微生物“變身”類尼龍塑料工廠

科技日報北京3月19日電 （記者劉霞 張夢然）韓國科學技術院科學家通過對微生物進行基因工程改造，首次製備出類似尼龍的堅固且柔韌的生物塑料。相關研究論文發表於17日出版的《自然·化學生物學》雜誌。

全球每年會產生約4億噸不可降解的石油基塑料廢物和微塑料，危及野生動物、人類和地球健康。儘管科學家已利用細菌生產出聚羥基烷酸酯（PHA）等聚酯，但在利用細菌生產服裝鞋帽所需的尼龍類材料方面始終未能實現，其難點在於自然界缺乏合成此類聚合物的天然酶。

為攻克這一難題，研究團隊此次修改了一系列細菌物種的酶編碼基因，並將改造後的DNA環插入大腸桿菌體內。隨後，這些“定製”基因成功表達出幾種新型天然酶，而這些酶可連接分子鏈以產生出聚合物。

最終，團隊得到了聚酯酰胺（PEA）生物塑料，其主要由聚酯和少量類似尼龍的酰胺鍵組成。測試結果表明，其中一種PEA的物理、熱和機械性能與聚乙烯相當。聚乙烯是目前使用範圍最廣的商用塑料之一。

團隊表示，藉助大型生物反應器，他們可擴大上述生產流程的規模。然而，這一“微生物工廠”的產業化之路仍面臨諸多挑戰。這些PEA聚合物體積龐大，無法穿過細胞壁，需要粉碎大腸桿菌才能將其釋放出來。此外，在將產品加工成薄膜或顆粒之前，還需進行復雜的純化過程。

目前，這種從微生物中提取出來的生物塑料成本高於石油衍生塑料。真正的尼龍需要100%的酰胺鍵，而他們得到的產品中酰胺鍵僅佔少數。所以，藉助細菌生產出真正的尼龍還需假以時日。