芬兰的研究人员已将大米淀粉转化为一种在时间上稳定、光学透明、可生物降解的塑料，该塑料具有高机械强度和良好的耐热性。这种利用简单且可持续资源制造生物塑料的重要一步在食品包装和生物医学材料领域具有潜在应用。
淀粉是一种多糖，由两种成分组成：一种称为直链淀粉的线性葡萄糖聚合物和一种称为支链淀粉的高度支化的葡萄糖聚合物。大多数绿色植物以淀粉的形式储存能量，并且除了土豆等块茎外，还大量存在于玉米、小麦和大米等谷物中。
淀粉是一种脆性聚合物，可以通过一种称为糊化的技术用热和水处理，使其适用于传统的塑料加工技术。然而，通过这种方法制备的薄膜会迅速重结晶和降解，使其再次变为无定形和脆性。许多小分子已被用作增塑剂，它们与淀粉中的葡萄糖单元形成氢键以防止重结晶，但它们容易迁移和渗出，同样会随着时间的推移而降解。不幸的是，较大的化合物通常是效果较差的增塑剂。
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弗吉尼亚·尼凯宁和奥尔托大学的同事们为这个问题设计了一个创造性的解决方案。他们使用了一种名为 AEEP（氨基乙氧基乙醇取代的磷腈）的星形分子，该分子的臂充当动态和可移动的氢键增塑剂分子，同时连接到中心核，有效地防止了淀粉分子从所得塑料中的迁移和渗出。这种材料在大小分子都失败的地方取得了成功，最终结果是一种透明的可生物降解塑料，具有理想的机械性能，由可持续的天然资源制成。
“通过生产新的生物塑料，我们可以提供更多选择并扩大其应用，”尼凯宁说。“减少不可降解废物的产生并改用生物塑料肯定会在中期内有益于环境。”
“淀粉在很大程度上被忽视作为一种构建模块，”英国莱斯特大学的可持续材料专家安迪·阿博特评论道。“重要的是，在这项研究中，热塑性性能似乎在几个月的时间尺度内得以保持，而这在其他淀粉基塑料中一直是一个问题。”
尼凯宁及其同事目前正在一系列生物聚合物中测试 AEEP，此外还在研究其淀粉基塑料的自修复特性。
本文经 Chemistry World 许可转载。该文章于 2014 年 7 月 28 日首次发表。