스스로 분해되는 '살아있는 플라스틱' Scientists create ‘living plastic’ that can self-destruct itself on command

Scientists create ‘living plastic’ that can self-destruct itself on command

Researchers created a wearable plastic electrode out of their living plastic and found it performed as expected, degrading completely within two weeks.

Researchers have developed a new type of plastic that can self-destruct on command. These materials incorporate activatable, plastic-degrading microbes alongside the polymers.

The team used two bacterial strains that worked together and completely broke down the material within just six days, without making microplastics.

https://interestingengineering.com/science/plastic-destructs-on-command

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과학자들이 명령에 따라 스스로

파괴될 수 있는 '살아있는 플라스틱'을 개발했습니다.

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연구진은 생체 플라스틱으로 착용 가능한 플라스틱 전극을 제작했고, 예상대로 2주 안에 완전히 분해되는 것을 확인했습니다.

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연구진이 명령에 따라 스스로 분해되는 새로운 유형의 플라스틱을 개발했습니다. 이 소재는 활성화 가능한 플라스틱 분해 미생물을 고분자 물질과 함께 포함하고 있습니다.

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연구팀은 두 가지 박테리아 균주를 사용하여 단 6일 만에 미세 플라스틱을 생성하지 않고 소재를 완전히 분해했습니다.

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또한 연구진은 많은 미생물이 효소를 이용하여 긴 고분자 사슬을 더 작은 조각으로 분해할 수 있다는 점을 지적했습니다. 플라스틱은 고분자 물질이기 때문에 이러한 효소 또는 효소를 생성하는 미생물을 살아있는 플라스틱에 통합할 수 있습니다.

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플라스틱의 내구성을 문제점에서 프로그래밍 가능한 기능으로 전환하기

"이러한 미생물을 플라스틱에 삽입함으로써 플라스틱은 효과적으로 '살아있는' 상태가 되어 필요에 따라 스스로 분해될 수 있으며, 내구성을 문제점에서 프로그래밍 가능한 기능으로 바꿀 수 있습니다."라고 논문의 공동 저자인 다이 주오쥔은 말했습니다

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. "기존 플라스틱은 수세기 동안 분해되지 않고 남아 있는 반면, 포장재와 같은 많은 용도는 수명이 짧다는 사실을 깨닫고 '재료의 수명 주기에 분해 기능을 직접 내장할 수 있을까?'라는 질문을 던지게 되었습니다."

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연구팀은 또한 플라스틱이 광범위하게 사용되고 있음에도 불구하고 분해에 대한 저항성 때문에 심각한 환경 및 생태 문제를 야기하고 있다고 지적했습니다. 최근 합성 생물학의 발전으로 포자가 삽입된 살아있는 플라스틱 개발이 가능해졌습니다.

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연구진은 살아있는 플라스틱이 포자가 휴면 상태일 때는 기능을 하고 포자가 활성화되면 분해 될 수 있다고 강조했습니다 . 그러나 개별 바실러스 균주와 단일 효소 시스템의 분해 효율은 여전히 제한적입니다

플라스틱 분해 효소 두 종류를 가진 '살아있는 플라스틱'은 6일 만에 해당 물질을 완전히 분해했습니다. (출처: ACS Applied Polymer Materials 2026)

컨소시엄이 내장한 살아있는 플라스틱

"이 문제를 해결하기 위해 우리는 미생물 컨소시엄이 내장된 살아있는 플라스틱을 개발했습니다."라고 연구진은 밝혔습니다.

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"바실러스 서브틸리스(Bacillus subtilis)는 각각 유도성 유전자 회로를 통해 상호 보완적인 두 가지 플라스틱 분해 효소를 분비하도록 프로그래밍되어 있습니다. 하나는 무작위 사슬 절단을 담당하는 칸디다 안타르티카(Candida antarctica) 리파아제이고, 다른 하나는 연속적인 탈중합을 담당하며 스트레스를 받으면 포자 형성을 유도하는 부르크홀데리아 세파시아(Burkholderia cepacia) 리파아제입니다."

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연구팀은 미생물 컨소시엄 기반의 살아있는 플라스틱을 이용하여 인간의 근전도 신호를 감지할 수 있는 유연하고 생분해성 전자 장치를 제작했다고 덧붙였습니다. 이 방법은 프로그램화된 생물학적 시스템을 통해 플라스틱 오염 문제를 해결할 수 있는 잠재적인 전략을 제시합니다.

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연구팀은 미생물을 사용하기 전에 보호하기 위해 바실러스 서브틸리스(B. subtilis)의 휴면 포자 형태를 폴리카프로락톤(3D 프린팅 및 일부 수술용 봉합사에 흔히 사용되는 고분자)과 혼합했습니다.

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착용형 플라스틱 전극

이렇게 만들어진 살아있는 플라스틱은 일반 폴리카프로락톤 필름과 유사한 기계적 특성을 보였습니다. 그러나 섭씨 50도(화씨 122도)의 영양액을 첨가하자 포자가 활성화되어 단 6일 만에 플라스틱을 기본 구성 요소까지 완전히 분해했습니다. 효소 간의 협력 작용이 매우 효율적이어서 분해 과정에서 미세 플라스틱 입자가 생성되는 것조차 방지했다고 보도 자료는 밝혔습니다

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. 연구진은 개념 증명으로 이 살아있는 플라스틱으로 착용 가능한 플라스틱 전극을 제작했으며, 예상대로 2주 안에 완전히 분해되는 것을 확인했다고 발표했습니다.

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연구진은 바실러스 서브틸리스균을 유전적으로 조작하여 두 가지 고분자 분해 효소를 생산하도록 했습니다.

앞으로 연구진들은 플라스틱 오염의 상당 부분이 유입되는 물 속에서 포자를 활성화시키는 방법을 개발하고자 합니다. 이번 연구는 특정 고분자 물질 하나에 초점을 맞췄지만, 유사한 전략을 일회용 플라스틱을 비롯한 다른 종류의 플라스틱에도 적용할 수 있을 것입니다.

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이전 시도들은 주로 단일 효소에 의존했지만, 연구진은 바실러스 서브틸리스(Bacillus subtilis)를 조작하여 두 개의 협력적인 고분자 분해 효소를 생성하도록 했습니다. 한 효소는 무작위로 절단하는 역할을 하여 긴 고분자 사슬을 더 작은 조각으로 자르고, 다른 효소는 이 조각들을 양쪽 끝에서부터 천천히 단량체 구성 단위로 분해합니다.

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