تولید پلاستیک های زیست تخریب پذیر با مهندسی E-Coli

مقاله زیر که متن اصلی آن ابتدا در Phys.org منتشر شد، سپس توسط یک ناشر با نام ترجمه شده ی “انتشارات طبیعت” یا  ژورنال “Nature Chemical Biology”  منتشر گردید و حالا توسط فضای خبری شرکت “دستاورد مهندسی کیمیا بنیان کیا” برای بازدید کنندگان بخش اخبار این وبگاه منتشر می شود.

در این مقاله، این ادعا مطرح گردیده که می توان از باکتری E. coli برای تولید پلاستیک های زیست تخریب پذیر استفاده کرد. نویسندگان این مقاله بر این باور هستند که باکتری های مهندسی شده ی توضیح داده شده در این مطالعه، ممکن است به تولید نوعی پلاستیک با خواص حرارتی و مکانیکی مطلوب با استفاده از منابع تجدیدپذیر کمک کند.

تخمین زده می شود که تولید جهانی انواع پلاستیک در سال 2022 حدود 400 میلیون تن بوده است که مبنای مواد پایه آنها به طور عمده از طریق فرآیندهای شیمیایی مشتقات نفت است. در همین حال، تولید پلیمرها از طریق فرایندهای مبتنی بر واکنش های میکروبی این پتانسیل را دارد تا بتوان پلیمرهایی مشابه را که از قابلیت زیست تخریب پذیری برخوردار هستند با روش هایی پایدارتر جایگزین آنها کرد.

پژوهش ها به خوبی نشان داده اند که اینک می توان پلیمرهایی همانند سلولز، پروتیین ها، RNA و DNA را به صورت سنتزی و با استفاده از میکزوارگانیسم ها تولید کرد. با این حال، پژوهشگران صرفا در سال های اخیر بر روی استفاده از میکروارگانیسم ها برای تولید پلیمرهایی که می توان از آنها برای تولید مواد پلاستیک تجزیه پذیر استفاده کرد، تمرکز کرده اند.

پژوهشگری با نام “سانگ یوپ لی” و همکارانش فرآیندی را برای تولید پلی (استر آمید) (PEA) با استفاده از مجموعه ای از آنزیم های تولید شده توسط پایه ی سلولی E. coli توسعه دادهاند. این فرآیند شامل ترکیب یک یا چند اسید آمینه از شش اسید آمینه با یک یا چند هیدروکسی اسید برای ایجاد پلاستیک از پلیمری با سنتز طبیعی است. پس از آزمایش‌های بیشتر برای بهینه‌سازی فرآیند، لی و همکارانش از گلوکز به‌عنوان یک عنصر کلیدی برای تولید پلیمرهای داخل E. coli استفاده کردند. آنها همچنین بررسی کردند که چگونه مقدار و ساختار انواع اسیدهای آمینه ی مورد استفاده، بر تولید و خواص PEAs تأثیر می گذارد.
به عنوان اثبات مفهوم، نویسندگان حدود 55 گرم در لیتر PEA را در یک بیورآکتور بزرگ تولید کردند که نشان می‌دهد تولید PEA را می‌توان به راحتی افزایش داد. آنها همچنین خواص فیزیکی، حرارتی و مکانیکی این نوع PEA را آزمایش کردند و نشان دادند که این مواد با پلی اتیلن با چگالی بالا، قابل مقایسه هستند، که بیانگر این یافته است که انواع  PEA می توانند به عنوان یک جایگزین تجدید پذیر عمل کنند.

نویسندگان این پژوهش، نتیجه می‌گیرند که این روش چندین مزیت نسبت به روش‌های شیمیایی فعلی دارد؛ مانند دسترسی آسان به طیفی گسترده‌ از PEA و امکان تولید پایدار پلیمرهایی که می‌توانند به عنوان پلاستیک مورد استفاده قرار گیرند.