Модифицирани бактерии унищожават полимера без остатъчна микропластмаса

Учени разработиха иновативна „жива пластмаса“, която се разгражда изцяло за шест дни чрез активиране на инженерно модифицирани бактериални спори от вида Bacillus subtilis, съобщават от ScienceDaily. Изследването, публикувано в научното списание ACS Applied Polymer Materials, демонстрира метод за разлагане на поликапролактон с помощта на два кооперативни ензима, които не оставят вредни микрочастици в природата.

Механизъм с два ензима

Разликата спрямо предишните опити в тази сфера е, че изследователският екип, включващ Чжуцзюн Дай, Джин Генг и Дианпенг Ци, не разчита на един-единствен ензим. Според Американското химично общество учените са модифицирали бактерията Bacillus subtilis така, че да произвежда два ензима, които действат последователно. Първият функционира като своеобразна „ножица“ и нарязва дългите полимерни вериги на по-малки сегменти. Впоследствие вторият ензим постепенно раздробява тези сегменти до основните им градивни единици.

„Осъзнаването, че традиционните пластмаси се запазват векове наред, докато много от областите на приложение, например опаковките, са краткосрочни, ни доведе до въпроса: можем ли да вградим разграждането директно в жизнения цикъл на материала?“, обяснява водещият автор Чжуцзюн Дай.

Събуждане при 50 градуса

Новият материал използва поликапролактон – полимер, който намира широко приложение в 3D печата и при производството на разградими хирургически конци. Експертите смесват спорите на бактерията в тяхната неактивна форма със самия полимер. Това позволява на пластмасата да запази механичните си свойства и здравина при нормална употреба.

Процесът на разграждане започва, когато спорите се „събудят“ чрез потапяне в хранителен бульон при температура от 50 градуса по Целзий. Тогава двата ензима започват своето координирано действие и разлагат материала без остатък.

Успешни тестове с прототип

В рамките на проучването е създаден прототип на преносим пластмасов електрод, който доказва ефективността на концепцията в реални условия. След активиране на процеса, устройството се е разложило напълно в рамките на две седмици. Въпреки че настоящите експерименти са фокусирани върху конкретен полимер, екипът е уверен, че стратегията може да бъде адаптирана и за други видове, включително масово използваните пластмаси за еднократна употреба.

Следващата цел на изследователите е да разработят механизъм за активиране на спорите директно във водна среда, тъй като именно там се натрупва най-голяма част от световното замърсяване, става ясно от публикация на платформата EurekAlert. Проектът е финансиран от Националната ключова програма за научноизследователска и развойна дейност на Китай и Медицинския изследователски фонд на Шенжен.