升级回收方法减少塑料废物流的环境足迹

2022年1月4日整理发布：电子垃圾(e-waste)中发现的塑料由于其复杂的成分和危险的添加剂而很少被回收利用，但新加坡南洋理工大学(NTU Singapore)的科学家已经为它们开发了一种新用途——通过重新利用它们作为替代品用于实验室细胞培养容器的塑料，例如培养皿。

新加坡南洋理工大学-CEA 循环经济研究联盟 (SCARCE) 的团队重新利用了电子垃圾塑料，仅对它们进行了消毒，然后再进行实验室试验。

小组发现，在95%以上的人类干细胞接种于从废弃的计算机组件清除塑料一周后，可媲美的结果保持健康细胞生长在常规细胞培养板。

这些发现发表在科学杂志《总体环境科学》在线发表的一项研究中，表明电子垃圾塑料具有潜在的新可持续用途，在全球每年产生的 5000 万吨电子垃圾中，塑料垃圾约占 20%。 .

南大研究小组表示，将它们重新用于实验室细胞培养不仅可以从电子废物塑料中回收最大价值，还有助于减少生物医学研究产生的塑料废物量。2015 年的一项研究估计，全球一年内会产生 550 万吨与实验室相关的塑料废物，包括细胞培养皿。

这些新发现建立在由同一 NTU 团队领导的 2020 年研究的基础上，该研究调查了电子垃圾塑料对六种不同人类细胞类型的影响，并发现尽管电子垃圾塑料中含有有害元素，但细胞仍能健康生长。这些发现激发了研究团队对电子垃圾塑料废料的回收利用，并在先进的细胞培养应用中对其进行试验。

领导这项跨学科研究的南洋理工大学材料科学与工程学院和生物科学学院助理教授道尔顿·泰说：“电子废塑料含有危险成分，如果处理不当，可能会释放到环境中。有趣的是，我们通过研究发现，某些电子垃圾塑料可以成功地维持细胞生长，使它们成为当今实验室中使用的细胞培养塑料的潜在替代品。”

“重新利用它们以立即使用而不是回收它们可以立即延长电子废物塑料的使用寿命，并最大限度地减少环境污染。我们的方法符合零废物等级框架，该框架通过材料科学和工程优先考虑再利用选项革新。”

新加坡塑料回收协会董事会成员兼塑料回收卓越中心主席 Seeram Ramakrishna 教授以独立的观点表示：“塑料是我们制造和物流过程中的关键组成部分，我们迫切需要塑料垃圾的可持续解决方案，以减轻其对环境和社会成本的影响。创新解决方案，例如 Tay 副教授和他的团队开发的重新利用电子垃圾塑料的想法，可以帮助解决新加坡无处不在的塑料垃圾问题和世界各地，并推动我们走向塑料循环。”

南大科学家变废为宝的研究符合南大 2025 愿景和大学的可持续发展宣言，它们渴望开发可持续的解决方案，以应对人类面临的一些紧迫的重大挑战。

电子废塑料促进细胞健康生长

在这项研究中，南大团队使用了从当地废物回收设施收集的电子废物中清除的塑料。选择了三种电子垃圾塑料，因为它们具有不同的表面特征——从 LCD 获得的键盘按钮和扩散板具有相对平坦和光滑的表面，而在 LCD 中也发现的棱镜片具有高度对齐的脊。

为了测试使用电子垃圾塑料进行细胞培养的可行性，南大团队将干细胞接种到 1.1 厘米宽的已消毒电子垃圾塑料圆盘上。

一周后，科学家们发现接种在电子塑料上的活的和健康的干细胞中有 95% 以上仍然存在——这一结果与在由聚苯乙烯制成的市售细胞培养板上生长的干细胞的实验对照相当。

在电子垃圾塑料上生长的干细胞也保留了它们的分化能力——在这一过程中，干细胞成为具有更特定功能的特化细胞，如血细胞、脑细胞、心肌细胞或骨细胞。

电子垃圾塑料表面特征影响干细胞生长

干细胞可以在身体或实验室的适当条件下进行分化。在实验室中促进这一过程的一种方法是添加一种培养基，将干细胞“推”向某个方向。

为了研究电子垃圾塑料对干细胞分化的影响，南洋理工大学团队向在电子垃圾塑料和聚苯乙烯细胞培养板上培养的细胞添加了等量的两种培养基。一种诱导干细胞发育成脂肪细胞，另一种促使干细胞发育成骨细胞。

在两周结束时，与传统聚苯乙烯细胞培养板上的干细胞相比，在电子垃圾塑料上培养的干细胞成功分化的比例更高。

科学家们还发现，在键盘塑料和扩散片上培养的干细胞更有可能发育成骨细胞，而在棱柱片上培养的干细胞更有可能发育成脂肪细胞。

Tay 助理教授说：“在组织工程中，我们使用先进的技术来设计表面并研究它们如何影响干细胞分化。现在，我们已经证明电子垃圾塑料是此类微结构的现成来源，使我们能够进一步研究“如何指导干细胞发育——再生医学的‘圣杯’以及最近实验室培育的肉类。我们可以从这些电子垃圾塑料废料中学到重要的生物材料和支架设计规则和经验教训。”

展望未来，南大团队的目标是进一步开发资源有效的再制造工艺，以升级回收电子废物塑料，以支持其他高价值的生物技术应用。

科学家们说，这将有助于促进研究中的可持续实践和为该行业提供创新的废物资源化解决方案。