Созданные бактерии могут производить модификатор пластика, который делает пластик из возобновляемых источников более перерабатываемым, более устойчивым к разрушению и биоразлагаемым даже в морской воде. Разработка Университета Кобе обеспечивает платформу для промышленного масштабного настраиваемого производства материала, который имеет большой потенциал для превращения пластмассовой промышленности в «зеленую».

Пластик – визитная карточка нашей цивилизации. Это семейство легко поддающихся формованию (отсюда и название), универсальных и долговечных материалов, большинство из которых также устойчивы по своей природе и, следовательно, являются значительным источником загрязнения. Более того, многие пластмассы производятся из сырой нефти, невозобновляемого ресурса.

Инженеры и исследователи во всем мире ищут альтернативы, но не найдено ни одной, которая бы демонстрировала те же преимущества, что и обычные пластмассы, и в то же время избегала бы связанных с ними проблем. Одной из наиболее многообещающих альтернатив является полимолочная кислота, которую можно производить из растений, но она хрупкая и плохо разлагается.

Чтобы преодолеть эти трудности, биоинженеры Университета Кобе, работающие с Тагучи Сейити, вместе с компанией по производству биоразлагаемых полимеров Kaneka Corporation, решили смешать полимолочную кислоту с другим биопластиком, названным LAHB, который обладает рядом желаемых свойств.

Прежде всего, он биоразлагаем и хорошо смешивается с полимолочной кислотой. Однако для производства LAHB им необходимо было создать штамм бактерий, который естественным образом продуцирует предшественника, путем систематического манипулирования геномом организма путем добавления новых генов и удаления мешающих.

В журнале ACS Устойчивая химия и инженерияТеперь исследователи сообщают, что им удалось создать бактериальную фабрику по производству пластика, которая производит цепочки LAHB в больших количествах, используя в качестве сырья только глюкозу. Кроме того, они также показывают, что, модифицируя геном, они могут контролировать длину цепи LAHB и, следовательно, свойства получаемого пластика. Таким образом, им удалось производить цепи LAHB в десять раз длиннее, чем с помощью традиционных методов, которые они называют «сверхвысокомолекулярными LAHB».

Самое главное, добавив LAHB такой беспрецедентной длины к полимолочной кислоте, исследователи смогли создать материал, который проявляет все свойства, к которым они стремились. Полученный в результате высокопрозрачный пластик гораздо лучше поддается формованию и более устойчив к ударам, чем чистая полимолочная кислота, а также биоразлагается в морской воде в течение недели.

Тагучи комментирует это достижение, говоря: «Смешивая полимолочную кислоту с LAHB, многочисленные проблемы полимолочной кислоты можно решить одним махом, и ожидается, что модифицированный таким образом материал станет экологически устойчивым биопластиком, который удовлетворяет противоречивые потребности физических надежность и биоразлагаемость».

Однако исследователи мечтают о большем. Штамм бактерий, которые они использовали в этой работе, в принципе может использовать CO.₂ в качестве сырья. Таким образом, появится возможность синтезировать полезные пластмассы непосредственно из парниковых газов.

Тагучи объясняет: «Благодаря синергии нескольких проектов мы стремимся реализовать технологию биопроизводства, которая эффективно связывает микробное производство и разработку материалов».