Spēcīga un elastīga neilona šķiedra, kas pirmo reizi izgatavota no inženierbioloģiskās baktērijām

Spēcīga un elastīga neilona šķiedra, kas pirmo reizi izgatavota no inženierbioloģiskās baktērijām

Pētnieki ir ģenētiski modificēti mikrobi, lai pirmo reizi izveidotu spēcīgu, elastīgu plastmasu, kas līdzīga neilonam.

Agrāk baktērijas tika izmantotas, lai radītu poliesterus, piemēram, polihidroksialkanoātus (PHA). Taču neilonam līdzīgu plastmasu, piemēram, to, ko izmanto apģērbu un apavu rūpniecībā, ražošana ir bijusi sarežģīta, autori ziņo šodienas numurā.Dabas ķīmiskā bioloģija. 1

"Darbs ir iespaidīgs," saka Kolins Skots, enzīmu inženierijas vadītājs Uluu, Pērtā, Austrālijā bāzētā uzņēmumā, kas izmanto mikrobus, lai no aļģēm ražotu kompostējamus PHA.

Katru gadu visā pasaulē tiek saražoti aptuveni 400 miljoni tonnu nesadalāmu, no naftas ražotu plastmasas atkritumu un mikroplastmasas, kas apdraud savvaļas dzīvniekus, cilvēku veselību un planētu. "Šis darbs parāda, cik daudz bioloģija var darīt, lai cīnītos pret šo krīzi," saka Skots.

Dabas uzlaušana

Baktērijas dabiski ražo polimērus, lai uzglabātu barības vielas deficīta laikā. Tomēr baktēriju izmantošana neilonam līdzīgas plastmasas izgatavošanai ir sarežģīta, jo nav dabā sastopamu enzīmu, kas varētu radīt šāda veida polimēru, skaidro līdzautors Sangs Jups Lī, Korejas progresīvā zinātnes un tehnoloģiju institūta biomolekulārais inženieris Tedžonā, Dienvidkorejā.

Lai atrisinātu šo problēmu, pētnieki modificēja dažādu baktēriju sugu gēnu kodējošos gēnus un ievietoja tos kā DNS cilpas, ko sauc par plazmīdām.Escherichia colia, baktērija, ko bieži izmanto priekšizpētē.

Pēc tam šie gēni kodēja vairākus jaunus fermentus, kas varētu savienot molekulārās ķēdes, lai izveidotu polimērus. Galaprodukts bija bioplastmasa, ko sauc par poliesteramīdu vai PEA, kas galvenokārt bija poliesters ar dažām neilonam līdzīgām amīda saitēm.

Neilons ir polimērs, kas sastāv no 100% amīda saitēm, tāpēc vēl ir tāls ceļš ejams, lai baktērijas varētu pareizi atdarināt šāda veida plastmasu, saka Yup Lee.

Testi ir parādījuši, ka viena veida PEA fizikālās, termiskās un mehāniskās īpašības ir salīdzināmas ar polietilēna īpašībām, kas ir viena no visbiežāk izmantotajām komerciālajām plastmasām.

Tomēr Seiichi Taguchi, Japānas Kobes universitātes bioražošanas inženieris, atzīmē, ka plastmasa, visticamāk, nebūs tik spēcīga kā polietilēns, jo aminoskābes tika iekļautas polimēros zemā frekvencē. Viņš skaidro, ka aminoskābes pievienošana polimēram bieži izraisa ķēdes pārtraukumus, radot saīsinātus, zemas molekulmasas polimērus.

Komerciālais potenciāls?

• 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.

Piekļuve caur jūsu iestādi

vai

Piesakieties vai izveidojiet kontu

Turpiniet ar Google

Turpiniet ar ORCiD

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

   Raksts
   Google Scholar

Lejupielādēt atsauces