För närvarande tillgänglig konventionell nylon som nylon 6, nylon 66, och nylon 11 är icke-nedbrytbara. Å andra sidan, bio-nyloner som härrör från itakonsyra visade högre prestanda än konventionella och är nedbrytbara i jord, men nedbrytbarhet via matsmältningsenzymer bekräftades inte.

För att ta itu med dessa frågor, ett team av forskare från Japan Advanced Institute of Science and Technologies (JAIST) undersöker synteser av nya bio-nyloner med deras nedbrytbarhet via pepsinenzym. Deras senaste studie, publiceras i Avancerade hållbara system april 2021, leddes av professor Tatsuo Kaneko och doktor Mohammad Asif Ali.

I den här studien, bio-nyloner syntetiserades baserat på kemiskt utvecklade nya kirala dikarboxylsyror härledda från förnybara itakon- och aminosyror (D- eller L-leucin). Ytterligare, bio-nyloner framställdes via smältpolykondensation av hexametylendiamin med kiralt interaktiva heterocykliska disyramonomerer, som visas i figur 1.

De kirala interaktionerna härleddes från den diastereomera blandningen av den racemiska pyrrolidonringen och de kirala aminosyrorna av leucin. Som ett resultat, polyamiderna visade en glasövergångstemperatur, Tg, på cirka 117 grader C och en smälttemperatur, Tm, cirka 213 grader C, som var högre än de för konventionell bio-nylon 11 (Tg på cirka 57 grader C). Bio-nylonerna visade också höga Youngs moduli, E, och mekaniska styrkor, σ, från 2,2–3,8 GPa och 86–108 MPa, respektive.

Sådana material kan användas som ersättning för konventionella nylon för fiskenät, tågvirke, fallskärmar och förpackningsmaterial. Bio-nylonerna inklusive peptidbindning visade enzymatisk nedbrytning med hjälp av pepsin, som är ett matsmältningsenzym som finns i däggdjursmagen. Pepsinnedbrytning kan kopplas till biologisk nedbrytning i magen hos marina däggdjur. Denna innovativa molekylära design för högpresterande nyloner genom att kontrollera kiralitet kan bidra till hållbarhet, koldioxidnegativ industri och energibesparing genom viktbesparingar.