Plastik atıklardan yeni ilaçlar
Bilim adamları, plastik atıkların zamanımızın en önemli ekolojik ve ekonomik sorunlarından biri olduğunu söylüyor. dergide uygulamalı Kimyabir araştırma ekibi şimdi polietilen atığını ileri dönüştürmek için kimyasal-biyolojik bir yöntem geliştirdi: Katalitik bölünme, daha sonra genetiği değiştirilmiş mantarlar tarafından farmakolojik olarak yararlı doğal ürünlere dönüştürülen karboksilik diasitleri yapmak için kullanılır.
Plastikler günlük hayatımızın kaçınılmaz bir parçasıdır. Tahminler, dünya çapındaki üretimin 2040 yılına kadar yılda 1,1 milyar tona çıkacağını öngörüyor. Buna bağlı olarak, atık miktarı artıyor ve çöplüklere veya okyanuslara dökülüyor. Bu atık, gıda arzını ve ekosistemleri giderek daha fazla tehdit ediyor. Polietilenler veya PE’ler özellikle sorunludur. En yaygın plastikler olmalarına rağmen sınırlı geri dönüşüm süreçleri mevcuttur.
PE’leri dayanıklı ve kullanışlı yapan aynı özellikler, bozulmalarını ve geri dönüşümlerini engeller. Bir problem, polimeri tanımlanmış uzunluktaki parçalara ayırmak için iyi bir “kırılma noktası” olmayan hidrokarbon omurgalarıdır. Bu, düşük değerli ürünlerin geniş karışımlarına yol açar.
Şimdi, bir takım tarafından kısmen desteklenmektedir. ABD Ulusal Bilim Vakfı ve Güney Kaliforniya Üniversitesi’nden Travis Williams ve Clay Wang ve Kansas Üniversitesi’nden Berl Oakley liderliğinde, PE atıklarını farmakolojik öneme sahip değerli ve karmaşık bileşiklere dönüştürmek için birleşik bir kimyasal-biyolojik yöntem geliştirdi.
İlk adımda ekip, PE’yi O2 altında katalitik olarak dönüştürerek çok çeşitli farklı karboksilik diasitler, iki asit grubuna sahip hidrokarbon zincirleri oluşturur. İkinci bir adımda bunlar, kendilerinden yararlı doğal ürünler yapan mantarlara “beslenir”. Ekip bunu, Kuzey Pasifik girdabından gelen gerçek PE atığını kullanarak göstermeyi başardı.
PE ayrıldıktan sonra, mantarlar için toksik oldukları için kısa zincirli karboksilik diasitler karışımdan ayrılmalıdır. Bunlar, örneğin tarım için biyolojik olarak parçalanabilen plastiklerin sentezi için hammadde olarak kullanılabilir. Ondan fazla karbon atomuna sahip daha uzun zincirli diasitler beslemek için kullanılabilir Aspergillus nidulans mantar kültürleri. Mantarlar hızlı büyürler, yetiştirmeleri ucuzdur ve penisilin gibi antibiyotikler de dahil olmak üzere ilaç üretiminde geniş çapta kullanılmaktadır.
Ekip, metabolik yolları genetik olarak değiştirmek için sağlam bir strateji geliştirdi. A. nidulans böylece mantar istenen ürünleri yüksek verimle sentezler. Örnek madde olarak, Alzheimer ve kanser gibi hastalıkları tedavi etmek için ilaç veya antibiyotiğe dirençli bakterilere karşı ajan arayışında başlangıç malzemeleri olan asperbenzaldehit, sitreoviridin ve mutilin doğal ürünlerini ürettiler. Bilim adamları, bu strateji ile PE atıklarından ek biyoaktif maddelerin üretilebileceğini söylüyor.
NSF’nin Kimya Bölümü’nde program direktörü olan George Richter-Addo, “Plastik atık sorununun yenilikçi çözümlere ihtiyacı var” diyor. “Kimya araştırmacıları, plastik atıkları faydalı ürünlere dönüştürmenin yeni yollarını araştırıyorlar.”