‘Nylon’ forte e flexível foi produzido por bactérias projetadas pela primeira vez

Pesquisadores modificaram geneticamente micróbios, para produzir um plástico forte e flexível, semelhante ao náilon pela primeira vez.

Bactérias já foram usadas no passado para gerar poliésteres como os poli-hidroxialcanoatos (PHAs), mas plásticos semelhantes ao náilon, como os usados ​​na fabricação de roupas e calçados, têm sido difíceis de criar, relatam os autores na Nature Chemical Biology.

“O trabalho é lindo”, diz Colin Scott, chefe de engenharia de enzimas da Uluu, uma empresa sediada em Perth, Austrália, que usa micróbios para produzir PHAs compostáveis, ​​a partir de algas marinhas.

Cerca de 400 milhões de toneladas de resíduos plásticos não degradáveis, feitos ​​à base de petróleo e microplásticos, são produzidos a cada ano globalmente, colocando em risco a vida selvagem, a saúde humana e o planeta. “Este trabalho realmente destaca o quanto a biologia pode fazer para ajudar a resolver esta crise”, diz Scott.

Hackeando a natureza

As bactérias produzem polímeros naturalmente, para armazenar nutrientes em tempos de escassez, mas usar bactérias para criar um plástico semelhante ao náilon é desafiador, porque não há enzimas naturais que criem esse tipo de polímero, diz o coautor Sang Yup Lee, engenheiro biomolecular do Instituto Avançado de Ciência e Tecnologia da Coreia em Daejeon, Coreia do Sul.

Para resolver esse problema, os pesquisadores modificaram genes codificadores de enzimas de uma variedade de espécies bacterianas, e os inseriram como loops de DNA, chamados de plasmídeos, em Escherichia coli, uma bactéria frequentemente usada para trabalho de prova de conceito.

Esses genes então codificaram várias enzimas novas na natureza, que poderiam ligar cadeias de moléculas, para criar polímeros. O produto final foi um bioplástico chamado poli(éster amida), ou PEA, que consistia principalmente de poliéster, com algumas ligações amida, semelhantes ao náilon.

O náilon é um polímero contendo 100% de ligação amida, então ainda há um longo caminho a percorrer, antes que as bactérias possam imitar adequadamente esse tipo de plástico, diz Yup Lee.

Os testes revelaram que um tipo de PEA tinha propriedades físicas, térmicas e mecânicas, comparáveis ​​às do polietileno, um dos plásticos comerciais mais amplamente usados no mundo.

Mas Seiichi Taguchi, engenheiro de bioprodução na Universidade de Kobe, no Japão, diz que é improvável que o plástico seja tão forte quanto o polietileno, devido à baixa frequência em que os aminoácidos foram incorporados aos polímeros. E adicionar um aminoácido a um polímero, geralmente leva ao término da cadeia, criando polímeros atrofiados com baixos pesos moleculares, diz ele.

Potencialmente comercial?

Adam Feist, bioengenheiro da Universidade da Califórnia, San Diego, diz que um aspecto fascinante do estudo, é que as células projetadas, essencialmente se enchem com o polímero. A capacidade natural das bactérias de armazenar energia e carbono, foi alavancada para produzir grandes quantidades de polímeros desejáveis, diz ele.

Usando um grande biorreator, a equipe gerou cerca de 54 gramas por litro de PEA, sugerindo que a produção poderia ser ampliada. No entanto, ainda há muitos obstáculos a serem superados, antes que esse experimento de laboratório, possa ser traduzido em um processo industrial.

Como esses polímeros PEA são volumosos, eles não conseguem se mover através das paredes celulares; a bactéria E. coli precisa ser esmagada para liberá-los. Um processo de purificação é então necessário, antes que o produto possa ser processado em filmes ou pellets.

“Atualmente, nossa rota microbiana é mais cara do que os plásticos derivados do petróleo”, diz Yup Lee. No entanto, com mais otimização, ele diz, “prevemos uma redução gradual nos custos de produção”.

Referente ao artigo publicado em Nature

Créditos da imagem: Freepik / kjpargeter

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