Пластик перетворили на знеболювальне: у лабораторії отримали парацетамол з пляшок
Те, що ми звикли називати відходами, може стати сировиною для ліків
Пластик перетворили на знеболювальне: у лабораторії отримали парацетамол з пляшок / Фото: Freepik
У шотландській лабораторії пластикові пляшки несподівано отримали “друге життя”, адже команда вчених продемонструвала процес, за якого хімічні речовини, виготовлені з пластику, перетворюються на парацетамол. Йдеться про звичайний знеболювальний препарат, активний інгредієнт Тайленолу, який у світі широко застосовують при багатьох больових станах.
Подібна ідея закриває дві базові потреби сучасного світу. По-перше, звісно ж, нас турбує проблема масового пластикового забруднення, а по-друге, великою проблемою є залежність виробництва ліків від нафти. Адже сьогодні більшість промислового парацетамолу починає свій шлях на нафтопереробних заводах, а основні вихідні хімічні речовини отримують саме з нафти. Паралельно виробники щороку випускають близько 120 мільярдів фунтів ПЕТ-пластику.
Пластиком у цій історії є поліетилентерефталат (ПЕТ) – поширений поліестер, який використовують у прозорих пляшках для напоїв та харчових контейнерах. У своїх експериментах дослідники спочатку подрібнювали ПЕТ на пластівці, а потім перетворювали їх на розчинну молекулу. Далі команда створювала штамп кишкової палички (лабораторної E. coli), який не міг самостійно виробляти потрібну для росту сполуку. А оскільки сполука була відсутня в метаболізмі, бактерії могли рости лише за умови, що перетворювали молекулу пластику на поживну речовину, якої їм бракувало.
У новому дослідженні вчені показують, що фосфат усередині E. coli стимулює незвичайну реакцію, яка здатна проходити в неушкоджених живих клітинах. Хіміки називають це біосумісною реакцією, тобто такою, що може відбуватися в клітині, не порушуючи її нормальних функцій. Найнетиповіший крок в основі підходу – це перегрупування Лоссена: хімічний етап, який перетворює кислотні групи на аміни. Результатом стає параамінобензойна кислота (ПАБК) – низькомолекулярна речовина, потрібна бактеріям для виробництва фолієвої кислоти та ДНК.
Щоб “довести” шлях до готового знеболювального, команда додала два гени з грибів та ґрунтових мікробів, аби ПАБК могла перетворюватися на парацетамол уже всередині клітин. Коли цей штамп зустрічався з молекулою пластикової сировини, він спершу отримував ПАБК, а тоді піддавав її дії ферментів і завершував перетворення на парацетамол. За даними команди, за найкращих лабораторних умов шлях від молекули на основі ПЕТ до парацетамолу займав менш як добу ферментації.
Дослідники звертають увагу, що традиційна переробка пластику часто або погіршує якість пляшок, перетворюючи їх на менш цінні матеріали, або спалює їх для отримання енергії, і тоді значна частина хімічного потенціалу втрачається. Натомість підхід зі штучно створеними мікробами демонструє, що фрагменти ПЕТ можна спрямувати у корисні хімічні продукти. У цьому випадку важливо й те, що етап Лоссена не здійснюється ферментом, а він відбувається як реакція всередині культури.
Парацетамол уже входить до Модельного переліку основних лікарських засобів Всесвітньої організації охорони здоров’я, тобто його розглядають як частину базової медичної допомоги. Якби подібні процеси вдалося масштабувати, інгредієнти для цих повсякденних ліків теоретично можна було б отримувати із запасів пластикових відходів, а не зі щойно видобутої нафти. Використання відходів як джерела вуглецю для широко необхідного препарату також могло б зменшити залежність від ланцюгів постачання викопного палива та знизити викиди.
Окремим питанням є масштабування системи від лабораторних колб до промислових реакторів. Інженерам довелося б налагодити постійний потік пластикової сировини, фільтрацію забруднювачів і стабільні умови, сприятливі для клітин. Промислові ферментери, як зазначається, несуть ризики: від температурних градієнтів і обмеження кисню до накопичення побічних продуктів, які можуть зупинити реакцію або вбити культуру. Також компаніям потрібно буде довести регуляторам, що партії парацетамолу, отриманого мікробним шляхом, відповідають суворим стандартам.
До слова, у дослідах використовують нешкідливі лабораторні штами кишкової палички, які утримують у закритому обладнанні, а не організми, призначені для “випуску” в середовище, засіяне пластиком. Парацетамол, отриманий таким шляхом, хімічно ідентичний наявним таблеткам, тому медики оцінюватимуть його за тими ж критеріями. Оскільки одна з ключових реакцій відбувається без ферменту, дослідникам потрібно стежити, щоб за зміни умов у більших реакторах не виникали небажані побічні продукти. Додатковим “запобіжником” автори називають саму конструкцію штучно створених бактерій, адже їхній ріст залежить від поживних речовин на основі пластику, що дає вченим важіль контролю на випадок несподіваних змін.
Якщо ще недавно роботи у нас асоціювалися з прибиранням вдома, то тепер вони виходять на сцену й танцюють не гірше за людей. На концерті китайського співака Ван Літа в Ченду глядачі побачили шоу, де до команди танцюристів приєдналися шість людиноподібних роботів.
Також читайте:
Не пропустіть цікавинки!
Підписуйтесь на наші канали та читайте новини у зручному форматі!
