Bakterie przerobią plastikowe odpady na popularny lek

Naukowcy dokonali przełomu, który może zmienić sposób, w jaki podchodzimy do odpadów plastikowych i produkcji leków. Dzięki wykorzystaniu zmodyfikowanych genetycznie bakterii Escherichia coli udało się przekształcić plastikowe odpady w paracetamol.

1. Biochemiczna przemiana odpadów PET w lek – na czym polega przełom?
2. Jak bakterie zaczęły „jeść” plastik?
3. Paracetamol z plastiku – znaczenie środowiskowe i wyzwania
4. Kiedy paracetamol z plastiku pojawi się aptekach?
5. Paracetamol – jakie ma właściwości?
6. Paracetamol z plastiku – podsumowanie

Biochemiczna przemiana odpadów PET w lek – na czym polega przełom?

Tradycyjna produkcja paracetamolu opiera się na pochodnych ropy naftowej takich jak benzen. Natomiast nowa metoda polega na rozkładzie PET do kwasu tereftalowego, który następnie jest przekształcany chemicznie w PABA (kwas para-aminobenzoesowy), czyli metabolit pośredni. Kluczowym etapem tego eksperymentu było tzw. przegrupowanie Lossena, które – ku zaskoczeniu naukowców – może przebiegać w komórce E. coli dzięki obecności fosforanów, bez uszkadzania bakterii. Odkrycie to umożliwiło dalsze modyfikacje genetyczne bakterii, tak by syntetyzowały paracetamol bez potrzeby użycia toksycznych chemikaliów.

Jak bakterie zaczęły „jeść” plastik?

Proces opiera się na blokowaniu naturalnej syntezy PABA w bakteriach oraz wykorzystaniu substratów pochodzących z rozkładu plastiku, a następnie przekształceniu ich w paracetamol. Aby lepiej zrozumieć ten mechanizm, najlepiej prześledzić go krok po kroku:

• Naturalnie bakterie E. coli potrafią syntetyzować PABA (kwas para-aminobenzoesowy) – to część ich szlaku syntezy folianów, niezbędnych do życia.
• Badacze zablokowali tę naturalną drogę metaboliczną, czyli usunęli geny, które pozwalały E. coli samodzielnie produkować PABA. W efekcie bakterie mogły przeżyć jedynie wtedy, gdy PABA był dostarczany z zewnątrz.
• Następnie bakteriom dostarczono substrat z przetworzonego plastiku, który przekształca się w PABA (chemicznie lub biologicznie).
• Bakterie, zmuszone do wykorzystania PABA z plastiku, zaczęły go wbudowywać w swój metabolizm – bo tylko wtedy mogły przeżyć.
• Następnym krokiem było wprowadzenie do E. coli dodatkowych genów (pochodzących z grzybów i bakterii glebowych), które umożliwiły przekształcenie PABA w paracetamol — co nie zachodzi naturalnie u E. coli.

E. coli naturalnie wytwarza PABA, a naukowcy celowo blokują ten szlak metaboliczny i zmuszają bakterie do pozyskiwania PABA wyłącznie z pośrednich związków powstałych w wyniku rozkładu plastiku PET.

W optymalnych warunkach udało się osiągnąć wydajność procesu sięgającą aż 92%, a całość trwała mniej niż 24 godziny.

Paracetamol z plastiku – znaczenie środowiskowe i wyzwania

To osiągnięcie stanowi przykład tzw. supracyklingu chemicznego, czyli procesu przetwarzania odpadów w wartościowe produkty, który znacznie wykracza poza zwykły recykling.

Mimo obiecujących wyników badacze przyznają, że wciąż stoją przed nimi wyzwania – przede wszystkim potrzeba stworzenia zintegrowanego systemu, który połączy rozkład plastiku, syntezę chemiczną i procesy biologiczne w jednej, skalowalnej instalacji.

Kiedy paracetamol z plastiku pojawi się aptekach?

Pomimo że metoda pozyskiwania paracetamolu z plastiku nie jest jeszcze gotowa do komercyjnego wdrożenia, należy przyznać, że jej potencjał jest ogromny. Połączenie inżynierii genetycznej, tzw. zielonej chemii i troski o środowisko daje nadzieję na bardziej zrównoważoną przyszłość – w której plastik nie będzie problemem, a surowcem.

Paracetamol – jakie ma właściwości?

Paracetamol (acetaminofen) to jeden z najpopularniejszych leków przeciwbólowych i przeciwgorączkowych. Tradycyjnie wytwarzany jest w procesie acetylacji p-aminofenolu z użyciem bezwodnika octowego. Wykazuje skuteczność w łagodzeniu m.in. bólów głowy, mięśniowych, menstruacyjnych, zębów oraz w obniżaniu gorączki. Paracetamol jest ceniony za niski profil działań niepożądanych i dostępność bez recepty.

Paracetamol z plastiku – podsumowanie

Naukowcy z Edynburga opracowali innowacyjną metodę wykorzystującą genetycznie zmodyfikowane bakterie E. coli do przekształcania odpadów plastikowych PET w paracetamol, co może zrewolucjonizować produkcję leków i recykling plastiku.

Proces ten opiera się na blokowaniu naturalnej syntezy PABA w bakteriach oraz wykorzystaniu substratów pochodzących z rozkładu plastiku, a następnie przekształceniu ich w paracetamol.

Ta przełomowa technologia łączy inżynierię genetyczną i zieloną chemię, dzięki czemu oferuje zrównoważone rozwiązanie problemu zanieczyszczenia plastikiem oraz produkcji popularnego leku przeciwbólowego i przeciwgorączkowego.