18.02.2026
塑料已成為現代生活中不可或缺的一部分。儘管人們努力減少使用量並推動回收，但仍然產生大量塑料廢棄物。因此，科學家正積極尋找同樣實用但對環境更友善的替代材料。其中之一是由卡雷爾·塞德拉爾（Karel Sedlář）領導的跨領域研究團隊。該團隊來自布爾諾理工大學電機與通訊工程學院與化學學院，在JUNIOR STAR研究計畫中嘗試從根本上改變人們對塑料的認知，從基礎研究出發尋找新的解決方案。
來自細菌的生物塑料
除了常見的石油基塑料之外，還存在所謂的生物塑料，即由生物體製造的塑料，其中最重要的來源之一就是細菌。由捷克科學基金會（GA ČR）支持的JUNIOR STAR計畫，主要研究能產生一種特殊聚合物的細菌，該聚合物稱為聚羥基脂肪酸酯（PHA）。這是一類由細菌自然合成的塑料材料，具有完全生物可降解的潛力。
卡雷爾·塞德拉爾指出：「目前的塑料回收主要是將使用過的塑料粉碎、熔化並重新塑形。然而，這個循環並不能無限重複。每經過一次再加工，材料的品質就會逐漸下降，最終失去原有的性能。」
與傳統石化塑料不同，PHA不僅能由細菌生產，也能被細菌分解回最基本的元素——碳、氫和氧。這些元素之後還可以再次用於合成新的材料，形成更完整的循環利用模式。
塞德拉爾表示：「我們希望更深入了解細菌如何合成這類天然塑料，以及它們如何再次將其分解。因此，在JUNIOR STAR計畫中，我們分析了數百萬個已知微生物的基因組，同時也對新的基因組進行測序。我們尋找那些能產生PHA合成酶的特定基因，並根據這些酶生成的生物塑料特性對其進行分類。我們的目標是建立一套實用的資料庫，讓其他科學家能夠精確找到能生產特定類型塑料的細菌。」
從分子層面深入理解機制
目前市面上已經可以購買由生物製造的塑料，一些公司也開始利用細菌生產生物聚合物。然而，這些材料在成本上仍難以與傳統石化塑料競爭。目前的研究與產業應用多半依賴可觀察到的特性，也就是所謂的表型，但對其分子層面的機制仍缺乏深入理解。
塞德拉爾表示：「在我的研究中，我們採取跨領域的方法，將高分子化學與基因組學、生物資訊學結合。我希望能讓聚合物科學家與生物學家從更廣的角度理解這個問題，使生物塑料研究邁入新的發展階段。」
國際合作夥伴
塞德拉爾的研究也吸引了荷蘭公司Paques Biomaterials的關注。該公司已利用細菌技術生產PHA，並致力於開發可生物降解的塑料替代材料。不過，這家公司並不是唯一參與該研究的國際合作夥伴。
塞德拉爾表示：「在學習期間，我建立了多項國際合作關係，並在職業生涯中持續拓展。這個計畫在第一年發表的第一篇研究論文，就是與布魯塞爾自由大學（VUB）Eveline Peeters團隊合作完成的。」
Source:https://vedavyzkum.cz/veda/veda/vyzkum-bioplastu-ktery-jde-k-zakladum-na-molekularni-urovni-muze-prinest-nove-a-levnejsi-plasty
