پلاستیک یکی از پرکاربردترین مواد در صنایع مختلف است، اما تولید آن به روش‌های معمول وابسته به منابع فسیلی، اثرات زیست‌محیطی زیادی دارد. در سال ۲۰۲۲، حدود ۴۰۰ میلیون تن پلاستیک در سراسر جهان تولید شد که عمدتاً از طریق فرایندهای شیمیایی مبتنی بر نفت خام انجام می‌شود. در مقابل، استفاده از میکروارگانیسم‌ها برای تولید پلیمرهای زیست‌سازگار روشی نوین است که می‌تواند به کاهش آلودگی‌های پلاستیکی کمک کند.

برخی از موجودات زنده به‌طور طبیعی قادر به تولید پلیمرهایی مانند DNA، RNA و سلولز هستند. اما تنها در سال‌های اخیر، توجه دانشمندان به استفاده از این توانایی زیستی برای تولید پلاستیک‌های کاربردی جلب شده است.

سانگ یوپ لی و همکارانش از یک روش مهندسی زیستی برای تولید پلیمرهای پلی(استر-آمید) PEA استفاده کرده‌اند. آن‌ها با بهره‌گیری از آنزیم‌هایی که در باکتری اشریشیا کلی (E. coli) تولید شده‌اند، ترکیبی از شش نوع اسید آمینه و چند نوع اسید هیدروکسی را برای ایجاد این پلیمر به کار بردند. سپس، برای بهینه‌سازی این روش، گلوکز را به عنوان ماده اولیه برای تولید این پلیمرها در داخل سلول‌های باکتریایی مورد استفاده قرار دادند.

باکتری اشرشیا کُلی یا به اختصار E.coli نوعی باسیل گرم منفی بی‌هوازی اختیاری و میله‌ای‌شکل است که به‌طور شایع در روده جانوران خون‌گرم وجود دارد.

برای بررسی امکان‌پذیری این روش در مقیاس صنعتی، پژوهشگران توانستند حدود ۵۵ گرم پلیمر PEA را در هر لیتر از یک زیست‌راکتور بزرگ تولید کنند. آن‌ها همچنین ویژگی‌های فیزیکی، حرارتی و مکانیکی این پلیمر را آزمایش کردند و دریافتند که خواص آن قابل مقایسه با پلی‌اتیلن با چگالی بالا (HDPE) است که یکی از پرمصرف‌ترین پلاستیک‌های رایج محسوب می‌شود. این نتایج نشان می‌دهند که PEA ها می‌توانند به عنوان جایگزینی پایدار برای پلاستیک‌های متداول به کار روند.

یکی از مهم‌ترین مزیت‌های این روش جدید، انعطاف‌پذیری آن در تولید طیف گسترده‌ای از پلیمرهای PEA با ویژگی‌های متنوع است. علاوه بر این، استفاده از میکروارگانیسم‌ها برای تولید این مواد، رویکردی پایدارتر نسبت به روش‌های شیمیایی سنتی ارائه می‌دهد، زیرا از منابع تجدیدپذیر استفاده کرده و فرآیندهای تولید را با آلودگی کمتر همراه می‌کند.

این پژوهش در نشریه Nature Chemical Biology منتشر شده است و نشان می‌دهد که چگونه می‌توان از سیستم‌های زیستی مهندسی‌شده برای توسعه مواد جدید و سازگار با محیط‌زیست بهره برد. نتایج این تحقیق می‌توانند راه را برای کاهش وابستگی به پلاستیک‌های نفتی و حرکت به سمت تولید پایدارتر هموار کنند.