バクテリア改良ポリマーが伝統的プラスチックに代わる熱安定性生分解性素材を提供

Tokyo研究者たちは、プラスチック産業を変革しうる細菌由来のポリマーの開発に進展を見せています。PETやポリスチレンといった従来のプラスチックは、その堅牢さや耐熱性で広く利用されていますが、石油由来であるために環境に悪影響を及ぼします。これに対し、韓国科学技術院の科学者たちは、遺伝子操作された細菌を使って、同様の特性を持つ生分解性ポリマーを開発しました。

この研究の主な成果は以下の通りです：

• E. coliによる芳香族モノマーの生産に向けた新しい代謝経路の創造。
• コンピューターシミュレーションを用いた高効率のポリメラーゼ酵素の設計。
• 生体医療応用に有望な物理特性を持つ生分解性ポリマーの製造。

新しいポリマー、ポリ(D フェニルラクテート)は、そのユニークさで注目されています。これは芳香族モノマーのみを使って作られているためです。以前の方法では、芳香族と脂肪族モノマーを混ぜてポリマーを作る必要がありました。科学者たちは異なる微生物由来の酵素を修飾し、新たな代謝経路を開発しました。この経路により、大腸菌は通常は有害な芳香族化合物を生成し、扱うことが可能になりました。

チームは、コンピュータシミュレーションを活用して、これらの単量体を効率的に組み立てるポリメラーゼ酵素を開発することで、大きな前進を遂げました。自然界の酵素は、このようにうまく機能しません。数多くの調整を経て、改良された細菌は発酵槽で1リットルあたり12.3グラムのポリマーを生産することに成功しました。この生産量は有望ですが、商業的に成り立たせるには1リットルあたり100グラムに達する必要があります。

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このポリマーは体内で分解され、さまざまな温度で安定性を保つため、薬物送達に役立つ可能性があります。この安定性は薬の効果を維持するために重要です。ただし、現在のところ、このポリマーは「工業で使われている標準的なPET」ほどの強度がないため、改良が必要です。

研究チームは、さまざまな化学的および物理的特性を持つポリマーを作るために、さらに多くの種類の芳香族モノマーを開発する計画を立てています。また、生産量の増加と商業利用に向けた回収プロセスの改善も目指しています。これが成功すれば、この方法は多くの石油由来のプラスチックに取って代わり、気候変動の抑制や世界的なプラスチック問題の軽減に貢献する可能性があります。

この研究は、国家研究財団や韓国科学技術情報通信部といった主要な組織の支援を受けており、その大きな影響力を示しています。この手法の成功は、スケーラブルで費用対効果の高いものにするための国際的な協力に依存しています。これらの細菌を利用したポリマーの改良により、より持続可能な製造方法の実現が期待されます。