植物来源的可再生和可生物降解的生物塑料是石油基材料的有吸引力的替代品，但它们的适用性受到界面结合不足和生物聚合物抗菌性能的限制。受珍珠层独特的层次结构的启发，南京林业大学报告了一种通过氮配位硼二酯 (NB) 键和矿物-有机杂化物的水性共组装来制造高性能大豆蛋白（SP）基生物塑料的简便而通用的途径。氮配位硼二酯 (NB) 由硼酸和二醇合成，通过动态胶键形成增强的交联网络。酚醛胶分子(CA) 通过Ca2+锚定在无机羟基磷灰石（HA）纳米粒子的表面，形成CA功能化的HA (CHA)复合物。NB和CHA杂化物之间的强亲和力结合动态共价键和牺牲氢键，大大提高了SP基复合材料的结合强度和内聚力。所得薄膜的拉伸强度和韧性分别为 13.89 MPa 和 14.72 MJ/m3、分别比原始SP膜高361%和489%。由于生物矿化和酚类成分，掺入的 NB@CHA 杂化物赋予薄膜理想的耐水性、阻燃性、紫外线防护性能和抗菌活性。这种仿生策略为用于工程和生物应用的高性能基于SP的生物塑料提供了一种新颖且通用的制造途径。
图 (a) 应力-应变曲线和 (b) 制备的 SP 基复合材料的断裂韧性。(c) 蛋白质膜在柔韧性与强度图上的比较。(d) SP/NB@CHA 复合材料的增强机制。
图 (a) 接种了大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的各种基于 SP 的薄膜的照片。(b) 制备的基于 SP 的复合材料上抑菌圈直径的直方图。(c) 提出的 SP/NB@CHA 薄膜的抗菌机制。
相关论文以题为Bioinspired mineral–organic strategy for fabricating a high-strength, antibacterial, flame-retardant soy protein bioplastic via internal boron–nitrogen coordination发表在《Chemical Engineering Journal》上。通讯作者是南京林业大学李建章教授。
参考文献：
doi.org/10.1016/j.cej.2021.132616
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