Močna in prožna najlonska vlakna, prvič izdelana iz bakterij inženirske biologije

Močna in prožna najlonska vlakna, prvič izdelana iz bakterij inženirske biologije

Raziskovalci so gensko spremenjeni mikrobi prvič ustvarili močno, prožno plastiko, podobno najlonu.

V preteklosti so bile bakterije uporabljene za pridobivanje poliestrov, kot so polihidroksialkanoati (PHA). Toda izdelava plastike, podobne najlonu, kot se uporablja v industriji oblačil in obutve, je bila izziv, poročajo avtorji v današnji številkiNarava, kemijska biologija. 1

"Delo je impresivno," pravi Colin Scott, vodja encimskega inženiringa v Uluu, podjetju s sedežem v Perthu v Avstraliji, ki uporablja mikrobe za proizvodnjo PHA, primernih za kompostiranje, iz alg.

Po vsem svetu se letno proizvede okoli 400 milijonov ton nerazgradljivih plastičnih odpadkov in mikroplastike, ki so narejeni iz nafte, kar ogroža divje živali, zdravje ljudi in planet. "To delo poudarja, koliko lahko biologija stori za boj proti tej krizi," pravi Scott.

Hekanje narave

Bakterije naravno proizvajajo polimere za shranjevanje hranil v času pomanjkanja. Vendar pa je uporaba bakterij za izdelavo plastike, podobne najlonu, težavna, ker ni naravnih encimov, ki bi lahko ustvarili to vrsto polimera, pojasnjuje soavtor Sang Yup Lee, biomolekularni inženir na Korejskem naprednem inštitutu za znanost in tehnologijo v Daejeonu v Južni Koreji.

Da bi rešili ta problem, so raziskovalci modificirali gene, ki kodirajo gene različnih bakterijskih vrst, in jih vstavili kot zanke DNK, imenovane plazmidi.Escherichia colia, bakterija, ki se pogosto uporablja za študije izvedljivosti.

Ti geni so nato kodirali več novih encimov, ki bi lahko povezali molekularne verige za ustvarjanje polimerov. Končni izdelek je bila bioplastika, imenovana poli(esteramid) ali PEA, ki je bila večinoma poliester z nekaj najlonom podobnih amidnih vezi.

Najlon je polimer, sestavljen iz 100 % amidnih vezi, zato je še dolga pot, preden bodo bakterije lahko pravilno posnemale to vrsto plastike, pravi Yup Lee.

Testi so pokazali, da ima ena vrsta PEA fizikalne, toplotne in mehanske lastnosti, ki so primerljive s polietilenom, ki je ena najpogosteje uporabljenih komercialnih plastičnih mas.

Vendar pa Seiichi Taguchi, inženir bioprodukcije na Univerzi Kobe na Japonskem, ugotavlja, da plastika verjetno ne bo tako močna kot polietilen zaradi nizke frekvence, pri kateri so bile aminokisline vključene v polimere. Dodajanje aminokisline polimeru pogosto povzroči prekinitev verige, kar ustvarja skrajšane polimere z nizko molekulsko maso, pojasnjuje.

Komercialni potencial?

• 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.

Dostop prek vaše ustanove

oz

Prijavite se ali ustvarite račun

Nadaljujte z Googlom

Nadaljujte z ORCiD

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

   člen
   Google Učenjak

Prenesite reference