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由于這些分子通常對微生物有毒，因此研究人員必須構建一種新的代謝途徑，使大腸桿菌既能生產聚合物，又能耐受聚合物及其組成構件的積累。

這種聚合物可生物降解，其物理性質可用于藥物輸送等生物醫學應用，但還需要更多的研究。該研究成果于8月21日發表在細胞出版社出版的《生物技術趨勢》雜志上。

"我認為生物制造將是成功緩解氣候變化和全球塑料危機的關鍵，"資深作者、韓國高等科學技術學院化學和生物分子工程師李相邑說。"我們需要開展國際合作，推廣生物制造，這樣才能確保我們的未來有一個更好的環境。"

大多數用于包裝和工業用途的塑料都含有環狀"芳香"結構--例如 PET 和聚苯乙烯。以前的研究已經成功地創造出了能夠生產由芳香族和脂肪族（非環狀）單體交替組成的聚合物的微生物，但這是微生物首次生產出完全由芳香族側鏈單體組成的聚合物。

30 升飼料批量發酵芳香族聚合物。資料來源：Minju Kang 和 Sang Yup Lee

為此，研究人員首先通過重組來自其他微生物的酶，構建了一條新的代謝途徑，使細菌能夠產生一種叫做苯基內酯的芳香族單體。然后，他們利用計算機模擬，設計出了一種聚合酶，這種酶能將這些苯基內酯構件有效地組裝成聚合物。

李說："這種酶比自然界中的任何酶都能更有效地合成聚合物。根據其特性，我們認為這種聚合物尤其適合用于藥物輸送。它的強度不如 PET，主要是因為分子量較低。"

在優化了細菌的代謝途徑和聚合酶后，研究人員在 6.6 升（1.7 加侖）的發酵桶中培養微生物。最終菌株能夠生產 12.3 克/升的聚合物（聚 D 苯基乳酸）。為了將產品商業化，研究人員希望將產量提高到至少 100 克/升。

今后，研究人員計劃開發更多類型的芳香族單體和具有各種化學和物理特性的聚合物--例如，具有工業應用所需的更高分子量的聚合物。他們還在努力進一步優化他們的方法，以便將其推廣開來。

李說："如果我們在提高產量方面投入更多精力，那么這種方法也許就能實現更大規模的商業化。我們正在努力提高生產工藝和回收工藝的效率，以便能夠經濟地提純我們生產的聚合物。"

編譯自/ScitechDaily

DOI: 10.1016/j.tibtech.2024.06.001