芬蘭的研究人員已將大米澱粉轉化為一種在時間上穩定、光學透明、可生物降解的塑膠，該塑膠具有高機械強度和良好的耐熱性。這種利用簡單且可持續資源製造生物塑膠的重要一步在食品包裝和生物醫學材料領域具有潛在應用。
澱粉是一種多糖，由兩種成分組成：一種稱為直鏈澱粉的線性葡萄糖聚合物和一種稱為支鏈澱粉的高度支化的葡萄糖聚合物。大多數綠色植物以澱粉的形式儲存能量，並且除了土豆等塊莖外，還大量存在於玉米、小麥和大米等穀物中。
澱粉是一種脆性聚合物，可以透過一種稱為糊化的技術用熱和水處理，使其適用於傳統的塑膠加工技術。然而，透過這種方法制備的薄膜會迅速重結晶和降解，使其再次變為無定形和脆性。許多小分子已被用作增塑劑，它們與澱粉中的葡萄糖單元形成氫鍵以防止重結晶，但它們容易遷移和滲出，同樣會隨著時間的推移而降解。不幸的是，較大的化合物通常是效果較差的增塑劑。
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弗吉尼亞·尼凱寧和奧爾託大學的同事們為這個問題設計了一個創造性的解決方案。他們使用了一種名為 AEEP（氨基乙氧基乙醇取代的磷腈）的星形分子，該分子的臂充當動態和可移動的氫鍵增塑劑分子，同時連線到中心核，有效地防止了澱粉分子從所得塑膠中的遷移和滲出。這種材料在大小分子都失敗的地方取得了成功，最終結果是一種透明的可生物降解塑膠，具有理想的機械效能，由可持續的天然資源製成。
“透過生產新的生物塑膠，我們可以提供更多選擇並擴大其應用，”尼凱寧說。“減少不可降解廢物的產生並改用生物塑膠肯定會在中期內有益於環境。”
“澱粉在很大程度上被忽視作為一種構建模組，”英國萊斯特大學的可持續材料專家安迪·阿博特評論道。“重要的是，在這項研究中，熱塑性效能似乎在幾個月的時間尺度內得以保持，而這在其他澱粉基塑膠中一直是一個問題。”
尼凱寧及其同事目前正在一系列生物聚合物中測試 AEEP，此外還在研究其澱粉基塑膠的自修復特性。
本文經 Chemistry World 許可轉載。該文章於 2014 年 7 月 28 日首次發表。