Ισχυρή και εύκαμπτη νάιλον ίνα κατασκευασμένη από βακτήρια μηχανικής βιολογίας για πρώτη φορά

Ισχυρή και εύκαμπτη νάιλον ίνα κατασκευασμένη από βακτήρια μηχανικής βιολογίας για πρώτη φορά

Οι ερευνητές έχουν τροποποιήσει γενετικά μικρόβια για να δημιουργήσουν για πρώτη φορά ένα ισχυρό, εύκαμπτο πλαστικό παρόμοιο με το νάιλον.

Στο παρελθόν, τα βακτήρια έχουν χρησιμοποιηθεί για τη δημιουργία πολυεστέρων όπως τα πολυϋδροξυαλκανοϊκά (PHAs). Αλλά η παραγωγή πλαστικών που μοιάζουν με νάιλον, όπως αυτά που χρησιμοποιούνται στις βιομηχανίες ένδυσης και υπόδησης, ήταν πρόκληση, αναφέρουν οι συγγραφείς στο σημερινό τεύχος τουΦύση Χημική Βιολογία. 1

«Το έργο είναι εντυπωσιακό», λέει ο Colin Scott, επικεφαλής μηχανικής ενζύμων στην Uluu, μια εταιρεία με έδρα το Περθ της Αυστραλίας που χρησιμοποιεί μικρόβια για την παραγωγή κομποστοποιήσιμων PHA από φύκια.

Περίπου 400 εκατομμύρια τόνοι μη αποικοδομήσιμων πλαστικών απορριμμάτων και μικροπλαστικών με βάση το πετρέλαιο παράγονται ετησίως παγκοσμίως, θέτοντας σε κίνδυνο την άγρια ​​ζωή, την ανθρώπινη υγεία και τον πλανήτη. «Αυτό το έργο υπογραμμίζει πόσα μπορεί να κάνει η βιολογία για την καταπολέμηση αυτής της κρίσης», λέει ο Scott.

Hacking φύση

Τα βακτήρια παράγουν φυσικά πολυμερή για την αποθήκευση θρεπτικών συστατικών σε περιόδους έλλειψης. Ωστόσο, η χρήση βακτηρίων για την κατασκευή ενός πλαστικού που μοιάζει με νάιλον είναι δύσκολη επειδή δεν υπάρχουν φυσικά ένζυμα που μπορούν να δημιουργήσουν αυτό το είδος πολυμερούς, εξηγεί ο συν-συγγραφέας Sang Yup Lee, βιομοριακός μηχανικός στο Korea Advanced Institute of Science and Technology στο Daejeon της Νότιας Κορέας.

Για να λύσουν αυτό το πρόβλημα, οι ερευνητές τροποποίησαν τα γονίδια που κωδικοποιούν γονίδια διαφόρων βακτηριακών ειδών και τα εισήγαγαν ως βρόχους DNA που ονομάζονται πλασμίδιαEscherichia coliα, ένα βακτήριο που χρησιμοποιείται συχνά για μελέτες σκοπιμότητας.

Αυτά τα γονίδια στη συνέχεια κωδικοποίησαν αρκετά νέα ένζυμα που θα μπορούσαν να συνδέσουν μοριακές αλυσίδες για να δημιουργήσουν πολυμερή. Το τελικό προϊόν ήταν ένα βιοπλαστικό που ονομαζόταν πολυ(εστεραμίδιο) ή PEA, το οποίο ήταν ως επί το πλείστον πολυεστέρας με μερικούς δεσμούς αμιδίου τύπου νάιλον.

Το νάιλον είναι ένα πολυμερές που αποτελείται από 100% αμιδικούς δεσμούς, οπότε υπάρχει ακόμη πολύς δρόμος για να μπορέσουν τα βακτήρια να μιμηθούν σωστά αυτόν τον τύπο πλαστικού, λέει ο Yup Lee.

Δοκιμές έδειξαν ότι ένας τύπος PEA έχει φυσικές, θερμικές και μηχανικές ιδιότητες συγκρίσιμες με εκείνες του πολυαιθυλενίου, ενός από τα πιο συχνά χρησιμοποιούμενα εμπορικά πλαστικά.

Ωστόσο, ο Seiichi Taguchi, μηχανικός βιοπαραγωγής στο Πανεπιστήμιο Kobe στην Ιαπωνία, σημειώνει ότι το πλαστικό είναι απίθανο να είναι τόσο ισχυρό όσο το πολυαιθυλένιο λόγω της χαμηλής συχνότητας με την οποία τα αμινοξέα ενσωματώθηκαν στα πολυμερή. Η προσθήκη ενός αμινοξέος σε ένα πολυμερές οδηγεί συχνά σε διαταραχή της αλυσίδας, δημιουργώντας κοντύτερα, χαμηλού μοριακού βάρους πολυμερή, εξηγεί.

Εμπορική δυνατότητα;

• 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.

Πρόσβαση μέσω του ιδρύματός σας

ή

Συνδεθείτε ή δημιουργήστε λογαριασμό

Συνεχίστε με την Google

Συνεχίστε με το ORCiD

1. Chae, Τ.Α. et al. Nature Chem. Biol. https://doi.org/10.1038/s41589-025-01842-2 (2025).

   Αρθρο
   Google Scholar

Λήψη παραπομπών