ألياف نايلون قوية ومرنة مصنوعة من البكتيريا البيولوجية الهندسية لأول مرة

ألياف نايلون قوية ومرنة مصنوعة من البكتيريا البيولوجية الهندسية لأول مرة

تمكن الباحثون من تعديل ميكروبات وراثيا لإنتاج بلاستيك قوي ومرن يشبه النايلون لأول مرة.

في الماضي، تم استخدام البكتيريا لإنتاج البوليسترات مثل بولي هيدروكسي ألكانوات (PHAs). لكن إنتاج مواد بلاستيكية شبيهة بالنايلون مثل تلك المستخدمة في صناعات الملابس والأحذية كان أمرًا صعبًا، حسبما ذكر المؤلفون في عدد اليوم من مجلةالطبيعة والبيولوجيا الكيميائية. 1

يقول كولن سكوت، رئيس قسم هندسة الإنزيمات في شركة Uluu، وهي شركة مقرها بيرث بأستراليا، تستخدم الميكروبات لإنتاج PHAs القابلة للتحلل من الطحالب: "إن هذا العمل مثير للإعجاب".

يتم إنتاج حوالي 400 مليون طن من النفايات البلاستيكية غير القابلة للتحلل والمشتقة من النفط والجسيمات البلاستيكية الدقيقة سنويًا في جميع أنحاء العالم، مما يعرض الحياة البرية وصحة الإنسان والكوكب للخطر. يقول سكوت: "يسلط هذا العمل الضوء على ما يمكن أن تفعله البيولوجيا لمكافحة هذه الأزمة".

طبيعة القرصنة

تنتج البكتيريا البوليمرات بشكل طبيعي لتخزين العناصر الغذائية في أوقات الندرة. ومع ذلك، فإن استخدام البكتيريا لصنع بلاستيك يشبه النايلون أمر صعب لأنه لا توجد إنزيمات طبيعية يمكنها إنشاء هذا النوع من البوليمر، كما يوضح المؤلف المشارك سانج يوب لي، وهو مهندس جزيئي حيوي في المعهد الكوري المتقدم للعلوم والتكنولوجيا في دايجون، كوريا الجنوبية.

ولحل هذه المشكلة، قام الباحثون بتعديل جينات التشفير الجيني لمختلف الأنواع البكتيرية وإدراجها كحلقات من الحمض النووي تسمى البلازميداتالإشريكية القولونيةأ، وهي بكتيريا تُستخدم عادةً في دراسات الجدوى.

ثم قامت هذه الجينات بتشفير العديد من الإنزيمات الجديدة التي يمكنها ربط السلاسل الجزيئية لتكوين البوليمرات. كان المنتج النهائي عبارة عن بلاستيك حيوي يُسمى بولي (استيراميد) أو PEA، والذي كان في الغالب من البوليستر مع بعض روابط الأميد الشبيهة بالنايلون.

النايلون عبارة عن بوليمر يتكون من روابط أميد بنسبة 100%، لذلك لا يزال هناك طريق طويل لنقطعه قبل أن تتمكن البكتيريا من محاكاة هذا النوع من البلاستيك بشكل صحيح، كما يقول يوب لي.

وقد أظهرت الاختبارات أن أحد أنواع PEA له خصائص فيزيائية وحرارة وميكانيكية مماثلة لتلك الخاصة بالبولي إيثيلين، وهو أحد أنواع البلاستيك التجاري الأكثر استخدامًا.

ومع ذلك، يشير سيتشي تاجوشي، مهندس الإنتاج الحيوي في جامعة كوبي في اليابان، إلى أنه من غير المرجح أن يكون البلاستيك قويًا مثل البولي إيثيلين بسبب التردد المنخفض الذي يتم فيه دمج الأحماض الأمينية في البوليمرات. ويوضح أن إضافة حمض أميني إلى بوليمر غالبًا ما يؤدي إلى تعطيل السلسلة، مما يؤدي إلى إنشاء بوليمرات مختصرة ومنخفضة الوزن الجزيئي.

الإمكانات التجارية؟

• Genießen Sie unsere aktuellsten Inhalte?
  Melden Sie sich an oder erstellen Sie ein Konto, um fortzufahren.
• Greifen Sie auf den aktuellsten Journalismus des preisgekrönten Teams von Nature zu.
• Entdecken Sie die neuesten Features und Meinungen zu bahnbrechender Forschung.

الوصول من خلال مؤسستك

أو

تسجيل الدخول أو إنشاء حساب

تواصل مع جوجل

تواصل مع ORCiD

1. تشاي، ت.أ. وآخرون. طبيعة الكيمياء. بيول. https://doi.org/10.1038/s41589-025-01842-2 (2025).

   شرط
   جوجل الباحث العلمي

تحميل المراجع