Phần 2: Sự phân hủy polyurethane do nấm mốc
Sau nhiều năm sản xuất các sản phẩm PU, các nhà sản xuất nhận thấy rằng vật liệu PU rất dễ bị phân hủy. Pathirana và Seal, năm 1983, đã nghiên cứu và nhận thấy rằng các tính chất của PU như sự định hướng phân tử, sự kết tinh, sự liên kết mạng và các nhóm hóa học xuất hiện trong mạch polymer gây ảnh hưởng nhiều đến sự dễ tiếp cận của các enzym phân hủy đối với các mạch này. Điều này dẫn đến sự khác biệt về các kiểu phân hủy trong các mẫu PU khác nhau. Trong đó, tính đều đặn của các chuỗi polymer rất quan trọng, nó cho phép chúng xếp chặt lại với nhau dễ dàng và hình thành các vùng tinh thể, làm giảm sự tiếp cận của các enzym phân hủy tới các mạch polymer, giảm sự phân hủy. Huang và Roby (1986) đã quan sát được sự phân hủy PU xảy ra ở các vùng vô định hình trước khi xảy ra ở các vùng tinh thể. Ngoài ra, họ cũng quan sát thấy rằng các đơn vị lặp lại và các nhóm thủy phân dài gần như ít xếp chặt lại tạo thành các vùng kết tinh cao như các polyurethane bình thường. Vì thế, những polyurethane này rất nhạy với sự phân hủy sinh học.
Sự phân hủy sinh học của polyurethane được nghiên cứu từ khá lâu, và được cho là bởi nấm mốc, thông qua enzym của nó. Darbyand Kaplan, 1968; Kaplan và các cộng sự, 1968; Ossefort và Testroet, 1966, đã phát hiện tính nhạy của PU đối với sự tấn công của nấm mốc. Những nghiên cứu này cũng cho thấy, PU loại polyester nhạy với sự tấn công của nấm mốc hơn các loại khác và PU loại polyether có tính kháng nấm mốc từ trung bình tới cao. Năm 1993, Boubendir đã cô lập được các enzyme có hoạt tính thủy phân ester (esterase) và thủy phân urethane (urethane hydrolase) từ nấm mốc Chaetomium globosum và Aspergilllus terreus. Năm 1994, Crabbe và các cộng sự đã khảo sát ảnh hưởng của 4 loại nấm mốc khác nhau Curularia senegalesis, Fusarium solani, Aureobasidium pullulans và Cladosporium sp., và Curvularia senegalensis có hoạt tính phân hủy lớn nhất. Enzym phân hủy polyurethane ngoại tế bào (extracellular polyurethanase) (PUase) thể hiện hoạt tính thủy phân ester (esterase) cũng đã được tinh chế từ sinh vật này. Tới năm 1998, Wales và Sagar đã đề nghị cơ chế phân hủy PU loại polyester bởi enzyme thủy phân ester ngoại tế bào (extracellular esterases). Sự phân hủy polyurethane là kết quả của hoạt động phối hợp giữa endopolyurethanases và exopolyurethanases. Endoenzyme thủy phân mạch PU ở những vị trí ngẫu nhiên kéo dài suốt mạch polymer dẫn đến giảm độ bền kéo. Trong khi đó, exoenzyme làm mất đi những đơn vị lặp lại ở các đầu mạch, độ bền kéo giảm ít.
Tham khảo từ tài liệu International Biodeterioration & Biodegradation, Gary T.Howard, Elsevier, 2002, trang 245 - 252
(vtp-vlab-caosuviet)
