ガラスは洗浄して何度も再利用できます。しかし、環境中で分解されず、埋め立て地で何千年も放置される可能性があります。科学者チームはこの問題の解決を目指し、より短い期間で安全に分解できる生分解性ガラスの開発に取り組みました。
先週、科学誌「サイエンス・アドバンシズ」に掲載された論文で、中国科学院プロセス工学研究所の研究チームは、アミノ酸またはペプチドから作られた「生分解性ガラス」と呼ばれるガラスの開発方法について述べている。この素材は、従来のガラスよりも環境への影響が少ないと考えられている。
今日製造されているガラスの多くは、石灰、砂、炭酸ナトリウムから作られています。これらのガラスは再利用したり、溶かして新しい製品にリサイクルしたりできますが、生分解性はありません。しかし、研究者たちは様々な試験を通して、この生分解性ガラスは、環境に応じて数週間から数ヶ月で分解できることを発見しました。
研究者たちは、生分解性ガラスから作られたガラスビーズを複数の環境で試験しました。実験室でガラスビーズを酵素にさらしたところ、アミノ酸由来のガラスから作られたビーズは溶液中でわずか約2日で分解しましたが、ペプチドから作られたガラスビーズは約5ヶ月で分解しました。
ペプチドで作られたガラスビーズもマウスの皮下に埋め込まれ、ビーズの分解と皮膚の治癒過程が30日間観察されました。研究で使用された図は、マウスの体内でビーズがどのように分解されたかを示しています。その1ヶ月で、ガラスインプラントは皮下で溶解し、切開部位は治癒し、切開部には毛が再び生えてきました。「実験期間中、ガラスインプラントによって引き起こされたと思われる疼痛関連行動を示すマウスは1匹もおらず、明らかな体重減少も見られませんでした」と研究者らは論文に記しています。
研究者たちは、ガラスビーズを堆肥化土壌に置き、分解にどれくらいの時間がかかるかを観察しました。研究によると、アミノ酸由来のビーズは3週間で分解しましたが、ペプチドベースのビーズは約7ヶ月半で分解しました。
アミノ酸は環境中で時間の経過とともに分解しますが、この生分解性ガラスは従来のガラスほど耐久性がありません。これは、ペプチドとアミノ酸が熱によって急速に分解してしまうためです。これに対処するため、研究者たちはガラス製造に用いられる加熱急冷法を用いて、アミノ酸とペプチドを化学的に修飾しました。これは、ガラスの材料を加熱して柔らかくし、その後急速に冷却する手法です。ただし、この研究はより生分解性の高いガラスを開発するための一歩に過ぎず、この材料はまだ市場に出る段階ではないことを指摘しておくことが重要です。
この研究に参加したヤン・シュエハイ教授はプレスリリースで、「バイオ分子ガラスは現在、研究段階にあり、大規模な商業化には程遠い」と述べた。
生分解性ガラスの登場を待つ間、埋め立て地に捨てられるはずだったガラスを再利用する方法を模索する団体もあります。ルイジアナ州では、「グラス・ハーフ・フル」という団体がガラス瓶を集め、砂にリサイクルしています。砂は、浸食された海岸線の修復や災害対策用の土嚢作りに活用されています。
