从塑料垃圾中提取新药

科学家表示，塑料垃圾是我们这个时代最重要的生态和经济问题之一。在AngewandteChemie杂志上，一个研究小组现在介绍了一种用于回收聚乙烯废物的化学-生物学方法：催化裂解用于制造羧酸二酸，随后通过基因工程真菌将其转化为具有药理作用的天然产物。

塑料是我们日常生活中不可避免的一部分。据估计，到2040年全球产量将增至每年11亿吨。相应地，废物量正在增加并最终进入垃圾填埋场或海洋。这种浪费对食物供应和生态系统的威胁越来越大。聚乙烯或PE尤其成问题。虽然它们是最常见的塑料，但回收过程有限。

使PE坚韧和有用的相同特性阻碍了它们的降解和回收。一个问题是它们的碳氢化合物主链，它没有很好的“断点”来将聚合物分裂成规定长度的片段。这导致低价值产品的广泛混合。

现在，一个由美国国家科学基金会部分支持并由南加州大学的TravisWilliams和ClayWang以及堪萨斯大学的BerlOakley领导的团队引入了一种化学-生物相结合的方法，将PE废物升级为有价值的和具有药理学意义的复杂化合物。

第一步，该团队在O2下催化转化PE以制造各种羧酸二酸，即具有两个酸基的烃链。在第二步中，这些被“喂”给真菌，从中制造有用的天然产品。该团队使用来自北太平洋环流的实际PE废物证明了这一点。

PE分离后，任何短链羧酸二酸都必须从混合物中分离出来，因为它们对真菌有毒。例如，这些可用作合成可生物降解塑料的原料。具有超过10个碳原子的较长链二酸可用于喂养构巢曲霉真菌培养物。真菌生长速度快，培养成本低，并且已经广泛用于生产药物，包括青霉素等抗生素。

该团队开发了一种强有力的策略来遗传修饰构巢曲霉的代谢途径，使真菌能够高产地合成所需的产物。作为示例物质，他们生产了asperbenzaldehyde、citreoviridin和mutilin天然产物，这些天然产物是寻找治疗阿尔茨海默氏症和癌症等疾病的药物或抗抗生素细菌的药物的起始材料。科学家们说，通过这种策略，可以从PE废物中产生更多的生物活性物质。

“塑料废物问题需要创新的解决方案，”NSF化学部的项目主管GeorgeRichter-Addo说。“化学研究人员正在探索将塑料废物转化为有用产品的新方法。”

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