Cercetătorii de la Universitatea din Edinburgh au trecut testul de concept care pune bazele modului în care „biotehnologia poate oferi o alternativă mai curată în producția de paracetamol”.
Cuprins
Bacteria Escherichia coli poate transforma o moleculă derivată dintr-o sticlă de plastic uzată în paracetamol. Aceasta este concluzia unui articol publicat astăzi în revista Nature Chemistry. Este vorba de o nouă utilizare pentru unul dintre agenții patogeni care stau la baza infecțiilor urinare și gastrointestinale frecvente și rezistente.
Acum aproape un deceniu, o echipă de oameni de știință de la Institutul de Tehnologie din Kyoto (Japonia) a utilizat bacteria pentru a digera și asimila plasticul. Aceasta înseamnă că ar putea trăi hrănindu-se cu PET (polietilen tereftalat), unul dintre cele mai utilizate materiale plastice din industria alimentară pentru ambalarea apei minerale, a băuturilor răcoritoare, a uleiurilor sau a produselor farmaceutice, printre altele.
Acum, cercetările conduse de Stephen Wallace și echipa sa de experți de la Universitatea din Edinburgh indică o strategie nouă și posibilă pentru a transforma deșeurile plastice într-un produs util într-un mod durabil. Profesorul de biotehnologie chimică a declarat pentru EL MUNDO că această descoperire a fost întâmplătoare. „Obiectivul nostru inițial era să vedem dacă putem determina bacteriile să realizeze o reacție chimică numită reordonare Lossen, o reacție care nu a mai fost observată până acum în natură. Spre surprinderea noastră, bacteriile nu numai că au putut să o realizeze, dar au făcut-o extraordinar de bine în interiorul celulelor lor”.
După acest pas, au făcut următorul: „Această descoperire a ridicat o întrebare mai importantă: până unde am putea ajunge? Ce utilitate ar putea avea această nouă capacitate? Transformarea deșeurilor plastice în substanțe chimice valoroase, precum paracetamolul, ni s-a părut un pas important și emoționant”, asigură Wallace.
Au descoperit, de asemenea, că această moleculă derivată din plastic poate fi utilizată ca materie primă pentru producerea paracetamolului. „Procesul este surprinzător de simplu: se desfășoară în apă, la temperaturi scăzute, și se finalizează în 24 de ore. În ciuda simplității sale, este foarte eficient, deoarece produce paracetamol cu un randament de 92%”, explică profesorul de biotehnologie chimică.
Cum au transformat plasticul dintr-o sticlă în paracetamol?
Ceea ce a reușit această echipă este să descopere că în celulele vii poate avea loc un tip de reacție chimică numită reordonare Lossen, care este catalizată de fosfatul din interiorul bacteriei Escherichia coli. Această reacție chimică produce un tip de compus organic care conține azot, esențial pentru metabolismul celular. Autorii au utilizat metode chimice pentru a degrada o sticlă de plastic din polietilen tereftalat (PET) în scopul de a produce molecula de pornire pentru reacția chimică și de a demonstra că metabolismul celular poate acționa asupra acestei molecule derivate din plastic.
Sinteza realizată prin reacția chimică menționată a avut loc pornind de la o sticlă aruncată și a fost incorporată metabolic pentru a genera biomasă și a controla biotransformările celulelor întregi, detaliază autorii în publicație. Obținerea paracetamolului prin această cale biosintetică demonstrează producția acestui medicament esențial din deșeuri plastice printr-o strategie suplimentară și durabilă, care se adaugă la sinteza chimică sau biologică actuală.
Aceste pași au fost posibili datorită ingineriei metabolice, care „este știința care constă în reproiectarea chimiei interne a unei celule – metabolismul acesteia – pentru ca ea să poată îndeplini noi sarcini sau să producă compuși valoroși”, explică Wallace. Acest expert subliniază că „este ca și cum ai reprograma o placă de circuite biologice”.
În contextul producției chimice, Wallace clarifică că este vorba de „proiectarea microorganismelor, cum ar fi bacteriile, pentru a fermenta ingrediente durabile – cum ar fi zaharuri sau deșeuri – și a le transforma în substanțe chimice de uz cotidian, de la medicamente precum paracetamolul până la ingrediente pentru plastic. Este o alternativă mai ecologică la producția tradițională, care depinde adesea de combustibilii fosili”.
Cu toate acestea, această descoperire nu oferă o soluție pentru utilizarea sticlelor din containerul galben în producerea de paracetamol gata de administrare pe termen scurt. „Mai este mult până acolo”, regretă Wallace. Deocamdată, „munca noastră este doar o dovadă a conceptului și s-a realizat doar la scară mică. Lucrăm pentru a extinde procesul și a produce cantități mai mari de paracetamol”.
Prin urmare, odată ce acest test de concept va fi aprobat cu succes, următorul pas ar fi testele clinice pe oameni, așa cum se face cu orice alt medicament. „Odată ce vom putea produce cantități mari, va fi esențial să trecem de complexul proces de reglementare [procesele de reglementare impuse de agențiile de medicamente], care include teste de siguranță și calitate, înainte de orice utilizare clinică”.
Pentru Wallace, „acesta este doar începutul”. „Majoritatea oamenilor nu știu că paracetamolul este fabricat în prezent din combustibili fosili prin procese industriale care emit gaze cu efect de seră. Ceea ce am demonstrat noi este că biotehnologia poate oferi o alternativă mai curată, nu numai producând paracetamol în condiții blânde și ecologice, ci și contribuind la descompunerea deșeurilor plastice în acest proces. Dacă putem transforma plasticul în medicamente, se deschide ușa către tot felul de posibilități pentru fabricarea durabilă a produselor chimice”, concluzionează el.
Soluții durabile pentru situații extreme
Problema deșeurilor din plastic este din ce în ce mai gravă, iar dezvoltarea de metode durabile de reciclare a acestora rămâne o prioritate. Ingineria metabolică, care utilizează rețeaua de reacții chimice utilizate într-o celulă biologică pentru a produce molecule dorite, poate fi combinată cu chimia organică pentru a crea noi molecule mici. Cu toate acestea, nu este clar dacă toate aceste reacții pot fi combinate pentru a transforma plasticul într-un produs util.
Cu aceste rezultate, se poate deja căuta un sens pentru aceste procese și ar putea fi primul caz de producere a paracetamolului din Escherichia coli folosind un produs rezidual. „În cercetările viitoare s-ar putea studia modul în care alte tipuri de bacterii sau plastice pot genera produse utile”, concluzionează autorii.
