Южнокорейские биоинженеры создали генетически модифицированный штамм кишечной палочки (E. coli), способный производить биоразлагаемые полимеры на основе аминокислот. Предложенный метод может сделать пластик более экологичным как в процессе производства, так и при утилизации.
Традиционное производство пластика имеет две серьезные проблемы: зависимость от ископаемого топлива и длительный период разложения готовых изделий. Бактериальная система решает обе проблемы одновременно, используя возобновляемые ресурсы и создавая биоразлагаемые материалы.
Биоинженеры использовали естественную бактериальную систему хранения энергии — полигидроксиалканоаты. Бактерии кишечной палочки синтезируют эти полимеры при избытке углерода и недостатке других питательных веществ. Ученые модифицировали эту систему для включения нужных аминокислот в полимерную цепь.
Ученые ввели бактериям копии генов, необходимых для производства конкретных аминокислот, что увеличило выход полимера. Экспериментируя с различными ферментами, они подобрали ферменты, стимулирующие производство полимеров, по свойствам напоминающих различные виды пластика.
Эксперименты показали, что бактерии могут создавать полимеры с различными свойствами, изменяя состав аминокислот и других компонентов. Исследователи продемонстрировали возможность производства смесей различных мономеров и значительно увеличили выход полимера, добавив в штамм E. coli дополнительные ферменты.
В качестве доказательства концепции ученые произвели поли(эстерамид) в большом биореакторе, продемонстрировав, что процесс можно легко масштабировать. Они также протестировали физические, термические и механические свойства полимера, показав, что они сопоставимы со свойствами полиэтилена высокой плотности.
Несмотря на впечатляющие результаты, технология имеет свои ограничения. Состав полимера нельзя полностью контролировать — фермент может включать случайные соединения из метаболизма клетки. Также существуют проблемы очистки полимера от других компонентов клетки и относительно низкая скорость производства по сравнению с промышленными методами.
Исследователи продолжат совершенствовать технологию, чтобы в перспективе заменить глобальное производство пластика из нефтехимических полимеров на более экологичные аналоги.
Читать далее:
Вселенная внутри черной дыры: наблюдения «Уэбба» подтверждают странную гипотезу
Испытания ракеты Starship Илона Маска вновь закончились взрывом в небе
Сразу четыре похожих на Землю планеты нашли у ближайшей одиночной звезды
Иллюстрация на обложке: Изображение от kjpargeter на Freepik, сведения о лицензии