Ученые из Университета Эдинбурга разработали новаторский метод использования бактерий Escherichia coli (E. coli) для превращения пластиковых отходов в парацетамол — популярное обезболивающее и жаропонижающее средство. Исследование, возглавляемое Ником В. Джонсоном и Стивеном Уоллесом, опубликовано в журнале Nature Chemistry и является первым в мире методом, объединяющим биологию и химию для прямого преобразования пластика в лекарственные препараты.
Процесс начинается с полиэтилентерефталата (ПЭТ), пластика, широко используемого в бутылках и упаковке. Ежегодно в мире образуется более 350 миллионов тонн таких отходов. Ученые сначала преобразуют ПЭТ в вещество, или терефталевую кислоту, которое затем E. coli превращают в пара-аминобензойную кислоту (PABA). Этот ключевой этап включает уникальную химическую реакцию — перегруппировку Лоссена, которая впервые была успешно применена непосредственно в живых бактериальных клетках. Вопреки обычным лабораторным условиям, требующим жестких параметров, эта реакция происходит спонтанно в присутствии бактерий и катализируется фосфатами внутри клеток.
Для дальнейшего преобразования PABA в парацетамол, бактерии E. coli были дополнительно генетически модифицированы. В них были встроены гены от грибов и почвенных бактерий, что позволило им эффективно синтезировать парацетамол. Весь процесс, от пластикового сырья до готового лекарства, занимает менее суток, при этом достигается высокая эффективность выхода продукта — до 92 процентов, или около 90%.
Эта технология обладает значительными экологическими преимуществами. Процесс ферментации, аналогичный пивоварению, протекает при комнатной температуре и практически без выбросов углерода, что делает его более экологичной альтернативой современным методам производства лекарств. Данный метод может одновременно помочь бороться с загрязнением пластиком и способствовать более экологичному и эффективному производству важных медикаментов. Ученые продолжают совершенствовать технологию для подготовки ее к промышленному применению.
