Прорыв британских ученых заключается в использовании перепрограммированной кишечной палочки для переработки отходов ПЭТ в парацетамол без использования ископаемого топлива.
Исследователь проверяет рост культуры кишечной палочки в лаборатории Уоллеса.
Эдинбургский университет
Подвиньтесь, сырая нефть, ученые нашли способ превратить пластиковые отходы в парацетамол, также известный как ацетаминофен, с использованием обычной бактерии.
Инновационное решение, разработанное исследователями из лаборатории Уоллеса при Эдинбургском университете, позволило сделать обезболивание более дешевым и устойчивым.
В настоящее время парацетамол производится из ископаемого топлива, например, сырой нефти, с использованием энергоемких процессов, которые приводят к выбросам большого количества углерода.
Ежегодно тысячи тонн ископаемого топлива сжигаются для обеспечения энергией заводов, производящих парацетамол и другие лекарства.
Бактерии, а не бочки, доставляют
Напротив, новый метод использует генетически перепрограммированную кишечную палочку, безвредную бактерию, для превращения терефталевой кислоты, соединения, содержащегося в пластиковых бутылках, в парацетамол.
Процесс происходит при комнатной температуре и практически не производит выбросов углерода.
Исследователи использовали технологию ферментации, схожую с пивоварением, превратив промышленные отходы полиэтилентерефталата (ПЭТ) в парацетамол менее чем за 24 часа.
В ходе лабораторных испытаний 90 процентов полученного химического вещества представляло собой чистый парацетамол, что показало хорошие первоначальные результаты.
В ходе исследования ученые обнаружили, что внутри живых клеток может происходить химическая реакция, называемая перегруппировкой Лоссена, ранее не наблюдавшаяся в природе.
Они преобразовали ПЭТ-пластик в промежуточное соединение, которое при инкубации с генетически модифицированной кишечной палочкой трансформировалось в ПАБК — молекулу, которую бактерии обычно используют для производства ДНК.
Изготовление наркотиков из пластика
Поскольку обычный путь бактерий для производства PABA был заблокирован, они были вынуждены полагаться на сырье на основе ПЭТ. Примечательно, что реакция происходила спонтанно внутри клеток, катализируемая естественным фосфатом, хотя обычно она требует суровых лабораторных условий. Это говорит о том, что пластиковые отходы могут быть биологически преобразованы в необходимые химикаты.
Затем исследователи пошли еще дальше, вставив два дополнительных гена — один из грибов и другой из почвенных бактерий, — что позволило кишечной палочке преобразовывать ПАБК в парацетамол.
Это нововведение также может помочь в борьбе с глобальным загрязнением пластиком.
Пластик ПЭТ, прочный и легкий материал, используемый в упаковке продуктов питания и бутылках для напитков, ежегодно производит более 350 миллионов тонн отходов. Хотя технически он подлежит вторичной переработке, большинство методов по-прежнему создают продукты, которые в конечном итоге снова попадают в поток отходов.
«Эта работа демонстрирует, что ПЭТ-пластик — это не просто отходы или материал, которому суждено стать еще более пластичным. Микроорганизмы могут преобразовывать его в ценные новые продукты, в том числе те, которые потенциально могут использоваться для лечения болезней», — сказал профессор Стивен Уоллес, научный сотрудник UKRI Future Leaders и заведующий кафедрой химической биотехнологии.
По словам команды, необходимы дальнейшие разработки, прежде чем метод можно будет масштабировать для коммерческого производства.
Однако первые результаты демонстрируют большой потенциал для создания доступных и малоэмиссионных альтернатив традиционному производству лекарств.
По мнению экспертов, это новаторское исследование является важным шагом вперед на пути объединения биологии и химии для создания более чистых, замкнутых систем производства лекарств, а также сокращения отходов, выбросов парниковых газов и зависимости от ископаемого топлива.
«Инженерная биология обладает огромным потенциалом для того, чтобы изменить нашу зависимость от ископаемого топлива, построить экономику замкнутого цикла и создать устойчивые химические вещества и материалы, и мы приглашаем потенциальных коллег связаться с нами», — сказал Ян Хэтч, руководитель отдела консалтинга в Edinburgh Innovations (EI), подразделении университета по коммерциализации.
Исследование, опубликованное в журнале Nature Chemistry, финансировалось британским EPSRC и AstraZeneca при поддержке EI.
Sourse: interestingengineering.com
