将聚乙烯废料升级回收成具有药理作用的天然产品

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Angewandte Chemie杂志上，一个研究小组现在介绍了一种用于升级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，废物量也在增加，最终进入垃圾填埋场或海洋。这种浪费对我们的食物供应和生态系统的威胁越来越大。聚乙烯 (PE) 尤其成问题。尽管它们是最常见的塑料，但可用的回收流程有限。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“断裂点”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。

由南加州大学(加利福尼亚州洛杉矶)的 Travis J. Williams 和 Clay CC Wang 以及堪萨斯大学(堪萨斯州劳伦斯)的 Berl Oakley 领导的团队现在引入了一种化学-生物相结合的方法来升级回收 PE 废物转化为具有药理学意义的有价值且复杂的化合物。第一步，该团队在 O 2下催化转化 PE以制造各种不同的羧酸二酸(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。该团队能够使用来自北太平洋环流的实际 PE 废物来证明这一点。

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，这些可用作合成农业用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高产合成所需产物。作为示例物质，他们生产了 asperbenzaldehyde、citreoviridin 和 mutulin 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。通过这种策略，可以从 PE 废物中产生更多的其他生物活性物质。

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