微生物的魔力：施加基因调整可释放出卓越的生物塑料
经过改造的细菌可以生产一种塑料改性剂，这种改性剂能使可再生塑料更易于加工、更耐断裂，甚至在海水中也能高度生物降解。神户大学的这项研发成果为工业规模的可调材料生产提供了一个平台，这种材料具有将塑料工业变为绿色工业的巨大潜力。
添加了超高分子量 LAHB 的乳酸断裂棒（左）在断裂面上出现明显的白色变色，这是增韧材料发生塑性变形的迹象。而纯聚乳酸（右图）则不会出现这种白化现象，这是材料变脆的标志。资料来源：Sangho Koh
塑料是我们文明的标志。它是一系列可塑性极强（因此而得名）、用途广泛且经久耐用的材料，其中大多数在自然界中具有持久性，因此也是一个重要的污染源。此外，许多塑料是用原油生产的，而原油是一种不可再生资源。全世界的工程师和研究人员都在寻找替代品，但目前还没有发现一种替代品既具有传统塑料的优点，又能避免传统塑料的问题。最有前途的替代品之一是聚乳酸，它可以从植物中生产，但质地较脆，降解性差。
为了克服这些困难，神户大学田口诚一教授的生物工程师与可生物降解聚合物制造公司Kaneka Corporation决定将聚乳酸与另一种名为LAHB的生物塑料混合。不过，为了生产 LAHB，他们需要通过添加新基因和删除干扰基因，系统地操纵生物体的基因组，从而改造出一株能自然产生前体的细菌。
工业生产需要很高的熔体张力，这可以通过材料在升温时的下垂程度来体现。添加了 LAHB 的聚乳酸（左图）比纯聚乳酸（右图）的下垂程度要小得多，这证明它是一种更好的可加工材料。资料来源：Sangho Koh
现在，他们在科学杂志《ACS 可持续化学与工程》上报告说，他们可以创造出一种细菌塑料工厂，只用葡萄糖作为原料，就能生产出大量的 LAHB 链。此外，他们还表明，通过修改基因组，他们可以控制 LAHB 链的长度，从而控制塑料的性能。因此，他们能够生产出比传统方法长十倍的 LAHB 链，他们称之为"超高分子量 LAHB"。
最重要的是，通过在聚乳酸中加入这种前所未有的长度的 LAHB，他们可以制造出一种材料，这种材料具有研究人员所追求的所有特性。与纯聚乳酸相比，这种高度透明的塑料具有更好的成型性和抗冲击性，而且在海水中一周内就能生物降解。田口对这一成果的评价是："通过将聚乳酸与 LAHB 混合，聚乳酸的多种问题可以一举克服，这种改性材料有望成为一种环境可持续的生物塑料，满足物理坚固性和生物降解性这两个相互矛盾的需求。"
在乳酸中加入超高分子量的 LAHB 后产生的材料是一种高度透明的塑料：在印有"PLA/LAHB"字样的纸张前，几乎看不到圆形圆盘。资料来源：Sangho Koh
然而，神户大学的生物工程师们的梦想更大。他们在这项工作中使用的细菌菌株原则上可以使用二氧化碳作为原料。这样就有可能直接从温室气体中合成有用的塑料。田口解释说："通过多个项目的协同作用，我们的目标是实现一种生物制造技术，将微生物生产和材料开发有效地联系起来。"
编译自:ScitechDaily
