前沿 | 天津大学发明生物降解光子颜料，有望替代传统添加剂

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7赞|0评论|616人气|0收藏|2022-06-23 11:48:08

产业的发展离不开CMF（色彩、材料、工艺）

微塑料污染已成为亟待解决的全球环境问题，这是因为微塑料容易被海洋生物吞噬、吸附环境中的有害物质、释放塑化剂和染料等有害化学品。初级微塑料是人类制造的塑料微珠，广泛用于个人护理用品和化妆品中。塑料微珠常用聚苯乙烯(PS)、聚丙烯(PP)和聚乙烯(PE)等廉价的聚烯烃材料制备，这些非可降解的微珠能穿过城市的污水过滤系统排入江河湖海，对水生生态系统造成了显著的负面影响，而且这种影响会持续数十年。此外，人们还会在塑料制品中添加人工合成染料以及闪光剂(如铝片或云母片)来获得漂亮的颜色与金属色泽，同样对环境与人类健康带来负面影响。欧盟、美国等多个国家已经明令禁止了在洗去化妆品中添加塑料微珠。因此开发可生物降解、无毒的微珠和染料替代品是亟需的研究课题，但传统的嵌段共聚物自组装方法难以用来制备可降解的聚酯型光子颜料。

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近日，天津大学宋东坡课题组利用“有序自发乳化原理(OSE)”，克服了水包油包水(w/o/w)多重乳液界面不稳定的挑战，成功研制了具有靓丽结构色的光子晶体颜料。此类光子颜料采用聚乳酸等可生物降解的聚酯材料制备，具有生物安全性好、可降解的优点，有望广泛替代传统的塑料微珠和染料，为化妆品行业带来颠覆性的技术革新。此外，利用OSE原理制备光子颜料仅需单一工艺步骤，有利于规模化生产以降低应用成本。当前，以实验室制备的材料成本计算，每瓶指甲油仅需0.4元左右的光子颜料，有巨大的潜在应用价值。

与中国海洋大学赵建课题组合作，分别选取了大肠杆菌、蛋白核小球藻、大型蚤和斑马鱼等不同营养级的典型水生生物，进行了严苛的环境安全评价。实验结果表明：此类光子颜料未显现出任何毒性，未对上述生物的行为造成任何不良影响，证明此类材料能作为环境友好的微珠与染料用于化妆品和其他工业产品中。

该工作揭示了两亲性聚酯型嵌段共聚物刷侧链长度变化对界面张力的影响规律，阐明了能触发有序自发乳化机制(OSE)的界面张力范围，为制备可降解聚酯型光子晶体颜料提供了普适性的策略。

据宋东坡课题组透露：多孔光子微球材料还有望作为生物分子的高效载体，用于DNA信息存储领域！

论文信息：

Precise Tailoring of Polyester Bottlebrush Amphiphiles toward Eco-Friendly Photonic Pigments via Interfacial Self-Assembly, Angewandte Chemie International Edition DOI: 10.1002/anie.202206723

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① 素材来源于高分子科学前沿，作者 | 天津大学的硕士研究生郭麒麟、中国海洋大学的博士生薛润泽；

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