Per la prima volta batteri producono plastiche simili al PET

Roma – Un gruppo di batteri ha dimostrato di poter produrre, per la prima volta, polimeri contenenti strutture a forma di anello, che rendono le materie plastiche più rigide e termicamente stabili, simili al PET. Lo rivela uno studio guidato da Sang Yup Lee, chimico e biomolecolare ingegnere presso l’Istituto coreano avanzato di scienza e tecnologia, pubblicato sulla rivista Cell Press Trends in Biotechnology. Bioingegneri in tutto il mondo hanno lavorato per creare microbi che producono plastica che potrebbe sostituire l’industria della plastica a base di petrolio. Ora, i ricercatori coreani hanno superato un ostacolo importante: far sì che i batteri producano polimeri stabili simili alla plastica. Poiché queste molecole sono generalmente tossiche per i microrganismi, i ricercatori hanno dovuto costruire una nuova via metabolica che consentisse ai batteri E. coli di produrre e tollerare l’accumulo del polimero e dei mattoni costituenti. Il polimero risultante è biodegradabile e possiede proprietà fisiche che potrebbero prestarlo per applicazioni biomediche come la somministrazione di farmaci, sebbene siano necessarie ulteriori ricerche. “Penso che la bio-produzione sarà una chiave per il successo di mitigazione del cambiamento climatico e della crisi globale plastica,” ha detto Lee, autore senior dello studio. “Dobbiamo collaborare a livello internazionale per promuovere la produzione bio-based in modo da poter garantire un ambiente migliore per il nostro futuro”, ha continuato Lee. “La maggior parte delle materie plastiche utilizzate per il confezionamento e l’industria contiene strutture “aromatiche” di tipo anulare, come ad esempio PET e polistirene”, ha evidenziato Lee. “Studi precedenti sono riusciti a creare microbi che possono produrre polimeri composti da monomeri aromatici e alifatici, non simili ad anelli, alternati, ma questa è la prima volta che i microbi hanno prodotto polimeri composti interamente da monomeri con catene laterali aromatiche”, ha sottolineato Lee. Per fare questo, i ricercatori hanno costruito in primo luogo una via metabolica nuova ricombinando gli enzimi da altri microrganismi che hanno permesso ai batteri di produrre un monomero aromatico, chiamato phenyllactate. In seguito, hanno utilizzato simulazioni al computer per creare un enzima polimerasi che potesse assemblare efficacemente questi blocchi di costruzione del fenillactato in un polimero. “Questo enzima può sintetizzare il polimero in modo più efficiente di qualsiasi altro enzimo disponibile in natura”, ha spiegato Lee. Dopo aver ottimizzato la via metabolica dei batteri e l’enzima polimerasi, i ricercatori hanno coltivato i microbi in vasche di fermentazione da 6,6 L. Il ceppo finale era in grado di produrre 12,3 g/L del polimero (poli(D fenil lattato)). Per commercializzare il prodotto, i ricercatori intendono aumentare la resa ad almeno 100 g/L. “In base alle sue proprietà, riteniamo che questo polimero dovrebbe essere adatto in particolare per la somministrazione di farmaci”, ha affermato Lee. “Non è abbastanza forte come un PET, soprattutto a causa del peso molecolare inferiore”, ha aggiunto Lee. In futuro i ricercatori intendono sviluppare ulteriori tipi di monomeri aromatici e polimeri con varie proprietà chimiche e fisiche, ad esempio polimeri con il peso molecolare più elevato richiesto per le applicazioni industriali. Stanno anche lavorando per ottimizzare ulteriormente il loro metodo in modo che possa essere esteso. “Se ci impegniamo di più per aumentare la resa, questo metodo potrebbe essere commercializzato su scala più ampia”, ha dichiarato Lee. “Stiamo lavorando per migliorare l’efficienza del nostro processo di produzione e il processo di recupero, in modo da poter purificare economicamente i polimeri che produciamo”, ha concluso Lee. (30Science.com)