微生物“变身”类尼龙塑料工厂
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2025-03-20 02:56:42

原标题:微生物“变身”类尼龙塑料工厂

大肠杆菌(如图)产生聚合物来储存营养。 图片来源:英国《自然》网站

韩国科学技术院科学家通过对微生物进行基因工程改造,首次制备出类似尼龙的坚固且柔韧的生物塑料。相关研究论文发表于17日出版的《自然·化学生物学》杂志。

全球每年会产生约4亿吨不可降解的石油基塑料废物和微塑料,危及野生动物、人类和地球健康。尽管科学家已利用细菌生产出聚羟基烷酸酯(PHA)等聚酯,但在利用细菌生产服装鞋帽所需的尼龙类材料方面始终未能实现,其难点在于自然界缺乏合成此类聚合物的天然酶。

为攻克这一难题,研究团队此次修改了一系列细菌物种的酶编码基因,并将改造后的DNA环插入大肠杆菌体内。随后,这些“定制”基因成功表达出几种新型天然酶,而这些酶可连接分子链以产生出聚合物。

最终,团队得到了聚酯酰胺(PEA)生物塑料,其主要由聚酯和少量类似尼龙的酰胺键组成。测试结果表明,其中一种PEA的物理、热和机械性能与聚乙烯相当。聚乙烯是目前使用范围最广的商用塑料之一。

团队表示,借助大型生物反应器,他们可扩大上述生产流程的规模。然而,这一“微生物工厂”的产业化之路仍面临诸多挑战。这些PEA聚合物体积庞大,无法穿过细胞壁,需要粉碎大肠杆菌才能将其释放出来。此外,在将产品加工成薄膜或颗粒之前,还需进行复杂的纯化过程。

目前,这种从微生物中提取出来的生物塑料成本高于石油衍生塑料。真正的尼龙需要100%的酰胺键,而他们得到的产品中酰胺键仅占少数。所以,借助细菌生产出真正的尼龙还需假以时日。(刘霞 张梦然)

原标题:微生物“变身”类尼龙塑料工厂 来源:科技日报

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