Ισχυρές και εύκαμπτες νάιλον ίνες που κατασκευάζονται από βακτηρίδια μηχανικής βιολογίας για πρώτη φορά

Ισχυρές και εύκαμπτες νάιλον ίνες που κατασκευάζονται από βακτηρίδια μηχανικής βιολογίας για πρώτη φορά

Οι ερευνητές έχουν γενετικά τροποποιημένα μικρόβια για να δημιουργήσουν ένα ισχυρό, εύκαμπτο πλαστικό παρόμοιο με το νάιλον για πρώτη φορά.

Στο παρελθόν, τα βακτηρίδια έχουν χρησιμοποιηθεί για την παραγωγή πολυεστέρων όπως τα πολυυδροξυαλκανικά (PHAs). Αλλά η παραγωγή πλαστικών που μοιάζουν με νάιλον, όπως αυτά που χρησιμοποιούνται στις βιομηχανίες ένδυσης και υποδημάτων, προκάλεσε, οι συγγραφείς αναφέρουν στο σημερινό τεύχος τουΧημική βιολογία της φύσης. 1

"Το έργο είναι εντυπωσιακό", λέει ο Colin Scott, επικεφαλής της Enzyme Engineering στο Uluu, μια εταιρεία που εδρεύει στην Αυστραλία που χρησιμοποιεί τα μικρόβια για την παραγωγή λιπασμάτων από τα φύκια.

Περίπου 400 εκατομμύρια τόνοι μη αποικοδομήσιμων πλαστικών αποβλήτων και μικροπλαστικών με βάση το πετρέλαιο παράγονται ετησίως παγκοσμίως, θέτοντας σε κίνδυνο την άγρια ​​φύση, την ανθρώπινη υγεία και τον πλανήτη. "Αυτό το έργο υπογραμμίζει πόσο μπορεί να κάνει η βιολογία για να καταπολεμήσει αυτή την κρίση", λέει ο Scott.

Πειρατεία

Τα βακτήρια παράγουν φυσικά πολυμερή για να αποθηκεύουν θρεπτικά συστατικά σε περιόδους έλλειψης. Ωστόσο, η χρήση βακτηρίων για να δημιουργηθεί ένα πλαστικό που μοιάζει με νάιλον είναι δύσκολη επειδή δεν υπάρχουν φυσικά ένζυμα που μπορούν να δημιουργήσουν αυτό το είδος πολυμερούς, εξηγεί ο συν-συγγραφέας Sang Yup Lee, βιομοριακός μηχανικός στο Advanced Institute and Technology στο Daejeon της Νότιας Κορέας.

Για την επίλυση αυτού του προβλήματος, οι ερευνητές τροποποίησαν τα γονίδια που κωδικοποιούν γονίδια διαφόρων βακτηριακών ειδών και τα εισήγαγαν ως βρόχους DNA που ονομάζονται πλασμίδιαEscherichia coliΑ, ένα βακτήριο που χρησιμοποιείται συχνά για μελέτες σκοπιμότητας.

Αυτά τα γονίδια κωδικοποίησαν στη συνέχεια αρκετά νέα ένζυμα που θα μπορούσαν να συνδέσουν μοριακές αλυσίδες για να δημιουργήσουν πολυμερή. Το τελικό προϊόν ήταν ένα βιοπλαστικό που ονομάζεται πολυ (εστεραμίδιο) ή μπιζέλι, το οποίο ήταν ως επί το πλείστον πολυεστέρα με μερικούς νάιλον ομοειδείς δεσμούς.

Το νάιλον είναι ένα πολυμερές που αποτελείται από 100% αμιδικούς δεσμούς, οπότε υπάρχει ακόμα πολύς δρόμος πριν τα βακτήρια μπορούν να μιμηθούν σωστά αυτό το είδος πλαστικού, λέει ο Yup Lee.

Οι δοκιμές έχουν δείξει ότι ένας τύπος μπιζελιού έχει φυσικές, θερμικές και μηχανικές ιδιότητες συγκρίσιμες με εκείνες του πολυαιθυλενίου, ενός από τα πιο συχνά χρησιμοποιούμενα εμπορικά πλαστικά.

Ωστόσο, ο Seiichi Taguchi, μηχανικός βιοπαραγωγής στο Πανεπιστήμιο Kobe στην Ιαπωνία, σημειώνει ότι το πλαστικό είναι απίθανο να είναι τόσο ισχυρό όσο το πολυαιθυλένιο λόγω της χαμηλής συχνότητας στην οποία ενσωματώθηκαν τα αμινοξέα στα πολυμερή. Η προσθήκη ενός αμινοξέος σε ένα πολυμερές συχνά οδηγεί σε διαταραχή της αλυσίδας, δημιουργώντας συντομευμένα, χαμηλού μοριακού βάρους πολυμερή, εξηγεί.

Εμπορικές δυνατότητες;

• 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.

Πρόσβαση μέσω του ιδρύματός σας

ή

Συνδεθείτε ή δημιουργήστε έναν λογαριασμό

Συνεχίστε με το Google

Συνεχίστε με Orcid

1. Chae, Τ.Α. et αϊ. Φύση χημική. ΒίοΙ. https://doi.org/10.1038/S41589-025-01842-2 (2025).

   Αρθρο
   Google Scholar

Αναφορές λήψης