塑料垃圾是我們這個(gè)時(shí)代最重要的生態(tài)和經(jīng)濟(jì)問題之一。在Angewandte Chemie雜志上，一個(gè)研究小組現(xiàn)在介紹了一種用于升級(jí)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(jì)，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(jìn)入垃圾填埋場(chǎng)或海洋。這種浪費(fèi)對(duì)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(jiān)韌和有用的相同特性阻礙了它們的降解和回收。一個(gè)問題是它們的碳?xì)浠衔镏麈?，它沒有很好的“斷裂點(diǎn)”來將聚合物分裂成規(guī)定長度的片段。這導(dǎo)致低價(jià)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(tuán)隊(duì)現(xiàn)在引入了一種化學(xué)-生物相結(jié)合的方法來升級(jí)回收 PE 廢物轉(zhuǎn)化為具有藥理學(xué)意義的有價(jià)值且復(fù)雜的化合物。第一步，該團(tuán)隊(duì)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(gè)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(tuán)隊(duì)能夠使用來自北太平洋環(huán)流的實(shí)際 PE 廢物來證明這一點(diǎn)。
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?yàn)樗鼈儗?duì)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(gè)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(tuán)隊(duì)開發(fā)了一種強(qiáng)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(xì)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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