Poprvé silné a flexibilní nylonové vlákno vyrobené z bakterií inženýrské biologie

Poprvé silné a flexibilní nylonové vlákno vyrobené z bakterií inženýrské biologie

Vědci poprvé geneticky upravili mikroby, aby vytvořili pevný, pružný plast podobný nylonu.

V minulosti byly bakterie používány k výrobě polyesterů, jako jsou polyhydroxyalkanoáty (PHA). Ale výroba plastů podobných nylonu, jaké se používají v oděvním a obuvnickém průmyslu, byla náročná, uvádějí autoři v dnešním vydáníPříroda Chemická biologie. 1

"Práce je působivá," říká Colin Scott, vedoucí enzymového inženýrství v Uluu, australské společnosti se sídlem v Perthu, která používá mikroby k výrobě kompostovatelných PHA z řas.

Na celém světě se ročně vyprodukuje kolem 400 milionů tun nerozložitelného plastového odpadu a mikroplastů na bázi ropy, které ohrožují divokou zvěř, lidské zdraví a planetu. „Tato práce ukazuje, jak moc může biologie udělat pro boj s touto krizí,“ říká Scott.

Hackování přírody

Bakterie přirozeně produkují polymery pro ukládání živin v době nedostatku. Použití bakterií k výrobě plastu podobného nylonu je však obtížné, protože neexistují žádné přirozeně se vyskytující enzymy, které by mohly vytvořit tento typ polymeru, vysvětluje spoluautor Sang Yup Lee, biomolekulární inženýr z Korea Advanced Institute of Science and Technology v Daejeonu v Jižní Koreji.

K vyřešení tohoto problému vědci upravili geny kódující geny různých bakteriálních druhů a vložili je jako smyčky DNA nazývané plazmidy.Escherichia colia, bakterie často používaná pro studie proveditelnosti.

Tyto geny pak kódovaly několik nových enzymů, které by mohly spojovat molekulární řetězce a vytvářet polymery. Konečným produktem byl bioplast zvaný poly(esteramid) nebo PEA, což byl většinou polyester s některými amidovými vazbami podobnými nylonu.

Nylon je polymer tvořený 100% amidovými vazbami, takže je ještě dlouhá cesta k tomu, aby bakterie mohly správně napodobit tento typ plastu, říká Yup Lee.

Testy ukázaly, že jeden typ PEA má fyzikální, tepelné a mechanické vlastnosti srovnatelné s polyetylenem, jedním z nejběžněji používaných komerčních plastů.

Seiichi Taguchi, bioprodukční inženýr na Kobe University v Japonsku, však poznamenává, že plast pravděpodobně nebude tak pevný jako polyethylen kvůli nízké frekvenci, s jakou byly aminokyseliny zabudovány do polymerů. Přidání aminokyseliny do polymeru často vede k narušení řetězce, čímž se vytvoří zkrácené polymery s nízkou molekulovou hmotností, vysvětluje.

Komerční potenciál?

• 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.

Přístup přes vaši instituci

nebo

Přihlaste se nebo si vytvořte účet

Pokračujte s Googlem

Pokračujte s ORCiD

1. Chae, T.A. a kol. Nature Chem. Biol. https://doi.org/10.1038/s41589-025-01842-2 (2025).

   Článek
   Google Scholar

Stáhněte si reference