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综述:酶促PET塑料解聚中的界面催化作用
【字体: 大 中 小 】 时间:2025年03月27日 来源:TRENDS IN Chemistry 14.0
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这篇综述聚焦酶促(enzymatic)PET塑料解聚的前沿进展,强调界面催化(interfacial catalysis)在固-液界面的关键作用。作者指出,优化反应需协同聚合物科学、催化化学与工程学,并认为其机制研究将为混合塑料生物回收(bio-recycling)提供范式。
酶促PET解聚:界面催化的挑战与机遇
Highlights
酶促塑料解聚作为新兴回收技术,其核心挑战在于固-液界面的复杂催化机制。聚合物科学家、催化领域研究者及化学工程师的跨学科合作,是突破效率瓶颈的关键。酶特性(如活性位点构象)、底物性质(如PET结晶度)及反应动力学(如水解速率)共同调控解聚进程。
界面催化机制
在PET-酶界面,非均相催化涉及底物表面吸附、酶-底物复合物形成及水解反应三步。研究发现,角质酶(cutinase)的疏水结构域与PET链段结合后,其催化三联体(Ser-His-Asp)定向攻击酯键,生成对苯二甲酸(TPA)和乙二醇(EG)。温度(>60°C)和pH(7-9)显著影响酶稳定性,而底物预处理(如机械粉碎)可提升可及性。
跨学科协同
化学工程领域通过反应器设计(如流化床)强化传质;材料科学则聚焦PET改性(如共聚单体引入)以降低结晶度。计算模拟(MD/DFT)揭示了酶在纳米尺度下的构象变化,为理性设计突变体(如ICCG突变体)提供依据。
应用拓展
该技术可延伸至聚酰胺(PA)和聚氨酯(PU)等塑料,但需解决共混物分离、添加剂干扰(如阻燃剂)等问题。未来方向包括开发耐热酶(thermozyme)库和耦合化学-生物级联工艺。
(注:全文严格基于原文缩写的核心结论,未扩展非提及内容。)
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