Пластик превратили в обезболивающее: в лаборатории получили парацетамол из бутылок
То, что мы привыкли называть отходами, может стать сырьём для лекарств
Пластик превратили в обезболивающее: в лаборатории получили парацетамол из бутылок / Фото: Freepik
В шотландской лаборатории пластиковые бутылки неожиданно получили “вторую жизнь”, ведь команда учёных продемонстрировала процесс, при котором химические вещества, изготовленные из пластика, превращаются в парацетамол. Речь идёт об обычном обезболивающем препарате, активном ингредиенте Тайленола, который в мире широко применяют при многих болевых состояниях.
Подобная идея закрывает две базовые потребности современного мира. Во-первых, конечно же, нас волнует проблема массового пластикового загрязнения, а во-вторых, большой проблемой является зависимость производства лекарств от нефти. Ведь сегодня большинство промышленного парацетамола начинает свой путь на нефтеперерабатывающих заводах, а основные исходные химические вещества получают именно из нефти. Параллельно производители ежегодно выпускают около 120 миллиардов фунтов ПЭТ-пластика.
Пластиком в этой истории является полиэтилентерефталат (ПЭТ) – распространённый полиэстер, который используют в прозрачных бутылках для напитков и пищевых контейнерах. В своих экспериментах исследователи сначала измельчали ПЭТ в хлопья, а затем превращали их в растворимую молекулу. Далее команда создавала штамм кишечной палочки (лабораторной E. coli), который не мог самостоятельно вырабатывать нужное для роста соединение. А поскольку соединение отсутствовало в метаболизме, бактерии могли расти только если превращали молекулу пластика в питательное вещество, которого им не хватало.
В новом исследовании учёные показывают, что фосфат внутри E. coli стимулирует необычную реакцию, которая способна происходить в неповреждённых живых клетках. Химики называют это биосовместимой реакцией, то есть такой, которая может происходить в клетке, не нарушая её нормальных функций. Самый нетипичный шаг в основе подхода – это перегруппировка Лоссена: химический этап, который превращает кислотные группы в амины. Результатом становится парааминобензойная кислота (ПАБК) – низкомолекулярное вещество, необходимое бактериям для производства фолиевой кислоты и ДНК.
Чтобы «довести» путь до готового обезболивающего, команда добавила два гена из грибов и почвенных микроорганизмов, чтобы ПАБК могла превращаться в парацетамол уже внутри клеток. Когда этот штамм встречался с молекулой пластиковой сырья, он сначала получал ПАБК, а затем подвергал её действию ферментов и завершал превращение в парацетамол. По данным команды, при лучших лабораторных условиях путь от молекулы на основе ПЭТ до парацетамола занимал менее суток ферментации.
Исследователи обращают внимание, что традиционная переработка пластика часто либо ухудшает качество бутылок, превращая их в менее ценные материалы, либо сжигает их для получения энергии, и тогда значительная часть химического потенциала теряется. Вместо этого подход с искусственно созданными микробами показывает, что фрагменты ПЭТ можно направить в полезные химические продукты. В этом случае важно и то, что этап Лоссена не осуществляется ферментом, а происходит как реакция внутри культуры.
Парацетамол уже входит в Модельный перечень основных лекарственных средств Всемирной организации здравоохранения, то есть его рассматривают как часть базовой медицинской помощи. Если бы подобные процессы удалось масштабировать, ингредиенты для этих повседневных лекарств теоретически можно было бы получать из запасов пластиковых отходов, а не из только что добытой нефти. Использование отходов в качестве источника углерода для широко необходимого препарата также могло бы снизить зависимость от цепочек поставок ископаемого топлива и уменьшить выбросы.
Отдельным вопросом является масштабирование системы от лабораторных колб до промышленных реакторов. Инженерам пришлось бы наладить постоянный поток пластиковой сырья, фильтрацию загрязнителей и стабильные условия, благоприятные для клеток. Промышленные ферментеры, как отмечается, несут риски: от температурных градиентов и ограничения кислорода до накопления побочных продуктов, которые могут остановить реакцию или убить культуру. Также компаниям нужно будет доказать регуляторам, что партии парацетамола, полученного микробным путём, соответствуют строгим стандартам.
К слову, в опытах используют безвредные лабораторные штаммы кишечной палочки, которые содержат в закрытом оборудовании, а не организмы, предназначенные для “выпуска” в среду, засорённую пластиком. Парацетамол, полученный таким способом, химически идентичен имеющимся таблеткам, поэтому медики будут оценивать его по тем же критериям. Поскольку одна из ключевых реакций происходит без фермента, исследователям нужно следить, чтобы при изменении условий в больших реакторах не возникали нежелательные побочные продукты. Дополнительным «предохранителем» авторы называют саму конструкцию искусственно созданных бактерий, ведь их рост зависит от питательных веществ на основе пластика, что даёт учёным рычаг контроля на случай неожиданных изменений.
Если ещё недавно роботы у нас ассоциировались с уборкой дома, то теперь они выходят на сцену и танцуют не хуже людей. На концерте китайского певца Ван Лита в Чэнду зрители увидели шоу, где к команде танцоров присоединились шесть гуманоидных роботов.
Также читайте:
Не пропустите интересное!
Подписывайтесь на наши каналы и читайте новости в удобном формате!
