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Fibra di nylon resistente e flessibile realizzata per la prima volta con batteri di biologia ingegneristica
Per la prima volta, gli scienziati hanno sviluppato batteri geneticamente modificati che producono plastica flessibile simile al nylon.
Fibra di nylon resistente e flessibile realizzata per la prima volta con batteri di biologia ingegneristica
I ricercatori hanno modificato geneticamente i microbi per creare per la prima volta una plastica resistente e flessibile simile al nylon.
In passato, i batteri sono stati utilizzati per generare poliesteri come i poliidrossialcanoati (PHA). Ma produrre plastiche simili al nylon, come quelle utilizzate nell’industria dell’abbigliamento e delle calzature, è stata una sfida, riferiscono gli autori nel numero di oggi diBiologia chimica della natura. 1
“Il lavoro è impressionante”, afferma Colin Scott, responsabile dell’ingegneria enzimatica presso Uluu, un’azienda con sede a Perth, in Australia, che utilizza i microbi per produrre PHA compostabili dalle alghe.
Ogni anno in tutto il mondo vengono prodotti circa 400 milioni di tonnellate di rifiuti plastici e microplastiche non degradabili a base di petrolio, mettendo in pericolo la fauna selvatica, la salute umana e il pianeta. “Questo lavoro evidenzia quanto la biologia può fare per combattere questa crisi”, afferma Scott.
Hackerare la natura
I batteri producono naturalmente polimeri per immagazzinare i nutrienti durante i periodi di scarsità. Tuttavia, utilizzare i batteri per produrre una plastica simile al nylon è difficile perché non esistono enzimi naturali in grado di creare questo tipo di polimero, spiega il coautore Sang Yup Lee, un ingegnere biomolecolare presso il Korea Advanced Institute of Science and Technology di Daejeon, in Corea del Sud.
Per risolvere questo problema, i ricercatori hanno modificato i geni che codificano i geni di varie specie batteriche e li hanno inseriti come anelli di DNA chiamati plasmidiEscherichia colia, un batterio spesso utilizzato per studi di fattibilità.
Questi geni hanno poi codificato diversi nuovi enzimi che potrebbero collegare catene molecolari per creare polimeri. Il prodotto finale era una bioplastica chiamata poli(estereammide) o PEA, che era principalmente poliestere con alcuni legami ammidici simili al nylon.
Il nylon è un polimero costituito al 100% da legami ammidici, quindi c'è ancora molta strada da fare prima che i batteri possano imitare adeguatamente questo tipo di plastica, afferma Yup Lee.
I test hanno dimostrato che un tipo di PEA ha proprietà fisiche, termiche e meccaniche paragonabili a quelle del polietilene, una delle plastiche commerciali più comunemente utilizzate.
Tuttavia, Seiichi Taguchi, un ingegnere di bioproduzione dell’Università di Kobe in Giappone, osserva che è improbabile che la plastica sia resistente quanto il polietilene a causa della bassa frequenza con cui gli amminoacidi sono stati incorporati nei polimeri. L'aggiunta di un amminoacido a un polimero spesso provoca l'interruzione della catena, creando polimeri accorciati e a basso peso molecolare, spiega.
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Chae, T.A. et al. Natura chimica. Biol. https://doi.org/10.1038/s41589-025-01842-2 (2025).