Пластиковые отходы - одна из наиболее значимых экологических и экономических проблем современности. В журнале Angewandte Chemie исследовательская группа представила химико–биологический метод переработки отходов полиэтилена: каталитическое расщепление используется для получения карбоновых кислот, которые впоследствии превращаются в фармакологически полезные натуральные продукты с помощью генно-инженерных грибов.

Пластмассы - неизбежная часть нашей повседневной жизни. По оценкам, к 2040 году мировое производство вырастет до 1,1 миллиарда тонн в год. Соответственно, количество отходов растет и в конечном итоге оказывается на свалках или в океанах. Эти отходы все больше угрожают нашим запасам продовольствия и экосистемам.

Полиэтилены (ПЭ) представляют особую проблему. Несмотря на то, что они являются наиболее распространенными пластмассами, существует ограниченное количество доступных способов переработки. Те же свойства, которые делают ПЭ жесткими и полезными, препятствуют их разложению и вторичной переработке. Одной из проблем является их углеводородная основа, которая не имеет хорошей "точки разрыва", при которой полимер можно было бы разделить на куски определенной длины. Это приводит к широкому ассортименту малоценных продуктов.

Команда, возглавляемая Трэвисом Дж. Уильямсом и Клеем К. К. Вангом из Университета Южной Калифорнии (Лос–Анджелес, Калифорния) и Берлом Оукли из Университета Канзаса (Лоуренс, Калифорния), в настоящее время внедрила комбинированный химико-биологический метод переработки отходов PE в ценные и сложные соединения, представляющие фармакологический интерес.

На первом этапе команда каталитически преобразует PE в O2 с получением широкого спектра различных карбоновых кислот (углеводородных цепей с двумя кислотными группами). На втором этапе они "скармливаются" грибам, которые делают из них полезные натуральные продукты. Команда смогла продемонстрировать это, используя реальные полиэтиленовые отходы из Северного тихоокеанского круговорота.

После расщепления полиэтилена любые короткоцепочечные карбоновые кислоты должны быть отделены от смеси, так как они токсичны для грибов. Они могут быть использованы в качестве сырья для синтеза биоразлагаемых пластмасс, например, для сельского хозяйства. Двухкислоты с более чем десятью атомами углерода с более длинной цепью можно использовать для подкормки культур грибов Aspergillus nidulans.

Грибы быстро растут, их выращивание недорого, и они уже широко используются для производства лекарств, включая антибиотики, такие как пенициллин. Команда разработала надежную стратегию генетической модификации метаболических путей A. nidulans таким образом, чтобы гриб синтезировал желаемые продукты с высоким выходом.

В качестве примеров веществ они произвели натуральные продукты аспербензальдегид, цитреовиридин и мутилин, которые являются исходным материалом для поиска лекарств для лечения таких заболеваний, как болезнь Альцгеймера и рак, или средств против устойчивых к антибиотикам бактерий. С помощью этой стратегии из полиэтиленовых отходов можно было бы получать широкий спектр дополнительных биологически активных веществ.