Modifikované baktérie dokážu vytvoriť biologicky odbúrateľný plast

Vedci v Južnej Kórei vytvorili malé bakteriálne bunky, ktoré produkujú plast. Plasty vytvorené modifikovanými baktériami Escherichia coli (E. coli) sú známe ako polyesteramidy (PEA). Na rozdiel od tradičných plastov vyrobených z ropy, ktoré sú škodlivé pre životné prostredie, sa PEA môžu prirodzene rozkladať. Celosvetová produkcia plastov v roku 2022 dosiahla 400,3 mil. metrických ton, vyrábali sa predovšetkým z ropy, čo vedie k vážnym problémom so znečistením, keďže rozklad mnohých plastov môže trvať stáročia.

Výskumníci preto hľadajú biologicky rozložiteľné alternatívy a mikrobiálna výroba biopolymérov – plastov vyrobených živými organizmami – sa ukázala ako sľubné riešenie. Niektoré baktérie produkujú polyhydroxyalkanoáty (PHA), ktoré sa takisto rozkladajú, ale PEA by mohli ponúknuť spolu s biologickou odbúrateľnosťou aj lepšiu pevnosť. V prírode PHA slúžia ako energetické rezervy – baktérie si ich vytvárajú v dobrých časoch a rozkladajú ich, keď je jedla málo.

Práve tento biologický trik sa vedci snažili využiť na priemyselnú výrobu. Pri syntéze PEA sa zamerali na dva kľúčové enzýmy z rôznych baktérií (Clostridium a Pseudomonas). Keď sa tieto enzýmy zavedú do E. coli, umožnia baktériám spojiť aminokyseliny do polymérov, ktoré potenciálne tvoria biologicky odbúrateľné plasty. Úpravou obsahu aminokyselín vo vstupnej surovine tím mohol meniť vlastnosti plastu, napríklad pružnosť a bod tavenia.

Problém predstavovali nízke počiatočné výťažky, navyše jeden z enzýmov dokonca spomalil rast baktérií. Tím vyvinul kmeň E. coli, ktorý lepšie znášal tieto enzýmy a zvýšil produkciu lyzínu, čím sa výťažok polyméru zvýšil na viac ako 50 % hmotnosti baktérie. Baktérie môžu do svojich polymérov začleniť širokú škálu chemikálií, čo by umožnilo výskumníkom doladiť vlastnosti plastu pre rôzne aplikácie.

Tento proces však stále čelí výzvam, kontrola nad zložením polyméru je nedostatočná. Extrakcia a čistenie predstavujú ďalšie problémy a rýchlosť výroby zatiaľ nemôže konkurovať tradičným plastom na báze fosílnych palív. Napriek tomu potenciál trvalo udržateľne vyrábaných biologicky rozložiteľných plastov je významný. Výskum bol uverejnený v časopise Nature Chemical Biology.

Zdroj: zmescience.com.

^{Zdroj Foto: depositphotos.com.}