塑料垃圾是我們這個時代最重要的生態(tài)和經(jīng)濟問題之一。在Angewandte Chemie雜志上，一個研究小組現(xiàn)在介紹了一種用于升級回收聚乙烯廢物的化學(xué)-生物學(xué)方法：催化裂解用于制造羧酸二酸，隨后通過基因工程真菌將其轉(zhuǎn)化為具有藥理作用的天然產(chǎn)物。
塑料是我們?nèi)粘Ｉ钪胁豢杀苊獾囊徊糠帧?jù)估計，到 2040 年全球產(chǎn)量將增至每年 11 億噸。相應(yīng)地，廢物量也在增加，最終進入垃圾填埋場或海洋。這種浪費對我們的食物供應(yīng)和生態(tài)系統(tǒng)的威脅越來越大。聚乙烯 (PE) 尤其成問題。盡管它們是最常見的塑料，但可用的回收流程有限。使 PE 堅韌和有用的相同特性阻礙了它們的降解和回收。一個問題是它們的碳氫化合物主鏈，它沒有很好的“斷裂點”來將聚合物分裂成規(guī)定長度的片段。這導(dǎo)致低價值產(chǎn)品的廣泛混合。
由南加州大學(xué)(加利福尼亞州洛杉磯)的 Travis J. Williams 和 Clay CC Wang 以及堪薩斯大學(xué)(堪薩斯州勞倫斯)的 Berl Oakley 領(lǐng)導(dǎo)的團隊現(xiàn)在引入了一種化學(xué)-生物相結(jié)合的方法來升級回收 PE 廢物轉(zhuǎn)化為具有藥理學(xué)意義的有價值且復(fù)雜的化合物。第一步，該團隊在 O 2下催化轉(zhuǎn)化 PE以制造各種不同的羧酸二酸(具有兩個酸基的烴鏈)。在第二步中，這些被“喂”給真菌，從中制造有用的天然產(chǎn)品。該團隊能夠使用來自北太平洋環(huán)流的實際 PE 廢物來證明這一點。
PE 分離后，任何短鏈羧酸二酸都必須從混合物中分離出來，因為它們對真菌有毒。例如，這些可用作合成農(nóng)業(yè)用可生物降解塑料的原料。具有超過 10 個碳原子的較長鏈二酸可用于喂養(yǎng)構(gòu)巢曲霉真菌培養(yǎng)物。真菌生長速度快，培養(yǎng)成本低，并且已經(jīng)廣泛用于生產(chǎn)藥物，包括青霉素等抗生素。該團隊開發(fā)了一種強有力的策略來遺傳修飾構(gòu)巢曲霉的代謝途徑使真菌高產(chǎn)合成所需產(chǎn)物。作為示例物質(zhì)，他們生產(chǎn)了 asperbenzaldehyde、citreoviridin 和 mutulin 天然產(chǎn)物，這些天然產(chǎn)物是尋找治療阿爾茨海默氏癥和癌癥等疾病的藥物或抗抗生素細菌的藥物的起始材料。通過這種策略，可以從 PE 廢物中產(chǎn)生更多的其他生物活性物質(zhì)。
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