细菌首次制造出类似于聚苯乙烯和 PET 的热稳定塑料

世界各地的生物工程师一直在努力创造能够生产塑料的微生物，以取代以石油为基础的塑料工业。现在，来自韩国的研究人员已经克服了一个重大障碍：让细菌生产含有环状结构的聚合物，从而使塑料更加坚硬和热稳定。

由于这些分子通常对微生物有毒，研究人员必须构建一种新的代谢途径，使大肠杆菌能够产生并耐受聚合物及其组成成分的积累。

所得到的聚合物可生物降解，其物理特性可将其用于药物输送等生物医学应用，但还需要进一步研究。研究结果于 8 月 21 日发表在《生物技术趋势》上。

“我认为生物制造将是成功缓解气候变化和全球塑料危机的关键，”韩国科学技术院化学和生物分子工程师、资深作者李尚钰 (Sang Yup Lee) 表示。“我们需要国际合作来推动生物基制造，这样我们才能确保未来拥有更好的环境。”

用于包装和工业用途的大多数塑料都含有环状“芳香族”结构，例如 PET 和聚苯乙烯。先前的研究已经成功创造出能够生产由交替的芳香族和脂肪族(非环状)单体组成的聚合物的微生物，但这是微生物首次生产出完全由具有芳香族侧链的单体组成的聚合物。

为了实现这一目标，研究人员首先通过重组来自其他微生物的酶构建了一种新型代谢途径，使细菌能够产生一种名为苯基乳酸的芳香族单体。然后，他们利用计算机模拟设计了一种聚合酶，可以有效地将这些苯基乳酸构件组装成聚合物。

李说：“这种酶比自然界中任何一种酶都能更有效地合成聚合物。”

在优化了细菌的代谢途径和聚合酶后，研究人员在 6.6 升(1.7 加仑)的发酵罐中培养了这些微生物。最终的菌株能够生产 12.3 g/L 的聚合物(聚(D 苯基乳酸))。为了将该产品商业化，研究人员希望将产量提高到至少 100 g/L。

“根据其特性，我们认为这种聚合物特别适合用于药物输送，”Lee 说道，“它的强度不如 PET，主要是因为分子量较低。”

未来，研究人员计划开发更多具有各种化学和物理特性的芳香族单体和聚合物，例如工业应用所需的高分子量聚合物。他们还在进一步优化方法，以便扩大规模。

“如果我们更加努力地提高产量，那么这种方法可能能够大规模商业化，”李说。“我们正在努力提高生产过程和回收过程的效率，以便我们能够经济地净化我们生产的聚合物。”