بازیافت ضایعات پلی‌اتیلن به محصولات متابولیک مفید برای داروسازی

یک تیم تحقیقاتی روش تازه شیمیایی - بیولوژیکی با یک قارچ برای بازیافت بهینه ضایعات پلاستیکی پلی‌اتیلنی و تبدیل آنها به محصولات متابولیکی مفید از لحاظ دارویی ابداع کرده است .

کد خبر: ۵۴۹۱۷۹

تاریخ: ۱۱ آذر ۱۴۰۱ - ۰۹:۱۱

به گزارش گروه علم و آموزش ایران اکونومیست از پایگاه خبری «فیز»، ضایعات پلاستیک یکی از مهم‌ترین مشکلات اکولوژیک و اقتصادی دوران ما است. یک تیم تحقیقاتی اکنون در نشریه Angewandte Chemie یک روش شیمیایی-بیولوژیکی برای بازیافت بهینه (upcycling) ضایعات پلی‌اتیلن معرفی کرده است. در این روش، از برش کاتالیزوری برای ساخت دی‌اسیدهای کربوکسیلیک استفاده می‌شود که بعدا از طریق قارچ مهندسی ژنتیکی شده به محصولات طبیعی مفید از لحاظ دارویی تبدیل می‌شوند.

پلاستیک‌ها بخشی جدانشدنی از زندگی هر روزمره ما هستند. برآوردها حاکی از آن است که تولید جهانی پلاستیک تا سال ۲۰۴۰ به ۱.۱ میلیارد تن در سال خواهد رسید. به همین ترتیب میزان ضایعات نیز در حال افزایش و انباشت در اماکن دفن زباله‌ها و در اقیانوس‌ها است. این ضایعات بطور فزاینده‌ای برای چرخه غذایی و اکوسیستم‌ها تهدیدکننده شده است.

پلی‌اتیلن‌ها (PE) به طور خاص مشکل‌ساز هستند. هر چند که آنها از متداول‌ترین پلاستیک ها به شمار می روند اما فرایندهای محدودی برای بازیافت آنها وجود دارد. همان خصوصیاتی که موجب می‌شود پلی‌اتین سخت و محکم باشد موجب دشوار شدن تجزیه و بازیافت آنها نیز می‌شود. یکی از مشکلات ستون‌ هیدروکربنی آنها است که هیچ «نقطه شکست» خوبی ندارد که بتوان از آنجا پلیمر را به قطعاتی با طول تعریف شده، تکه تکه و جدا کرد. این منجر به ایجاد ترکیبات گسترده‌ای از محصولات با ارزش پایین می‌شود.

اکنون یک تیم به رهبری «تراویس جی. ویلیامز» و «کلی سی.سی. وانگ» در دانشگاه جنوب کالیفرنیا یک روش ترکیبی شیمیایی – بیولوژیک برای بازیافت بهینه ضایعات پلی‌اتیلن به ترکیبات ارزشمند و پیچیده با مزایای دارویی معرفی کرده‌اند.

این تیم در گام اول پلی‌اتیلن را تحت O۲ و به طور کاتالیزوری تبدیل می‌کند تا طیف مختلفی از دی‌اسیدهای کربوکسیلیک (زنجیره‌های هیدروکربنی با دو گروه اسیدی) بسازد. در گام دوم، این مواد به قارچ‌هایی «افزوده» می‌شوند که محصولات طبیعی مفیدی از آنها می‌سازند. این تیم موفق شد این مساله را با استفاده از ضایعات پلی اتیلن واقعی به اثبات برساند.

پس از اینکه پلی‌اتلین جداسازی شد، هرگونه دی‌اسید کربوکسیلیک زنجیره‌کوتاه باید از ترکیب جدا شود زیرا آنها برای قارچ، سمی هستند. اینها موادی هستند که می توان از آنها به عنوان خوراک سنتز برای پلاستیک‌های تجزیه‌پذیر بیولوژیک در کشاورزی استفاده کرد.

قارچ‌ها به سرعت رشد می‌کنند، کاشت آنها ارزان است و در حال حاضر برای تولید داروها، از جمله آنتی‌بیوتیک‌هایی مانند پنی سیلین، کاربرد گسترده‌ای یافته اند. این تیم یک راهبرد قوی برای اصلاح ژنتیکی مسیرهای متابولیک قارچ آسپرژیلوس نیدولانس (A. nidulans) ایجاد کردند تا قارچ محصولات مورد نظر را در مقادیر زیاد بسازد.

به عنوان مثال، آنها محصولات طبیعی آسپربنزالدئید، سیتروویریدین و موتیلین تولید کردند که مواد اولیه داروهایی برای درمان بیماری هایی مانند آلزایمر و سرطان یا داروهای مقابله با باکتری های مقاوم به آنتی بیوتیک هستند. با این راهبرد، مواد فعال زیستی اضافی را می توان از زباله های پلی اتیلن تولید کرد.