Группа биоинженеров из Японии синтезировала бактерии кишечной палочки, способные вырабатывать альтернативу полиэтилентерефталата (ПЭТ), крайне распространенного в промышленности термопластика, из которого изготавливают посуду и упаковку. Новый материал не только разлагается в природных условиях, но и обладает превосходными физическими качествами. К тому же, бактерии способны производить его из глюкозы в беспрецедентных количествах и без побочных продуктов.
Долговечность пластика — одно из главных преимуществ этого материала, но также причина озабоченности защитников окружающей среды. К тому же, его производят из нефтепродуктов, отношение к которым зависит от геополитики. Многие исследовательские команды ищут замену пластмассе, которая быстро распадалась бы на составные элементы в природных условиях, но зачастую сталкиваются с проблемами низких выхода и чистоты продукта и, как следствие, высокой себестоимости.
«Большинство методов производства на основе биомассы ориентированы на молекулы, состоящие из углерода, кислорода и водорода, — заявил Цутому Танака из Университета Кобе. — Однако существуют весьма перспективные соединения для производства высокопроизводительных пластиков, включающие другие элементы, такие как азот, но эффективных стратегий биопроизводства не существует. А чисто химические реакции неизбежно приводят к нежелательным побочным продуктам».
Танака и его коллеги подошли к задаче с нового ракурса: для усвоения азота и создания соединения от начала до конца они решили использовать клеточный метаболизм. А в качестве перспективного соединения они выбрали пиридиндикарбоновую кислоту (ПККК). Она биоразлагаемая, а материалы на ее основе демонстрируют физические свойства, сопоставимые или даже превосходящие качества ПЭТ.
Ученым удалось получить ПДКК в биореакторах в концентрациях, которые более чем в семь раз превышали предыдущие достижения биоинженеров.
«Значимость нашей работы заключается в демонстрации того, что метаболические реакции могут быть использованы для включения азота без образования нежелательных побочных продуктов, что обеспечивает чистый и эффективный синтез целевого соединения», — сказал Танака.
В процессе группа столкнулась с рядом проблем, самая сложная из которых состояла в том, что один из ферментов вырабатывал перекись водорода. Это соединение атаковало фермент, который его продуцировал, тем самым дезактивируя его. Ученые смогли обойти эту трудность посредством оптимизации условий культивирования, но признают, что найденное ими решение может создать новые экономические и логистические трудности для крупномасштабного производства.
Комментариев нет:
Отправить комментарий