新加坡南洋理工大学的科学家给电子垃圾塑料带来了新的生命

　　

   

   

图片:新加坡南洋理工大学的科学家们开发出了电子垃圾中塑料的一种新用途，这些塑料很少被回收利用——将它们重新利用，作为实验室细胞培养容器(如培养皿)中使用的塑料的替代品。

电子垃圾中发现的塑料由于其复杂的成分和有害的添加剂很少被回收，但新加坡南洋理工大学(NTU Singapore)的科学家们开发了它们的一种新用途——将它们重新利用，作为实验室细胞培养容器中使用的塑料的替代品。比如培养皿。

新加坡南洋理工大学和cea循环经济研究联盟(稀缺)的团队对电子垃圾塑料进行了重新利用，只对它们进行消毒，然后进行实验室实验。

研究小组发现，在从废弃的计算机部件中拾取的塑料上播种的人类干细胞，超过95%在一周后仍保持健康，这一结果与在传统细胞培养皿中培养的细胞相当。

科学杂志Science of the Total Environment在线发表的一项研究报告描述了这些发现，它表明了电子垃圾塑料的一种潜在的可持续利用，这些塑料占全球每年产生的5000万吨电子垃圾的20%左右。

南洋理工大学研究团队表示，将它们重新用于实验室的细胞培养，不仅可以最大限度地回收电子垃圾塑料，还有助于减少生物医学研究产生的塑料垃圾的数量。2015年的一项研究估计，全球每年产生550万吨与实验室相关的塑料垃圾，包括细胞培养皿。

这些新发现建立在2020年由南洋理工大学同一团队领导的一项研究的基础上，该研究调查了电子垃圾塑料对六种不同的人类细胞类型的影响，发现尽管电子垃圾塑料中发现了有害元素，但细胞生长是健康的。这些发现激发了研究团队对电子垃圾塑料废料进行升级回收，并将其用于先进的细胞培养应用。

南洋理工大学材料科学与工程学院和生物科学学院的助理教授道尔顿·泰(Dalton Tay)领导了这项跨学科研究，他说:“电子废塑料含有危险成分，如果处理不当，这些成分可能会释放到环境中。有趣的是，我们通过研究发现，某些电子垃圾塑料可以成功地保持细胞生长，使它们成为当今实验室中使用的细胞培养塑料的潜在替代品。”

他说:“将电子废塑料重新利用以直接使用，而不是回收利用，可以直接延长电子废塑料的使用寿命，并最大限度地减少环境污染。”我们的方法符合零废物层次框架，通过材料科学和工程创新优先重用选择。”

新加坡塑料回收协会董事会成员兼塑料回收卓越中心主席Seeram Ramakrishna教授提供了一个独立的观点，他说:“塑料是我们生产和物流过程中的重要组成部分，我们迫切需要可持续的塑料垃圾解决方案，以减轻其对环境的影响和社会成本。Tay教授和他的团队提出了一些创新的解决方案，例如重新利用电子垃圾塑料的想法，可以解决在新加坡和世界各地普遍存在的塑料垃圾问题，并推动我们走向塑料循环。”

南洋理工大学的科学家们将废物转化为财富的研究，符合南洋理工大学的《2025年愿景》和大学的《可持续发展宣言》，后者致力于开发可持续的解决方案，以应对人类面临的一些紧迫的重大挑战。

电子垃圾塑料促进细胞健康生长

在这项研究中，南洋理工大学的研究团队使用了从当地垃圾回收设施收集的电子垃圾中捡来的塑料。三种电子垃圾塑料因其不同的表面特征而被选择——从液晶显示器中获得的键盘按钮和扩散片有一个相对平坦和光滑的表面，而棱镜片，也在液晶显示器中发现，有高度对齐的脊。

为了测试使用电子垃圾塑料进行细胞培养的可行性，南洋理工大学的研究小组将干细胞种植在1.1厘米宽的无菌电子垃圾塑料圆盘上。

一周后，科学家们发现，植入在电子塑料上的活的和健康的干细胞有超过95%的保留下来——这一结果与在商用聚苯乙烯细胞培养板上培养干细胞的实验控制结果相当。

在电子垃圾塑料上生长的干细胞也保留了它们的分化能力——在这个过程中，干细胞成为具有更特定功能的特化细胞，如血细胞、脑细胞、心肌细胞或骨细胞。

电子垃圾塑料的表面特征影响干细胞的生长

干细胞可以在体内或实验室的适当条件下进行分化。在实验室中促进这一过程的一种方法是添加一种介质，将干细胞“推”向某个方向。

为了研究电子垃圾塑料对干细胞分化的影响，南洋理工大学的研究小组在电子垃圾塑料和聚苯乙烯细胞培养板上分别添加了两种等量的培养基。一种诱导干细胞发育成脂肪细胞，另一种推动干细胞发育成骨细胞。

两周后，与传统聚苯乙烯细胞培养板相比，在电子垃圾塑料上培养的干细胞成功分化的比例更高。

科学家们还发现，在键盘塑料和扩散板上培养的干细胞更容易发育成骨细胞，而在棱柱板上培养的干细胞更容易发育成脂肪细胞。

Tay助理教授说:“在组织工程中，我们使用先进的技术来设计表面，并研究它们如何影响干细胞分化。现在，我们已经证明，电子垃圾塑料是这种微结构的现成来源，使我们能够进一步研究如何指导干细胞的发展——再生医学的“圣杯”，以及最近的实验室培养的肉。我们可以从这些电子垃圾塑料废料中学到重要的生物材料和支架设计规则和教训。”

展望未来，南洋理工大学团队的目标是进一步开发资源有效的再制造流程，以升级回收电子垃圾塑料，从而支持其他高价值的生物技术应用。

科学家们说，这将有助于促进可持续的研究实践和创新的垃圾转化为资源的行业解决方案。

这项研究是由新加坡国家研究基金会和国家环境局在关闭废物循环资助计划[3]下支持的。

参考文献：

Paper titled ‘Direct reuse of electronic plastic scraps from computer monitor and keyboard to direct stem cell growth and differentiation’[4] published online in Science of the Total Environment in Oct 2021.

doi.org/10.1016/j.scitotenv.2021.151085

Paper titled ‘Clarifying the in-situ cytotoxic potential of electronic waste plastics’ published in Chemosphere in Oct 2020.

doi.org/10.1016/j.chemosphere.2020.128719