Nylon convenzionale attualmente disponibile come nylon 6, nylon 66, e il nylon 11 non sono degradabili. D'altra parte, i bio-nylon derivati ​​dall'acido itaconico hanno mostrato prestazioni superiori a quelli convenzionali e sono degradabili nel suolo, ma la degradabilità tramite enzimi digestivi non è stata confermata.

Per affrontare questi problemi, un team di ricercatori del Japan Advanced Institute of Science and Technologies (JAIST) sta studiando la sintesi di nuovi bio-nylon con la loro degradabilità tramite l'enzima pepsina. Il loro ultimo studio, pubblicato in Sistemi sostenibili avanzati nell'aprile 2021, è stato condotto dal professor Tatsuo Kaneko e dal dottor Mohammad Asif Ali.

In questo studio, i bio-nylon sono stati sintetizzati sulla base di nuovi acidi dicarbossilici chirali sviluppati chimicamente derivati ​​da itaconici e amminoacidi rinnovabili (D- o L-leucina). Ulteriore, i bio-nylon sono stati preparati tramite policondensazione allo stato fuso di esametilendiammina con monomeri diacidi eterociclici interattivi chiralmente, come mostrato in Figura 1.

Le interazioni chirali sono state derivate dalla miscela diastereomerica dell'anello pirrolidone racemico e degli amminoacidi chirali della leucina. Di conseguenza, le poliammidi hanno mostrato una temperatura di transizione vetrosa, Tg, di circa 117 gradi C e una temperatura di fusione, tm, di circa 213 gradi C, che erano superiori a quelli del bio-nylon 11 convenzionale (Tg di circa 57 gradi C). I bio-nylon hanno anche mostrato alti moduli di Young, E, e resistenze meccaniche, , che vanno da 2,2-3,8 GPa e 86-108 MPa, rispettivamente.

Tali materiali possono essere utilizzati come sostituto dei nylon convenzionali per le reti da pesca, corde, paracadute e materiali di imballaggio. I bio-nylon, incluso il legame peptidico, hanno mostrato una degradazione enzimatica usando pepsina, che è un enzima digestivo che si trova nello stomaco dei mammiferi. La degradazione della pepsina può essere collegata alla biodegradazione nello stomaco dei mammiferi marini. Questo innovativo design molecolare per nylon ad alte prestazioni controllando la chiralità potrebbe contribuire a industria carbon-negativa e risparmio energetico grazie al risparmio di peso.