ученый

Ojumu TV, Yu J, Solomon BO (2004) Производство полигидроксиалканоатов, бактериального биоразлагаемого полимера. Afr J Biotechnol 3 (1): 18–24

CAS Статья Google ученый

Orr IG, Hadar Y, Sivan A (2004) Колонизация, образование биопленок и биодеградация полиэтилена штаммом Rhodococcus ruber .Appl Microbiol Btechnol 65 (1): 97–104

Google ученый

O’Toole G, Kaplan HB, Kolter R (2000) Формирование биопленки как развитие микробов. Annu Rev Microbiol 54 (1): 49–79

Статья Google ученый

Pajak J, Ziemski M, Nowak B (2010) Поли (виниловый спирт) – биоразлагаемый виниловый материал. ХИМ Наука-Тех-Рынек 64 (7–8): 523–530

CAS Google ученый

Патил Р., Багде США (2015) Обогащение и выделение штаммов микробов, разлагающих биопластический поливиниловый спирт, и изучение динамики их потенциала разложения.Afr J Biotechnol 14 (27): 2216–2226

Статья Google ученый

Pereira JH, Heins RA, Gall DL, McAndrew RP, Deng K, Holland KC, Donohue TJ, Noguera DR, Simmons BA, Sale KL, Ralph J (2016) Структурная и биохимическая характеристика ранних и поздних ферментов в путь расщепления лигнина β-ариловым эфиром от Sphingobium sp. СЛПК-6. J Chem 291 (19): 10228–10238

CAS Google ученый

Перес Дж., Дорада Дж. М., Рубиа TDL (2002) Биоразложение и биологическая обработка целлюлозы, гемицеллюлозы и лигнина: обзор.Int Microbiol 5: 53–63

CAS Статья Google ученый

Perez LAB, Rodriguez DN, Rodriguez FJM, Hsiao B, Orta CAA, Sics I (2014) Влияние молекулярной массы и температуры кристаллизации на гомополимеры полиэтилентерефталата (ПЭТ), анализ изотермической кристаллизации. Полимеры 6: 583–600

Артикул CAS Google ученый

Петре М., Зарнеа Г., Адриан П., Георгиу Э. (1999) Биодеградация и биоконверсия отходов целлюлозы с использованием бактериальных и грибковых клеток, иммобилизованных в радиополимеризованных гидрогелях.Resour Conserv Recycl 27: 309–332

Статья Google ученый

Pometto AL, Lee B, Johnson KE (1992) Производство внеклеточного фермента (ов), разлагающего полиэтилен, с помощью видов Streptomyces . Appl Environ Microbiol 58 (2): 731–733

CAS Google ученый

Prakash B, Veeregowda BM, Krishnappa G (2003) Биопленки: стратегия выживания бактерий.Curr Sci 85 (9): 1299–1307

Google ученый

Прамила Р., Падмавати К., Рамеш К.В., Махалакшми К. (2012) Brevibacillus parabrevis , Acinetobacter baumannii и Pseudomonas citronellolis -Потенциальные кандидаты на биодеградацию LDPE (LDPE). Afr J Bacteriol Res 4 (1): 9–14

CAS Google ученый

Pranamuda H, Tokiwa Y, Tanaka H (1997) Разложение полилактида под действием Amycolatopsis sp.Appl Environ Microbiol 63 (4): 1637–1640

CAS Google ученый

Prema S, Uma MDP (2013) Разложение полилактидного пластика мезофильными бактериями, выделенными из компоста. Int J Res Purif Appl Microbiol 3 (4): 121–126

Google ученый

Premraj R, Doble M (2005) Биоразложение полимера. Ind J Biotechnol 4: 186–193

CAS Google ученый

Psomiadou E, Arvanitoyannis I, Biliaderis CG, Ogawa H, Kawasaki N (1997) Биоразлагаемые пленки из полиэтилена низкой плотности (LDPE), пшеничного крахмала и растворимого крахмала для упаковки пищевых продуктов Часть 2.Carbohydr Polym 33 (4): 227–242

CAS Статья Google ученый

Puri N, Kumar B, Tyagi H (2013) Использование переработанных отходов в качестве ингредиентов бетонной смеси. Int J Innovol Technol Explor Eng 2 (2): 74–78

Google ученый

Цю З., Икехара Т., Ниши Т. (2003) Поведение при кристаллизации биоразлагаемого полиэтиленсукцината из аморфного состояния.Полимеры 44 (18): 5429–5437

CAS Статья Google ученый

Рагхул С.С., Бхат С.Г., Чандрасекаран М., Фрэнсис В., Тачил Э.Т. (2013) Биоразложение пластиковой пленки из смеси поливинилового спирта и полиэтилена низкой линейной плотности консорциумом морских донных вибрионов. Int J Environ Sci Technol 11 (7): 1827–1834

Статья CAS Google ученый

Рамешвари Р., Минакшисундарам М. (2014) Обзор последующей обработки бактериального термопластичного полигидроксиалканоата.Int J Purif Appl Biosci 2 (2): 68–80

Google ученый

Ravachol J, Borne R, Tardif C, De Philip P, Fierobe HP (2014) Характеристика всех гликозидгидролаз семейства 9, синтезируемых бактерией-продуцентом целлюлосомы Clostridium cellulolyticum . J Biol Chem 289 (11): 7335–7348

CAS Статья Google ученый

Рестрепо-Флорес Дж. М., Басси А., Томпсон М. Р. (2014) Микробная деградация и порча полиэтилена – обзор.Int Biodeterior Biodegrad 88: 83–90

Статья CAS Google ученый

Rong D, Usui K, Morohoshi T, Kato N, Zhou M, Ikeda T (2009) Симбиотическое разложение поливинилового спирта под действием Novosphingobium sp. и Xanthobacter flavus . J Environ Biotechnol 9 (2): 131–134

Google ученый

Ruiyun Z, Xiaolie L, Qunhua W., Dezhu M (1994) Поведение при плавлении сополимера полипропилена с низким содержанием этилена с зародышеобразователями и без них.Chem J Polym Sci 12 (3): 246–255

Google ученый

Salgado CL, Sanchez EMS, Zavaglia CAC, Granja PT (2011) Биосовместимость и биоразложение гелей, смешанных с поликапролактон-себациновой кислотой. J Biomed Mater Res 100A (1): 243–251

Статья CAS Google ученый

Saloheimo M, Pakula TM (2012) Груз и транспортная система: секретируемые белки и секреция белка в Trichoderma reesei ( Hypocrea jecorina ).Микробиология 158 (1): 46–57

CAS Статья Google ученый

Sangale MK, Shahnawaz M, Ade AB (2012) Обзор биоразложения полиэтилена: микробный подход. J Bioremed Biodegrad 3 (10): 1–9

Статья CAS Google ученый

Sangwan P, Wu DY (2008) Новое понимание биодеградации полилактидов с помощью молекулярных экологических методов. Macromol Biosci 8 (4): 304–315

CAS Статья Google ученый

Санто М., Вейтсман Р., Сиван А. (2013) Роль медьсвязывающего фермента – лакказы – в биоразложении полиэтилена актиномицетом Rhodococcus ruber.Int Biodeterior Biodegrad 84: 204–210

CAS. Статья Google ученый

Сарджит А., Тан С.М., Дайкс Г.А. (2015) Модификация поверхности материалов для стимулирования образования полезной биопленки. AIMS Bioeng 2 (4): 404–422

Статья Google ученый

Sathiskumar PS, Madras G (2011) Синтез, характеристика, разложение биоразлагаемых полиэфиров на основе касторового масла.Polym Degrad Stab 96 (9): 1695–1704

CAS Статья Google ученый

Scheller HV, Ulvskov P (2010) Гемицеллюлозы. Анну Рев Завод Биол 61: 263–289

CAS Статья Google ученый

Schink B, Janssen PH, Frings J (1992) Микробное разложение природных и новых синтетических полимеров. FEMS Microbiol Ред. 103 (2/4): 311–316

CAS Статья Google ученый

Секигучи Т., Сайка А., Номура К., Ватанабе Т., Фудзимото Ю., Эноки М., Сато Т., Като С., Канехиро Х. (2011) Биоразложение алифатических полиэфиров, пропитанных глубокой морской водой, и выделение поли (ɛ-капролактона) -разрушающие бактерии.Polym Degrad Stab 96 (7): 1397–1403

CAS Статья Google ученый

Sen SK, Raut S (2015) Микробная деградация полиэтилена низкой плотности (LDPE): обзор. J Environ Chem Eng 3: 462–473

Статья CAS Google ученый

Серетуди Г., Бикиарис Д., Панайоту С. (2002) Синтез, характеристика и биоразлагаемость блок-сополимеров поли (этиленсукцинат) / поли (ε-капролактон).Полимеры 43 (20): 5405–5415

CAS Статья Google ученый

Шах А.А., Хасан Ф., Хамид А., Ахмед С. (2007) Выделение и характеристика бактерий, разлагающих поли (3-гидроксибутират-со-3-гидроксивалерат), и очистка деполимеразы PHBV из недавно выделенных Bacillus sp. AF3. Int Biodeterior Biodegrad 60 (2): 109–115

CAS. Статья Google ученый

Шах А.А., Хасан Ф., Ахтер Дж. И., Хамид А., Ахмед С. (2008a) Разложение полиуретана новым бактериальным консорциумом, изолированным из почвы.Анальный микробиол 58 (3): 381–386

CAS Статья Google ученый

Шах А.А., Хасан Ф., Хамид А., Ахмед С. (2008b) Биологическое разложение пластмасс: всесторонний обзор. Biotechnol Adv 26 (3): 246–265

CAS Статья Google ученый

Шах А.А., Хасан Ф., Хамид А (2010) Разложение поли (3-гидроксибутират-со-3-гидроксивалерата) вновь выделенным Actinomadura sp.АФ-555, из грунта. Int Biodeterior Biodegrad 64 (4): 281–285

CAS. Статья Google ученый

Shahnawaz M, Sangale MK, Ade AB (2016) Ризосфера Avicennia marina (Форск.) Vierh. как ориентир для бактерий, разрушающих полиэтилен. Environ Sci Poll Res: 1–15

Шанкс Р., Конг I (2012) Термопластические эластомеры, 137–154. Прикладные науки. Университет RMIT, Мельбурн

Google ученый

Sharma M, Dhingra HK (2016) Поли-β-гидроксибутират: биоразлагаемый полиэфир, биосинтез и биодеградация.Br Microbiol Res J 14 (3): 1–11

Статья Google ученый

Sharma S, Rafailovich MH, Sokolov J, Liu Y, Schwarz SA, Eisenberg A (2000) Свойства обезвоживания тонких пленок полистирольных гомополимеров на привитых поверхностях щеток из полистирола. High Perform Polym 12: 581–586

CAS Статья Google ученый

Sharma BK, Saha A, Rahaman L, Bhattacharjee S, Tribedi P (2015) Серебро ингибирует образование биопленок Pseudomonas aeruginosa .Adv Microbiol 5 (10): 677

Статья Google ученый

Шейк С., Чандрашекар К.Р., Сваркккуп К., Сомашекараппа Х.М. (2015) Биоразложение полиэтилена низкой плотности и полипропилена, облученного гамма-излучением, эндофитными грибами. Int Biodeterior Biodegrad 105: 21–29

CAS Статья Google ученый

Shimao M (2001) Биоразложение пластмасс. Curr Opin Biotechnol 12 (3): 242–247

CAS Статья Google ученый

Шимао М., Тамогами Т., Кишида С., Хараяма С. (2000) Ген pvaB кодирует окисленную гидролазу поливинилового спирта Pseudomonas sp.штамм VM15C и образует оперон с геном дегидрогеназы поливинилового спирта pvaA. Микробиология. 146 (3): 649–657

CAS Статья Google ученый

Simoes M, Simões LC, Vieira MJ (2010) Обзор текущих и возникающих стратегий контроля биопленки. LWT-Food Sci Technol 43 (4): 573–583

CAS Статья Google ученый

Сингх Б., Шарма Н. (2008) Механистические последствия разложения пластмасс.Polym Degrad Stab 93: 561–584

CAS Статья Google ученый

Sivan A (2011) Новые перспективы в биоразложении пластмасс. Curr Opin Biotechnol 22: 422–426

CAS Статья Google ученый

Сиван А., Сзанто М., Павлов В. (2006) Развитие биопленки бактерии, разлагающей полиэтилен Rhodococcus ruber . Appl Microbiol Biotechnol 72 (2): 346–352

CAS Статья Google ученый

Slade PE et al (1964) Термический анализ полиуретановых эластомеров.J Polym Sci 6: 27–32

Google ученый

Smith R (2005) Биоразлагаемые полимеры для промышленного применения. CRC Press, Boca Raton, pp 1–516

Книга Google ученый

Song JJ, Yoon SC, Yu SM, Lenz RW (1998) Дифференциальное сканирующее калориметрическое исследование включений поли (3-гидроксиоктаноата) в бактериальных клетках. Int J Biol Macromol 23: 165–173

CAS Статья Google ученый

Song JH, Murphy RJ, Narayan R, Davies GBH (2009) Биоразлагаемые и компостируемые альтернативы обычным пластмассам.Philos Trans R Soc Biol 364: 2127–2139

CAS Статья Google ученый

Souza WRD (2013) Микробное разложение лигноцеллюлозной биомассы. InTech, Уэст-Палм-Бич, стр. 207–247

Google ученый

Шридеви В., Лакшми MVVC, Манаса М., Сравани М. (2012) Метаболические пути биодеградации фенола. Int J Eng Sci Adv Technol 2: 695–705

Google ученый

Stern RV, Howard GT (2000) Ген полиэфирной полиуретаназы (pueA) из Pseudomonas chlororaphis кодирует липазу.FEMS Microbiol Lett 185 (2): 163–168

CAS Статья Google ученый

Sugimoto M, Tanabe M, Hataya M, Enokibara S, Duine JA, Kawai F (2001) Первый этап разложения полиэтиленгликоля сфингомонадами происходит через флавопротеин-алкогольдегидрогеназу, содержащую флавинадениндинуклеотид. J Bact 183 (22): 6694–6698

CAS Статья Google ученый

Sukhumaporn S, Tokuyama S, Kitpreechavanich V (2012) Производство поли ( L -Lactide) -разлагающего фермента фермента Actinomadura keratinilytica T16-1 в 3-литровом эрлифтном биореакторе и его способность к биологическому разложению.J Microbiol Biotechnol 22 (1): 92–99

Статья CAS Google ученый

Саммерс Дж. У. (1996) Обзор виниловой технологии для неспециалистов в виниловой промышленности. Региональное техническое совещание, форт Митчелл. Soc Plas Eng. https://www.researchgate.net/publication/237644319

Summers JW (2008) Температура плавления (или неплавления) поливинилхлорида. J Vinyl Addit Technol 14: 105–109

CAS Статья Google ученый

Sun J, Tian C, Diamond S, Glass NL (2012) Расшифровка механизмов регуляции транскрипции, связанных с деградацией гемицеллюлозы в Neurospora crassa .Eukaryot Cell 11 (4): 482–493

CAS. Статья Google ученый

Suyama T, Tokiwa Y, Ouichanpagdee P, Kanagawa T., Kamagata Y (1998) Филогенетическая принадлежность почвенных бактерий, которые разлагают алифатические полиэфиры, коммерчески доступные в виде биоразлагаемых пластиков. Appl Environ Microbiol 64 (12): 5008–5011

CAS Google ученый

Sweileh BA, Hiari YMA, Kailani MH, Mohammad HA (2010) Синтез и характеристика поликарбонатов реакциями фазового обмена в расплаве диацетатов алкилена и арилена с дикарбонатами алкилена и арилендифенил.Молекулы 15: 3661–3682

CAS Статья Google ученый

Takanashi M, Nomura Y, Yoshida Y, Inoue S (1982) Функциональный поликарбонат путем сополимеризации диоксида углерода и эпоксида: синтез и гидролиз. Makromol Chem 183: 2085–2092

CAS Статья Google ученый

Тани А., Чароенпанич Дж., Мори Т., Такеичи М., Кимбара К., Кавай Ф. (2007) Структура и консервация оперона, разлагающего полиэтиленгликоль, у сфингомонад.Микробиология 153 (2): 338–346

CAS Статья Google ученый

Тезука Ю., Исии Н., Касуя К.И., Митомо Х. (2004) Разложение поли (этиленсукцината) мезофильными бактериями. Poly Degrad Stab 84 (1): 115–121

CAS Статья Google ученый

Thomas BT, Olanrewaju-Kehinde DSK, Popoola OD, James ES (2015) Разложение пластиковых и полиэтиленовых материалов некоторыми отдельными микроорганизмами, изолированными из почвы.World Appl Sci J. 33 (12): 1888–1891

CAS Google ученый

Тобин Э. (2010) Микроструктурализм и макромолекулы: случай подрабатывающих белков. Найдено Chem. DOI: 10.1007 / s10698-009-9078-5

Google ученый

Tokiwa Y, Calabia BP, Ugwu CU, Aiba S (2009) Биоразлагаемость пластмасс. Int J Mol Sci 10 (9): 3722–3742

CAS Статья Google ученый

Tomita K, Kuroki Y, Nagai K (1999) Выделение термофилов, разлагающих поли (l-молочную кислоту).J Biosci Bioeng 87 (6): 752–755

CAS Статья Google ученый

Tribedi P, Sil AK (2013a) Разложение полиэтилена низкой плотности под действием Pseudomonas sp. Биопленка АКС2. Environ Sci Poll Res. 20 (6): 4146–4153

CAS Статья Google ученый

Tribedi P, Sil AK (2013b) Гидрофобность клеточной поверхности: ключевой компонент разложения полиэтиленсукцината Pseudomonas sp.АКС2. J Appl Microbiol 116 (2): 295–303

Статья CAS Google ученый

Tribedi P, Sil AK (2013c) Эффект основателя открывает новую ось в биоремедиации полиэтиленсукцината во время биостимуляции. FEMS Microbial Lett 346 (2): 113–120

CAS Статья Google ученый

Трибеди П., Гупта А.Д., Сил А.К. (2015) Адаптация Pseudomonas sp.AKS2 в биопленке на поверхности полиэтилена низкой плотности: эффективная стратегия эффективного выживания и разложения полимера. Биоресур Bioproc 2 (14): 1–10

Google ученый

Tripathi D (2002) Практическое руководство по полипропилену. Rapid Technol Lim: 1–104

Ценг М., Хоанг К.С., Ян М.К., Ян С.Ф., Чу В.С. (2007) Термофильные актиномицеты, разлагающие полиэфир, выделенные из различных сред на Тайване. Биодеградация 18 (5): 579–583

CAS Статья Google ученый

Цудзияма С.И., Нитта Т., Маока Т. (2011) Биоразложение поливинилового спирта под действием Flammulina velutipes в непогруженной культуре.J Biosci Bioeng 112 (1): 58–62

CAS Статья Google ученый

Turesin F, Gumusyazici Z, Kok FN, Gursel I, Alaaddinolu NG, Hasirci V (2000) Биосинтез полигидроксибутирата и его сополимеров и их использование для контролируемого высвобождения лекарств. Turk J Med Sci 30: 535–541

CAS Google ученый

Upreti MC, Srivastava RB (2003) Потенциальный вид Aspergillus для биодеградации полимерных материалов.Curr Sci 84 (11): 1399–1402

CAS Google ученый

Велде К.В., Кикенс П. (2002) Биополимеры: обзор некоторых свойств и последствий для их применения. Polym Test 121: 433–442

Статья Google ученый

Волова Т.Г., Бояндин А.Н., Васильев А.Д., Карпов В.А., Прудникова С.В., Мишукова О.В., Боярских Ю.А., Филипенко М.Л., Руднев В.П., Сюан Б.Б., Дунг В.В., Гительсон II (2010) Биодеградация (ФАСЬКано) в тропиках прибрежные воды и идентификация бактерий, разлагающих PHA.Polym Degrad Stab 95 (12): 2350–2359

CAS Статья Google ученый

Ву Б., Чен М., Кроуфорд Р.Дж., Иванова Е.П. (2009) Бактериальные внеклеточные полисахариды, участвующие в образовании биопленок. Молекулы 14 (7): 2535–2554

CAS Статья Google ученый

Уокер Т.Р., Рид К., Арноулд Дж. П., Кроксалл Дж. П. (1997) Исследования морского мусора на острове Берд, Южная Георгия, 1990–1995 гг.Mar Poll Bull 34 (1): 61–65

CAS Статья Google ученый

Ван И.Ю., Макграц Дж. Э., Кашиваги Т. (1995) Триарифосфиноксид, содержащий сополимер нейлона 6,6. Am Chem Soc: 31–40

Weng YX, Wang XL, Wang YZ (2011) Поведение PHA с различными химическими структурами при биоразложении в контролируемых условиях компостирования. Polym Test 30 (4): 372–380

CAS Статья Google ученый

Вернер К., Поммер Л., Бростром М. (2014) Термическое разложение гемицеллюлоз.J Anal Appl Pyro 110: 130–137

CAS Статья Google ученый

Wilkes CE, Daniels CA, Summers JW (2005) Справочник по ПВХ. Хансар, Бангкок, стр. 315–335

Google ученый

Вудрафф М.А., Хутмахер Д.В. (2010) Возвращение забытого полимера-поликапролактона в 21 веке. Prog Polym Sci. DOI: 10.1016 / j.progpolymsci.2010.04.002

Google ученый

Wu H, Qiu Z (2012) Синтез, кинетика кристаллизации и морфология новых сополимеров поли (этиленсукцинат-со-этиленадипат).Cryst Eng Comm 14 (10): 3586–3595

CAS Статья Google ученый

Xie Y, Kohls D, Noda I, Schaefer DW, Yvonne A, Akpalu YA (2009) Нанокомпозиты поли (3-гидроксибутират-со-3-гидроксигексаноат) с оптимальными механическими свойствами. Полимеры 50: 4656–4670

CAS Статья Google ученый

Xu Q, Resch MG, Podkaminer K, Yang S, Baker JO, Donohoe BS, Wilson C, Klingeman DM, Olson DG, Giannone RJ, Hettich RL, Brown SD, Lynd LR, Bayer EA, Himmel ME, Bomble YJ (2016) Драматические характеристики Clostridium thermocellum объясняются широким диапазоном модальностей целлюлазы.Sci Adv 2 (e1501254): 1–12

Google ученый

Яги Х., Ниномия Ф., Фунабаши М., Куниока М. (2009) Анаэробные тесты на биоразложение поли (молочной кислоты) и поликапролактона с использованием новой системы оценки метанового брожения в анаэробном иле. Poly Degrad Stab 94 (9): 1397–1404

CAS Статья Google ученый

Яги Х., Ниномия Ф., Фунабаши М., Куниока М. (2014) Тест на мезофильное анаэробное биоразложение и анализ эубактерий и архей, участвующих в анаэробном биоразложении четырех указанных биоразлагаемых полиэфиров.Poly Degrad Stab 110: 278–283

CAS Статья Google ученый

Yam KL (2009) Энциклопедия технологии упаковки Wiley (третье издание). Wiley, New York, pp 1–1353

Книга Google ученый

Юн М.Г., Чон Х.Дж., Ким М.Н. (2012) Биоразложение полиэтилена почвенной бактерией и клонированной рекомбинантной клеткой AlkB. J Bioremed Biodegrad 3 (4): 1–8

Google ученый

Зафар У (2013) к.Докторская диссертация. Манчестерский университет, Манчестер

Zafar U, Houlden A, Robson GD (2013) Грибковые сообщества, связанные с биоразложением полиэфирного полиуретана, погребенного под компостом при разных температурах. Appl Environ Microbiol 79 (23): 7313–7324

CAS Статья Google ученый

Зафар Ю., Нзерам П., Лангарика-Фуэнтес А., Хоулден А., Хейворт А., Сайани А., Робсон Г. Д. (2014) Биоразложение полиэфирного полиуретана во время коммерческого компостирования и анализа ассоциированных грибковых сообществ.Биоресур Технол 158: 374–377

CAS Статья Google ученый

Zembouai I, Bruzaud S, Kaci M, Benhamida A, Corre YM, Grohens Y, Taguet A, Cuesta JML (2014) Смеси поли (3-гидроксибутират-со-3-гидроксивалерат) / полилактида: термостойкость, воспламеняемость и термомеханическое поведение. J Polym Environ 22: 131–139

CAS Статья Google ученый

Zhang W, Cheng X, Liu X, Xiang M (2016) Исследования генома нематофагов и энтомогенных грибов в Китае.J Fungi 2 (9): 1–14

Google ученый

Zheng Y, Yanful EK (2005) Обзор биоразложения пластиковых отходов. Crit Rev Biotechnol 25: 243–250

CAS Статья Google ученый

Последние достижения в области полимерных систем доставки лекарств | Исследования биоматериалов

Исследования по доставке полимерных лекарств ведутся долгое время с 1980-х годов [1,2,3,4].Поиски нового подхода к системам доставки лекарств и новых способов действий представляют собой одну из передовых областей исследований. Они включают междисциплинарные научные подходы для достижения значительных успехов в улучшении терапевтического индекса и биодоступности при конкретной доставке лекарств [5, 6]. Система доставки лекарств объединяет одну или несколько традиционных систем доставки лекарств с инженерными технологиями. Системы создают возможность целенаправленно нацеливаться на точку, в которой лекарство высвобождается в организме, и / или скорость, с которой оно высвобождается.

Биоразлагаемые и биоабсорбируемые полимеры делают волшебный выбор для множества новых систем доставки лекарств. Биорассасывающиеся полимеры, такие как гидрогели, такие как поли (молочная кислота) и поли (гликолевая кислота), и их сополимеры использовались для создания компонента доставки систем [7, 8]. Независимо от того, основана ли система доставки лекарств на биоразлагаемом имплантате для доставки лекарства подкожно или глубоко в организм, биоразлагаемые и биоабсорбируемые полимеры обеспечивают безопасную основу для доставки лекарств без вреда для организма.

Полимерная система доставки лекарств определяется как состав или устройство, которое позволяет вводить терапевтическое вещество в организм. Он повышает его безопасность и эффективность, контролируя скорость, время и место высвобождения лекарств в организме. Доставка лекарств достигла большого развития за последние два десятилетия, но регулирование поступления лекарств в организм, например в мозг, остается сложной задачей. Однако недавний прогресс в исследованиях опосредованной носителями транспорта системы доставки нанолекарств через гематоэнцефалический барьер начинает обеспечивать рациональную основу для контроля распределения лекарств в головном мозге.Транспортные системы гематоэнцефалического барьера являются переносчиками поглощения природных питательных веществ, таких как аминокислоты, пептиды, гексозы, монокарбоксилаты и стволовые клетки [9,10,11].

В данной статье был проведен обзор полимерных систем доставки лекарств и генов из природных и синтетических полимеров для включения лекарств в структуры основной цепи в различных случаях. Будущие перспективы исследований для практического применения были также предложены для развития в областях.

Природные полимеры для доставки лекарств

Производные аргинина

Аргинин, также известный как l-аргинин, представляет собой α-аминокислоту, которая используется в биосинтезе белков [12].Он содержит α-аминогруппу, группу α-карбоновой кислоты и боковую цепь, состоящую из 3-углеродной алифатической прямой цепи, оканчивающейся гуанидиновой группой, как показано на рис. 1. При физиологическом pH карбоновая кислота депротонирована (-COO ^–), аминогруппа протонирована (-NH ₃ ⁺ ), а гуанидиновая группа протонирована с образованием гуанидиновой формы (-C- (NH ₂ ) ₂ ⁺ ), превращение аргинина в заряженную алифатическую аминокислоту [13]. Аминокислотная боковая цепь аргинина состоит из 3-углеродной алифатической прямой цепи, дистальный конец которой перекрыт гуанидиниевой группой, которая имеет pK _a , равное 12.48. Следовательно, он всегда протонирован и положительно заряжен при физиологическом pH. Из-за сопряжения между двойной связью и неподеленными парами азота положительный заряд делокализован, что делает возможным образование множественных водородных связей в химических структурах [14].

Рис. 1

Делокализация заряда гуанидиниевой группы l-аргинина для полимерных систем доставки лекарств

Производные хитозана

Хитозан является одним из катионных полисахаридов, полученных из природного хитина.

Как катионный полимер с благоприятными свойствами, он широко используется для образования полиэлектролитных комплексов с полианионами для доставки лекарств [15, 16]. Хитозан представляет собой линейный сополимер, состоящий из глюкозамина и N -актеил-глюкозаминовых единиц через β- (1, 4) связи, а именно 2-амино-2-дезокси-β-d-глюкана (рис. 2а). Хитозан – продукт реакции деацетилирования хитина (2-ацетамидо-2-дезокси-β-d-глюкан). Он обладает благоприятными биологическими свойствами, такими как нетоксичность, слизистая адгезия, биосовместимость и биоразлагаемость [17,18,19].Водные производные хитозана, такие как соли хитозана (рис. 2b), цвиттерионный хитозан и олигомеры хитозана, привлекают все большее внимание из-за их водорастворимости для биомедицинских применений [20,21,22,23].

Рис. 2

Химическая структура хитозана ( a ) и солей хитозана ( b )

Производные циклодекстрина

Циклодекстрин – это семейство циклических олигосахаридов, состоящих из α (1, 4) субъединицы.Циклодекстрин является полезным молекулярным хелатирующим агентом. В природе существует три типа циклодекстринов. Они называются α (6 единиц), β (7 единиц) и γ -циклодекстрины (8 единиц), как показано на рис. 3. β -циклодекстрин идеален для доставки лекарств из-за размера полости. , эффективность лекарственного комплекса и загрузки, доступность и относительно невысокая стоимость [24]. Примером циклодекстрина в системе доставки лекарств является производное 2-гидроксилпропила, которое является мощным солюбилизатором и имеет гидрофильную цепь снаружи и гидрофобную цепь внутри [25].Они способны предотвращать деградацию лекарства и улучшать стабильность и растворимость лекарства, что приводит к более высокой биодоступности [26, 27]. Они очень полезны для полимерных систем доставки лекарств для практического применения.

Рис. 3

Химическая структура трех основных типов циклодекстрина (ЦД) для полимерных систем доставки лекарственных средств

Поли (гликолевая кислота), поли (молочная кислота) и гиалуроновая кислота

Гликолевая кислота является полезным промежуточным продуктом для органического синтеза в ряде реакций, включая окислительно-восстановительную, этерификацию и длинноцепочечную полимеризацию.Он использовался в качестве мономера при получении полигликолевой кислоты и других биосовместимых сополимеров. Две молекулы молочной кислоты дегидратировали до лактонлактида. В присутствии катализаторов лактиды полимеризуются в атактический или синдиотактический полилактид, которые представляют собой биоразлагаемые полиэфиры [28]. Гликолевая кислота и молочная кислота используются в фармацевтической технологии для производства водорастворимого гликолята и лактата из нерастворимых в других случаях активных ингредиентов. В дальнейшем они нашли применение в доставке лекарств, препаратах для местного применения и косметике для регулирования кислотности, а также для достижения дезинфицирующих и кератолитических свойств [29, 30].Гиалуроновая кислота, которая является природным полимером, обладает способностью воздействовать на CD44 сверх экспрессирующих раковых клеток.

Полисахариды

Природные полимеры используются в течение многих лет с целью повышения эффективности лекарств и их доставки. Биоразлагаемые полимеры широко изучаются как потенциальный материал-носитель для доставки конкретных лекарств из-за их нетоксичной и биосовместимой природы. Природные полисахариды исследовались для применения в индустрии доставки лекарств, а также в биомедицинских областях.Модифицированный полимер нашел свое применение в качестве вспомогательного материала для доставки генов, культивирования клеток и тканевой инженерии. В настоящее время природные полимеры претерпели изменения, чтобы получить новые биоматериалы для контролируемой доставки лекарств.

Полисахариды представляют собой длинные цепочки молекул углеводов, в частности полимерные углеводы, состоящие из моносахаридных единиц, связанных вместе гликозидными связями, как показано на рис. 4. Этот углевод может реагировать с водным гидролизом с использованием ферментов амилазы на катализаторе, который производит составляющие сахара (моносахариды или олигосахариды).Природные сахариды, как правило, представляют собой простые углеводы, называемые моносахаридами с общей формулой (CH ₂ O) _n , где n равно трем или более. Примерами моносахаридов являются глюкоза, фруктоза и глицеральдегид [31]. Эти природные полимеры используются в качестве биоматериалов для систем доставки лекарств. Крахмал представляет собой полимер глюкозы, в котором звенья глюкопиранозы связаны альфа--связями. Он состоит из смеси амилозы и амилопектина.Амилоза состоит из линейной цепи из нескольких сотен молекул глюкозы, а амилопектин представляет собой разветвленную молекулу, состоящую из нескольких тысяч единиц глюкозы [32].

Рис. 4

Амилоза представляет собой линейный полимер глюкозы, в основном связанный с α (1 → 4) связями. Это один из двух компонентов крахмального полимера

Синтетические полимеры для систем доставки лекарств

Поли (2-гидроксиэтилметакрилат)

Поли (2-гидроксиэтилметакрилат) [поли (HEMA)] представляет собой полимер, который образует гидрогель в вода или водный раствор [33].Поли (PHEMA) гидрогель для материала интраокулярной линзы был синтезирован полимеризацией в растворе с использованием 2-гидроксиэтилметакрилата (HEMA) в качестве сырья, азобисизобутиронитрила (AIBN), персульфата аммония или пиросульфита натрия (APS / SMBS) в качестве катализатора и этиленгликолдиметакрилата (EGMA). триэтиленгликолдиметакрилат (TEGDMA) в качестве сшивающей добавки [34]. Поли (HEMA) обычно используется для покрытия флаконов с культурой клеток, чтобы предотвратить адгезию клеток и вызвать образование сфероидов, особенно при исследованиях рака.Более старые альтернативы pHEMA включают агар и гели агарозы [35, 36]. Равновесное набухание, структурные характеристики и перенос растворенных веществ в набухших поли (HEMA) гелях, поперечно сшитых трипропиленгликольдиакрилатом (TPGDA), были исследованы для широкого диапазона концентраций TPGDA для систем доставки лекарств [37]. Физические и химические свойства пилокарпина из поли (НЕМА) гидрогелей были исследованы для выяснения механизма взаимодействия лекарственное средство-полимер и влияния на поведение высвобождения лекарственного средства полимерных устройств с контролируемым высвобождением [38].Поли (НЕМА) гидрогели широко используются для биомедицинских имплантатов. Чрезвычайная гидрофильность поли (НЕМА) придает устойчивость к засорению белками, что делает его сильным кандидатом для покрытия желудочковых катетеров [39].

Поли (N-изопропилакриламид) s

Водный раствор поли (N-изопропилакриламида) (PNIPAAm) имеет более низкую критическую температуру раствора (НКТР). Термочувствительный полимер исследовали в 1960-х годах [40]. Они установили 32 ° C как НКТР термочувствительного поли (N-изопропилариламида).Термодинамические свойства системы оцениваются по фазовой диаграмме и теплоте, поглощаемой во время разделения фаз, за ​​счет энтропийного эффекта [41]. Процесс свободнорадикальной полимеризации для одного типа мономера, в данном случае изопропилакриламида N , приводит к образованию полимера, известного как гомополимеризация. Инициатор азобисизобутиронитрила (AIBN) обычно используется в радикальной полимеризации.

Термочувствительные полимеры привлекли большое внимание из-за их потенциальных биологических и медицинских применений, таких как доставка лекарств и генов [42,43,44].Набухание сшитых поли ( N , N ‘-алкилзамещенных акриламидов) в воде было изучено в зависимости от изменений температуры. Термочувствительность набухания в воде объясняется тонким гидрофильным / гидрофобным балансом полимерных цепей и зависит от размера, конфигурации и подвижности алкильных групп боковых цепей [45].

Поверхность полимера с клеточной культурой легко превращается обратимо в гидрофильные и гидрофобные покрытия из полимеров, привитых PNIPAAm [46].Чувствительные к температуре / pH гидрогели были приготовлены путем сополимеризации N-изопропилакриламида (NIPAAm) и акриловой кислоты (AAc) [47]. Влияние полиэлектролита на НКТР чувствительных к температуре / pH гидрогелей было исследовано в диапазоне pH степени набухания. Степень набухания гидрогелей в присутствии поли (аллиламина) (ПАК) в качестве полиэлектролита также измеряли в тех же условиях [48]. В нем кратко обсуждались наночастицы опухоли, чувствительные к микросреде, реагирующие на стимулы in situ, такие как pH, окислительно-восстановительный потенциал, чувствительность к гипоксии и т. Д.

Поли (этиленимин) s

Линейный поли (этиленимин) (PEI) растворим в горячей воде при низком pH, этаноле или хлороформе. Они нерастворимы в холодной воде, ацетоне, бензоле и этиловом эфире. Разветвленный PEI был синтезирован полимеризацией с раскрытием цикла азиридина, как показано на рис. 5. Линейный PEI доступен в результате пост-модификации других полимеров, таких как поли (2-оксазолины) или N -замещенные полиазиридины [49]. Линейный ПЭИ был синтезирован гидролизом поли (2-этил-2-оксазолина) [50, 51].

Рис. 5

Химическая структура поли (этилениминов) для полимерной доставки лекарств

Поли (N- (2-гидроксипропил) метакриламид) s

Разлагаемый диблок и мультиблок (тетраблок и гексаблок) N- (2- Конъюгаты сополимера гидроксипропил) метакриламида (HPMA) с гемцитабином (GEM) и -паклитаксел (PTX) были синтезированы путем сополимеризации обратимой аддитивной фрагментации и трансформации цепи (RAFT) с последующей реакцией щелчка для доклинических исследований [52]. Синтезированы конъюгаты сополимера поли (HPMA) цитарабина и GDC-0980.Исследования in vitro показали, что оба конъюгата обладают сильной цитотоксичностью, а их комбинация демонстрирует сильный синергизм, что указывает на потенциальную химиотерапевтическую стратегию [53]. Телехелические водорастворимые сополимеры HPMA и конъюгаты сополимер HPMA-доксорубицин (DOX) были синтезированы путем RAFT-полимеризации, опосредованной новым бифункциональным агентом передачи цепи, который содержал ферментативно разлагаемую олигопептидную последовательность [54, 55].

Дендритные полимеры

Дендритные полимеры – это сильно разветвленные полимеры с контролируемой структурой, которые обладают большим количеством концевых функциональных групп, низкой вязкостью раствора или расплава и хорошей растворимостью.Их размер, степень разветвления и функциональность можно контролировать и регулировать с помощью синтетических процедур. Исследования дендримеров расширились с точки зрения дизайна и синтеза биосовместимого дендримера и его применения во многих областях биологии, включая доставку лекарств, иммунологию и разработку вакцин, противомикробных и противовирусных препаратов [56, 57].

Дендримеры являются членами универсального нового класса полимерных архитектур, дендритных полимеров после традиционных линейных, сшитых и разветвленных типов, как показано на рис.6 и Рис. 7. Дендримерный тип биовосстанавливаемого полимера для эффективной доставки генов также был исследован [58].

Рис. 6

Схематическое изображение дивергентного синтеза дендримеров для доставки лекарств

Рис.7

Химические структуры дендримеров и дендронов для доставки лекарств

Биоразлагаемые и биоабсорбируемые полимеры

Биоразлагаемые полимеры для доставки лекарств системы – лучший выбор для применения носителей лекарств, когда необходимо только временное присутствие имплантата [59].Среди синтетических и биоразлагаемых полимеров наиболее часто используются и применяются в системах доставки лекарственных средств алифатические полиэфиры, такие как поли (гликолевая кислота), поли (молочная кислота), поли (капролактон) и полидиоксанон. Как показано на рис. 8, несколько классов полимеров, таких как поли (сложные эфиры), поли (ортоэфиры), полиангидриды и биоразлагаемые поликарбонаты, также были представлены в качестве потенциальных материалов для имплантатов для доставки лекарств [60, 61, 62].

Рис.8

Биоразлагаемые полимеры с репрезентативными мономерными звеньями для полимерной доставки лекарств

Обычно используемые биоразлагаемые полимеры включают α -гидроксикислоты, полиангидриды, поли (амиды), поли (сложноэфирные амиды), поли (фосфоэфиры), поли (алкилцианоакрилаты), поли (гиарулоновые кислоты) и натуральные сахара, такие как хитозан, в дополнение ко многим другим типам разлагаемых полимеров, как показано на рис.7 Синтетические биоразлагаемые полимеры являются предпочтительными в системах доставки лекарств, поскольку они обладают иммуногенностью по сравнению с биоразлагаемыми полимерами из природных полимеров [63,64,65].

Полимерные системы доставки лекарств

Нацеленная полимерная доставка лекарств

Терапевтическое нацеливание на биомиметический комплекс хитозан-ПЭГ-фолат онколитический аденовирус исследовали для активной и систематической генной терапии рака [66]. Онколитический аденовирус, покрытый мультиразлагаемым биовосстановленным поли (этиленимином), поперечно сшитым ядром, также применялся для генной терапии рака [67].Были исследованы биовосстановленные полимеры, нацеленные на гепатому, конъюгированные с онколитическим аденовирусом, для генной терапии рака [68]. Несмотря на значительный прогресс в технологиях нацеливания на опухоли, отсутствие избирательности в отношении опухолевых клеток по-прежнему является основным ограничением современных методов лечения рака. Новая стратегия направленной доставки лекарств в раковые клетки была разработана путем образования физического конъюгата между доксорубицином (Dox) и РНК-аптамером A10, который связывается с простатоспецифическим мембранным антигеном (PSMA) [69].

Эффективные полимеры были разработаны специально для доставки генов, и многие узнали об их взаимосвязи между структурой и функцией. С растущим пониманием механизмов доставки генов полимеров и постоянными усилиями творческих ученых-полимеров вполне вероятно, что полимерные системы доставки генов станут важным инструментом генной терапии человека [70].

Терапия на основе наночастиц при раке легких – это новая область, охватывающая диагностику, скрининг, визуализацию и лечение первичных и метастатических опухолей легких.Инновационная разработка полимерных наноносителей позволяет доставлять множество противоопухолевых препаратов и генов к сайт-специфическим мишеням [71]. Направленная доставка лекарств и генная терапия с помощью природных биоразлагаемых наночастиц представляет собой область большого интереса в области нанотехнологий и фармацевтики [72].

Биомиметические и биоинспирированные полимеры

Биомиметические и биоинспирированные системы улучшают биосовместимость во время применения доставки лекарств. Успех такой системы доставки лекарств зависит от таких параметров, как форма, поверхность, текстура, движение и методы приготовления.Системы имеют большое влияние на биологические системы из-за их меньшей токсичности, высокой биосовместимости, значительного взаимодействия и так далее [73,74,75]. Новые разработки на основе дендритных полимеров, нацеленных на наноразмерные носители для доставки лекарств, описанные здесь, обеспечивают большой потенциал для достижения лучших терапевтических показателей в терапии рака, а также низкий побочный эффект [76,77,78]. Хотя синтетические носители лекарств были разработаны для многих применений, остается важным исследовать природные частицы, которые варьируются от патогенов до механизмов клеток млекопитающих.Биосовместимые полимерные наночастицы являются многообещающими кандидатами в носители для доставки лекарств и генов из-за их уникальных химических и физических свойств [79, 80].

Макромолекулярные терапевтические препараты, не содержащие лекарств

Макромолекулярные терапевтические средства, не содержащие лекарств, вызывают апоптоз злокачественных клеток путем сшивания поверхностных неинтернализующих рецепторов. Сшивание рецепторов опосредовано биологическим распознаванием естественных связывающих мотивов с высокой точностью. Они привиты к боковым цепям полимеров или присоединены к фрагментам, нацеленным на клеточные рецепторы.Этот подход отличается отсутствием низкомолекулярных цитотоксических соединений. Макромолекулярные терапевтические средства, также называемые полимерными нанолекарствами, представляют собой разнообразную группу лекарств, характеризующихся большой молекулярной массой (MW), включая конъюгаты полимер-лекарство, полимерные мицеллы и липосомы, модифицированные полимером [81,82,83].

Полимерные системы доставки генов

Генная терапия – новый многообещающий метод лечения рака и.

генетических нарушений путем введения чужеродных геномных материалов в клетки-хозяева для получения терапевтического эффекта.Генная терапия имеет потенциал для лечения многих заболеваний, таких как инфекционные заболевания и нарушения иммунной системы. Эффективная доставка терапевтического гена к клетке-мишени является наиболее важным шагом в генной терапии [84, 85]. Таким образом, успешная генная терапия зависит от разработки эффективного вектора доставки. Существуют невирусные векторы и вирусные векторы для доставки генов [86]. Легочная доставка лекарств и генов в легкие представляет собой неинвазивный путь для местной и системной терапии.Нано-размерные частицы предлагают новые концепции для разработки оптимизированных терапевтических инструментов в исследованиях легких. Полимерные наноносители обычно предпочтительны в качестве контролируемых систем доставки в легкие из-за длительного удержания в легких [87].

Невирусные векторы для доставки генов

Производные полиэтиленимина

Полиэтиленимин (PEI) – это класс катионных полимеров, эффективность которых доказана для доставки генов [88]. Разветвленный поли (этиленимин) (PEI) 25 кДа представляет собой эффективный вектор для доставки генов с выдающейся способностью к конденсации генов и большой активностью ускользания от эндосом [89].Биовосстановленный полиэтиленимин (PEI (-s-s-)) был получен из низкомолекулярного PEI (1,8 кДа) для эффективной доставки гена. Ожидалось, что биовосстанавливаемые основные молекулы увеличивают молекулярную массу и снижают цитотоксичность сополимеров. Полиплексы PEI (-ss-) показали более высокую эффективность трансфекции и более низкую цитотоксичность по сравнению с разветвленным PEI 25 кДа, Lipofectamine® 2000. Кроме того, производные PEI (-ss-) (16 кДа) образовывали стабильные полиплексы со значением дзета-потенциала + 34 мВ и размер полиплекса 61 нм [90].Цитотоксичность полиэтиленимина (PEI) является основным препятствием для его применения. Полиэтиленимин (PEI) – хорошо известный катионный полимер, который обладает высокой эффективностью трансфекции благодаря своей буферной способности. Сообщается, что PEI цитотоксичен для многих клеточных линий и не разлагается. Для решения этих проблем сополимеры полиэтиленимина впервые были внедрены в системы доставки генов [91].

Сополимеры полиэтиленимина

Введение блоков полиэтиленгликоля (PEG) в PEI является одной из задач.

стратегий по снижению цитотоксичности PEI. Однако хорошо известно, что эффективность трансфекции ПЭГилированного ПЭИ в некоторой степени снизилась по сравнению с соответствующим ПЭИ. Были получены новые триблок-сополимеры ABA, состоящие из линейного полиэтиленимина с низкой молекулярной массой (PEI) в качестве блока A и поли (этиленгликоля) (PEG) в качестве блока B, которые оценивали как полимерный трансфектант. Триблок-сополимеры PEI-PEG-PEI также показали улучшенный профиль безопасности по сравнению с PEI с высокой молекулярной массой.Линейные триблок-сополимеры PEI-PEG-PEI представляют собой новый привлекательный класс невирусных систем доставки генов [92].

Полиэтиленимин- и -сополимеры поли (этиленгликоля) были синтезированы для идеального носителя гена с точки зрения безопасности и эффективности трансфекции. Сополимеры образовали комплекс с плазмидной ДНК. Полученные комплексы не проявляют цитотоксического действия на клетки даже при высокой концентрации сополимера. На эффективность трансфекции влияла молекулярная масса полиэтиленгликоля (ПЭГ).Эффективность трансфекции была выше, чем у PEI 25 K в HepG2 и MG63, тогда как она была ниже, чем у PEI 25 K в клетках HeLa [93].

Стремясь получить биоразлагаемый генный вектор с высокой эффективностью трансфекции и низкой цитотоксичностью, он конъюгировал низкомолекулярные (LMW) PEI с биоразлагаемым производным полиглутаминовой кислоты (PEG-b-PBLG) посредством аминолиза с образованием PEI, объединенного с PEG-. b -PLG- g -PEIs [94]. Серия триблочных сополимеров, PEG- g -PEI- g -poly (диметиламиноэтил L-глутамин) (PEG- g -PEI- g -PDMAEG), в качестве новых векторов для гена была синтезирована и оценена терапия [95].Синтезированные триблок-сополимеры PEG-g-PEI-g-PDMAEG являются многообещающими кандидатами в качестве невирусных носителей для доставки генов.

Биовосстановленные полимеры, сопряженные с полиэтиленимином

Чтобы ввести дисульфидную связь между поли (цистамин- бис – (акриламид) диаминогексан) [поли (CBA-DAH)] и PEI 1,8 кДа, для синтеза продуктов использовали реагент Траута [96]. Поли (CBA-DAH) -PEI может быть подтвержден его потенциал в качестве носителя для доставки генов.Для идентификации продуктов пики протонов поли (CBA-DAH) и PEI были смещены в более низкое поле из-за стерических затруднений, вызванных конъюгацией между P (CBA-DAH) и PEI. Кроме того, отношение конъюгации PEI к PCDP было рассчитано как отношение интегрирования пиков протонного спектра в поли (CBA-DAH) (- NCH ₂ CH ₂ CH ₂ CH ₂ -CH ₂ CH ₂ NH ₂ ) и CH ₂ из PEI. Поли (этиленимин) (PEI, 1.8 кДа) конъюгировали с поли (CBA-DAH) через дисульфидную связь. Поли (CBA-DAH) [PCDP], конъюгированный с PEI, был способен связываться с пДНК при очень низком соотношении молекулярной массы и образовывать полиплексы с наноразмером и положительным поверхностным зарядом.

Полиплексы PCDP показывают в 10 раз более высокую эффективность трансфекции генов, чем полиплексы Lipofectamine® в биомимических условиях in vivo. Конъюгированный с биовосстановлением PEI (1,8 кДа) поли (CBA-DAH) окончательно признан эффективным полимерным носителем для доставки генов [97, 98].Был сделан вывод, что PEI (1,8 кДа) -PCDP, синтезированный в нашей лаборатории, является одним из хороших кандидатов в качестве носителей мРНК, миРНК и пДНК для эффективных систем доставки генов [99]. Выдающимися представителями биополимеров, которые возникли за последнее десятилетие для использования в генной терапии, являются синтетические биовосстановляемые полимеры, такие как поли (l-лизин), поли (l-орнитин), линейный и разветвленный полиэтиленимин, диэтиламиноэтил- декстран, дендримеры поли (амидоамина) и поли (диметиламиноэтилметакрилат) [100].

Вирусные векторы для доставки полимерных генов

Вирусные векторы не только обладают способностью эффективно инфицировать клетки, но также переносят ДНК к хозяину, не вызывая иммунного ответа. Вирусные векторы разработаны так, чтобы быть безопасными, поскольку они неспособны к репликации. Ген, переносимый вирусным вектором, доминировал в клинических испытаниях в генной терапии, поскольку они более эффективны, чем физико-химические методы [101]. Вирусные векторы подразделяются на два типа: интегрирующие и неинтегрирующие вирусные векторы.Интегрированные вирусные векторы интегрированы в геном человека, включая аденоассоциированные вирусные и ретровирусные векторы; неинтегрирующие векторы, такие как аденовирусные векторы. Они остаются в ядре, не интегрировавшись в хромосомную ДНК и РНК. Системы доставки генов для генной терапии предоставляют прекрасные возможности для лечения заболеваний, вызванных генетическими нарушениями, раком и другими инфекциями. Недавняя разработка системы доставки генов была рассмотрена для вирусных систем доставки и невирусных систем доставки [102].

Конъюгаты ДНК

Генная терапия – это новый многообещающий метод лечения многих серьезных неизлечимых заболеваний, таких как рак и генетические нарушения. Основная проблема, ограничивающая применение этой стратегии in vivo, – это сложность транспортировки больших, хрупких и отрицательно заряженных молекул, таких как ДНК, в ядро ​​клетки без деградации [103]. Генная терапия конъюгатом ДНК – это новый многообещающий метод, используемый для лечения многих неизлечимых заболеваний, а также различные стратегии, используемые для переноса ДНК, с учетом того, что ДНК вводится в ядро ​​клетки без деградации.Это очень важно для успеха этой терапевтической техники.

Использование ДНК в качестве лекарства одновременно привлекательно и просто по идее. Во многих случаях осуществимость такого подхода была установлена ​​с использованием модельных систем. С практической точки зрения доставка ДНК к тканям человека представляет собой широкий спектр проблем, которые различаются в зависимости от каждого потенциального терапевтического применения [104]. Проблема терапевтического использования вирусных векторов состоит в том, чтобы добиться эффективной и часто расширенной экспрессии экзогенного гена, избегая при этом защиты хозяина.Недавняя разработка модифицированных вирусных векторов способствовала повышению эффективности доставки генов [105]. Дизайн полимерных наночастиц для генной терапии требует разработки структуры полимера для преодоления множества барьеров, включая пролонгированную коллоидную стабильность во время составления и применения. Поли (β-аминоэфиры) эффективны в качестве полимерных векторов для доставки внутриклеточной ДНК [106].

Конъюгаты РНК

Большинство современных методов лечения программируемыми РНК-препаратами непригодны для использования в клинике из-за низкой эффективности поглощения и высокой цитотоксичности.РНК-терапевтические средства, включая малые интерферирующие РНК (миРНК), антисмысловые олигонуклеотиды (ASO) и управляющие РНК для редактирования генома CRISPR-Cas9 (гРНК), являются новыми модальностями для программируемых терапий, которые нацелены на больной геном человека с высокой специфичностью и большой гибкостью [107]. Молчание генов, опосредованное РНК-интерференцией (РНКи), имеет большие перспективы в генной терапии. Основным препятствием для эффективных РНКи является системная доставка терапевтических РНК в цито-плазму без захвата внутриклеточных эндолизосом [108].

Было доказано, что интерференция РНК

(РНКи) является полезным подходом для лечения различных генетических заболеваний. Он может подавлять экспрессию специфического белка, подавляя активность своего гена-мишени [109, 110]. RDG может плотно конденсировать shРНК в стабильные сложные наночастицы. Было обнаружено, что наночастицы RDG / shRNA обладают высокой селективностью в отношении нацеливания на клетки U-87 MG-GFP сверхэкспрессированных интегринов αvβ3 посредством рецептор-опосредованного эндоцитоза. Комплекс RDG / shRNA, который сочетает в себе RGD-опосредованное активное нацеливание и запускаемое глутатионом внутриклеточное высвобождение и низкую цитотоксичность, по-видимому, является очень многообещающим невирусным вектором для эффективной доставки РНК и терапии [111, 112].Экзосомы, в отличие от других векторов для доставки генов, обладают уникальными преимуществами, так как экзосомы представляют собой бесклеточную естественную систему для переноса РНК между клетками, прочная экзосомальная мембрана может защищать интересующую РНК / ген от переваривания, а экзосомы быстро захватываются мишенью. клетки, что делает их более эффективным средством доставки генов [113]. Доставка этих экзосом, обогащенных молекулами miRNA, впоследствии приводит к высокоэффективной сверхэкспрессии или делеции обозначенных miRNA в клетках-реципиентах как in vivo, так и in vitro [114].

Понимание роли полимеров в спортивном инвентаре

Энди Парсонс представил роль полимеров в спортивном инвентаре.

Оптимальный дизайн спортивного инвентаря требует применения ряда дисциплин, от анатомии до материаловедения, для повышения производительности, чтобы сделать оборудование максимально удобным для пользователя и избежать травм. При разработке спортивного инвентаря необходимо учитывать различные характеристики материалов, включая прочность, пластичность, плотность, сопротивление усталости, ударную вязкость, модуль (демпфирование) и стоимость.Если нам нужен материал с максимально возможной жесткостью при минимально возможном весе, мы бы выбрали материалы с низкой плотностью и наивысшей удельной жесткостью. Спандекс (или Lycra®) – интересное эластичное эластичное искусственное волокно. Из него делают спортивную одежду, в том числе гидрокостюмы, и из других волокон, чтобы сделать удобную одежду, плотно прилегающую к ней, что помогает поддерживать мышцы. Его структура имеет эластичное сечение, которое делает его мягким и эластичным, и жесткое сечение (содержащее замещенные бензольные кольца и функциональные группы из мочевины, –NHCONH–), что делает его более жестким, чем резина.Различные цепи могут образовывать водородные связи (C = O IIIIIIII H – N) друг с другом, которые выравнивают жесткие сегменты в разных цепях в волокнах. Спандекс легкий, но не повреждается солнечным светом, потом или моющими средствами – все это может привести к износу других материалов. Чтобы соответствовать требованиям спортивного инвентаря, выбираемые материалы часто состоят из смеси типов материалов, обычно металлов, керамики, полимеров и композиционных материалов. Композиционные материалы состоят из двух или более материалов с разными химическими и физическими свойствами, которые при объединении дают материал с характеристиками, отличными от характеристик отдельных компонентов.Например, композиты, армированные углеродным волокном, превосходят металлы в том, что они передают мячу большие силы. Чтобы уменьшить вибрацию при ударе, ручки ракетки состоят из нескольких слоев, армированных углеродным волокном, обернутых вокруг мягкой внутренней сердцевины, которая часто представляет собой пенополиуретан или сотовую конструкцию. Полиуретан образуется, например, в результате реакции диизоцианата с диолом.

Это дополнительное видео, размещенное на YouTube.

. На Паралимпийских играх некоторые спринтеры использовали протезы с углеродно-графитовыми ступнями, прикрепленными болтами к гнездам из углеродного композита, которые обеспечивают правильный баланс жесткости и гибкости при значительно меньшем весе по сравнению с традиционными материалами, такими как дерево.Устройство действует как трамплин: бегун пробивает дорожку с каждым шагом вперед, катапультируя спортсмена более эффективно, чем если бы он бежал на двух человеческих ногах. На Зимних Паралимпийских играх 2018 года был разработан новый протез ноги, названный Ottobock ProCarve, с мощной пневматической пружиной и большим заполненным воздухом цилиндром в области голеностопного сустава, который действует как амортизатор и идеально подходит для тяжелых видов спорта, таких как сноуборд.

Этические последствия новых материалов

Итак, поразительные улучшения были достигнуты в тех видах спорта, где оборудование имеет решающее значение.Однако использование современных материалов в спортивном инвентаре порождает некоторые этические вопросы. Мы можем явно улучшить поведение, разрешив использование передовых материалов, но где должна быть проведена граница или не должно быть никаких ограничений? Можем ли мы гарантировать, что соревнуются спортсмены, а не современные материалы? Кроме того, должны ли мы позволить соревнованиям на высшем уровне быть доступными только избранным из-за высокой стоимости современного оборудования? Как вы думаете? .