นักวิจัยชาวเกาหลีพัฒนา พลาสติกย่อยสลายได้ เชิงปฏิวัติ
วิศวกรชีวภาพทั่วโลกต่างพยายามพัฒนาจุลินทรีย์ที่สามารถผลิตพลาสติกทดแทน พลาสติก ที่ทำจากปิโตรเลียมได้ เมื่อไม่นานมานี้ ทีมนักวิจัยในเกาหลีได้ประสบความสำเร็จอย่างมากในการดัดแปลงแบคทีเรียให้ผลิต พอลิเมอร์ที่มีโครงสร้างคล้ายวงแหวน ซึ่งช่วยเพิ่มความแข็งแรงและเสถียรภาพทางความร้อนของพลาสติกที่ได้ เนื่องจากโมเลกุลเหล่านี้มักเป็นพิษต่อจุลินทรีย์
นักวิจัย จึงต้องสร้างเส้นทางการเผาผลาญแบบใหม่ที่จะทำให้แบคทีเรียอีโคไลสามารถผลิตและทนต่อการสะสมของพอลิเมอร์และองค์ประกอบพื้นฐานที่ประกอบขึ้นได้ พอลิเมอร์ที่ได้นั้นย่อยสลายได้ทางชีวภาพและมีคุณสมบัติทางกายภาพที่สามารถนำมาใช้ในทางการแพทย์ เช่น การส่งยาได้ แม้ว่าจะยังต้องมีการวิจัยเพิ่มเติมอีกก็ตาม
ผลการวิจัยจะนำเสนอในวารสาร Trends in Biotechnology ของ Cell Press ในวันที่ 21 สิงหาคม ซึ่งขณะนี้ได้ตีพิมพ์งานวิจัยต้นฉบับนอกเหนือจากบทความวิจารณ์ “ผมคิดว่าการผลิตทางชีวภาพจะเป็นกุญแจสำคัญในการบรรเทาการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศและวิกฤตการณ์พลาสติกทั่วโลก” ซัง ยัป ลี ผู้เขียนอาวุโส ซึ่งเป็นวิศวกรเคมีและชีวโมเลกุลจากสถาบันวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีขั้นสูงแห่งเกาหลี กล่าว
“เราจำเป็นต้องร่วมมือกันในระดับนานาชาติเพื่อส่งเสริมการผลิตทางชีวภาพ
เพื่อให้เราสามารถรับรองสภาพแวดล้อมที่ดีกว่าสำหรับอนาคตของเราได้” ความก้าวหน้าในการผลิตพลาสติกจากจุลินทรีย์ พลาสติกส่วนใหญ่ที่ใช้สำหรับบรรจุภัณฑ์และเพื่อวัตถุประสงค์ทางอุตสาหกรรมจะมีโครงสร้าง “อะโรมาติก” คล้ายวงแหวน เช่น PET และโพลีสไตรีน การศึกษาครั้งก่อนๆ สามารถสร้างจุลินทรีย์ที่สามารถผลิตพอลิเมอร์ที่ประกอบด้วยโมโนเมอร์อะโรมาติกและอะลิฟาติก (ไม่ใช่วงแหวน) สลับกันได้
แต่ครั้งนี้เป็นครั้งแรกที่จุลินทรีย์ผลิตพอลิเมอร์ที่ประกอบด้วยโมโนเมอร์ที่มีโซ่ข้างอะโรมาติกล้วนๆ เพื่อทำเช่นนี้ นักวิจัยได้สร้างเส้นทางการเผาผลาญแบบใหม่โดยนำเอนไซม์จากจุลินทรีย์อื่นๆ มารวมกัน ซึ่งทำให้แบคทีเรียสามารถผลิตโมโนเมอร์อะโรมาติกที่เรียกว่าฟีนิลแลกเตตได้
จากนั้นพวกเขาใช้การจำลองด้วยคอมพิวเตอร์เพื่อออกแบบเอนไซม์โพลีเมอเรสที่สามารถประกอบองค์ประกอบฟีนิลแลกเตตเหล่านี้ให้เป็นโพลิเมอร์ได้อย่างมีประสิทธิภาพ
การเพิ่มประสิทธิภาพการผลิตเพื่อการใช้ในเชิงพาณิชย์ “เอนไซม์นี้สามารถสังเคราะห์โพลิเมอร์ได้อย่างมีประสิทธิภาพมากกว่าเอนไซม์ใดๆ
ที่มีอยู่ในธรรมชาติ” ลีกล่าว หลังจากเพิ่มประสิทธิภาพเส้นทางการเผาผลาญของแบคทีเรียและเอนไซม์โพลีเมอเรสแล้ว นักวิจัยได้เพาะจุลินทรีย์ในถังหมักขนาด 6.6 ลิตร (1.7 แกลลอน) สายพันธุ์สุดท้ายสามารถผลิตโพลิเมอร์ (โพลี(D ฟีนิลแลกเตต)) ได้ 12.3 กรัมต่อลิตร
นักวิจัยต้องการเพิ่มผลผลิตให้ได้อย่างน้อย 100 กรัมต่อลิตรเพื่อนำผลิตภัณฑ์ออกสู่เชิงพาณิชย์ “จากคุณสมบัติของมันเราคิดว่าโพลิเมอร์นี้น่าจะเหมาะสำหรับการนำส่งยาโดยเฉพาะ” ลีกล่าว “มันไม่แข็งแรงเท่า PET เนื่องจากมีน้ำหนักโมเลกุลต่ำกว่า” ในอนาคต นักวิจัยวางแผนที่จะพัฒนาโมโนเมอร์อะโรมาติกและพอลิเมอร์ประเภทอื่นๆ เพิ่มเติมที่มีคุณสมบัติทางเคมีและทางกายภาพที่หลากหลาย เช่น พอลิเมอร์ที่มีน้ำหนักโมเลกุลสูงขึ้นซึ่งจำเป็นสำหรับการใช้งานในอุตสาหกรรมนอกจากนี้ พวกเขายังทำงานเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพวิธีการของตนต่อไป
เพื่อให้สามารถขยายขนาดได้ ลีกล่าวว่า “หากเราทุ่มเทความพยายามมากขึ้นในการเพิ่มผลผลิต วิธีนี้อาจสามารถนำไปใช้ในเชิงพาณิชย์ได้ในระดับที่ใหญ่ขึ้นเรากำลังพยายามปรับปรุงประสิทธิภาพของกระบวนการผลิตของเราตลอดจนกระบวนการกู้คืน เพื่อให้เราสามารถทำให้พอลิเมอร์ที่เราผลิตบริสุทธิ์ได้อย่างคุ้มทุน”
.
ที่มา : https://scitechdaily.com/revolutionary-biodegradable-plastic-developed-by-korean-researchers/