作者：Ruoxi Nie , Somia Yassin Hussain Abdalkarim , Bunan Wu , Haibin Ji , Chaopei Chen , Haich
关键字：Polylactic acid， Enzyme-cellulose nanocrystal interface， Proteinase K immobilization， Degradation microenvironment regulation， Plant growth promotion
论文来源：期刊
发表时间：2026年

石油基塑料因不可生物降解，已成为全球环境污染的重要来源。聚乳酸（PLA）是一种生物基可降解高分子材料，被视为极具前景的替代材料。然而，聚乳酸降解速率缓慢、易产生难降解残留，限制了其在农业领域的实际应用。

通过设计稳定催化剂（如采用固定化策略）可加快聚乳酸的降解。酶载体能够对周围微环境进行精细调控，进而强化酶与底物之间的相互作用。本研究首次构建了酶 — 纤维素纳米晶界面，用以调控聚乳酸（PLA）薄膜的降解微环境。

将蛋白酶 K（ProK）接枝到羧基化纤维素纳米晶（HSCNC）上，并将所得的 Pro?HSCNC 复合于聚乳酸基体中，制备出复合薄膜材料（PCPro）。该材料在保持蛋白酶 K 酶活的同时，结晶度与力学强度均得到提升。Pro?HSCNC 不仅能有效引入多处降解位点，还可增强材料的保水性并促进微生物生长，主动调控局部环境，从而实现更快速、可控的降解。

结果表明，PCPro 复合材料在土壤中培养 120 天，降解率最高可达29.5%，且可促进植物生长，降解性能优于多数聚乳酸基复合材料。生命周期评价（LCA）显示，与传统聚乳酸相比，PCPro 对环境的影响显著更低。

本研究通过酶 — 纤维素界面相互作用，为设计具有可程序调控降解行为的酶活性生物基聚酯材料提供了新思路。