研究人员改造了吃塑料的细菌制造出多用途蜘蛛丝
超越蜘蛛侠：伦斯勒理工学院的研究人员开发出一种细菌菌株，可以将塑料废物转化为具有多种用途的可生物降解蜘蛛丝。
他们发表在《微生物细胞工厂》上的新研究标志着科学家首次利用细菌将聚乙烯塑料(许多一次性物品中使用的那种塑料)转化为高价值的蛋白质产品。
该产品被研究人员称为“仿生蜘蛛丝”，因为它与蜘蛛用来结网的丝相似，可应用于纺织品、化妆品甚至医药领域。
“蜘蛛丝是大自然的凯夫拉纤维，”化学和生物工程助理教授、领导该项目的 RPI 研究人员之一 Helen Zha 博士说。“它在拉力下的强度几乎与钢一样。然而，它的密度比钢低六倍，因此非常轻。作为一种生物塑料，它具有弹性、坚韧、无毒且可生物降解。”
查说，所有这些特性使其成为未来可再生资源和避免持久塑料污染成为常态的绝佳材料。
塑料袋、水瓶和食品包装等产品中存在的聚乙烯塑料是全球塑料污染的最大来源，并且可能需要 1,000 年以上才能自然降解。只有一小部分聚乙烯塑料被回收，因此研究中使用的细菌可以帮助“升级回收”一些剩余的废物。
研究中使用的铜绿假单胞菌可以自然地消耗聚乙烯作为食物来源。RPI 团队解决了对这种细菌进行改造的挑战，将聚乙烯的碳原子转化为基因编码的丝蛋白。令人惊讶的是，他们发现他们新开发的细菌可以以与生物制造中更常规使用的一些细菌菌株相媲美的丝蛋白产量。
这项创新背后的基本生物过程是人们数千年来所采用的。
“本质上，细菌正在发酵塑料。发酵用于制造和保存各种食物，如奶酪、面包和葡萄酒，在生物化学工业中，它用于制造抗生素、氨基酸和有机酸，”马修斯说Koffas 博士、Dorothy 和 Fred Chau '71 生物催化和代谢工程职业发展星座教授，以及领导该项目的另一位研究员，与 Zha 一起是伦斯勒生物技术和跨学科研究中心的成员。
查说，为了让细菌发酵聚乙烯，首先要对塑料进行“预消化”。就像人类需要将食物切成小块才能使用一样，细菌也很难吃掉包含聚乙烯的长分子链或聚合物。
在这项研究中，查和科法斯与阿贡国家实验室的研究人员合作，他们通过在压力下加热塑料来解聚塑料，产生一种柔软的蜡状物质。接下来，研究小组在烧瓶底部放了一层塑料蜡，作为细菌培养的营养源。这与使用糖作为营养源的典型发酵形成鲜明对比。