近年來(lái)，塑料污染已成為全球性的環(huán)境難題，傳統(tǒng)回收方式難以滿(mǎn)足可持續(xù)發(fā)展需要。近日，中國(guó)科學(xué)院天津工業(yè)生物技術(shù)研究所在合成生物技術(shù)領(lǐng)域取得新進(jìn)展，成功破解聚氨酯（PU）塑料生物降解難題，為塑料廢棄物高效回收和循環(huán)利用提供了創(chuàng)新解決方案。
成功解析水解酶晶體結(jié)構(gòu)
與傳統(tǒng)的機(jī)械回收和化學(xué)處理相比，生物酶法降解塑料具有反應(yīng)溫和、碳排放量低、可無(wú)限循環(huán)等優(yōu)勢(shì)，是國(guó)際科研競(jìng)爭(zhēng)熱點(diǎn)。然而，因聚氨酯塑料含有酯鍵、氨基甲酸酯鍵和醚鍵等多種復(fù)雜化學(xué)鍵，其生物降解一直是行業(yè)難題，相關(guān)研究報(bào)道較少。中國(guó)科學(xué)院天津工業(yè)生物技術(shù)研究所結(jié)構(gòu)生物學(xué)平臺(tái)實(shí)驗(yàn)室研究團(tuán)隊(duì)經(jīng)過(guò)多年攻關(guān)，近日成功解析了聚氨酯水解酶的晶體結(jié)構(gòu)，揭示了其高效降解塑料的分子機(jī)制。
據(jù)了解，研究團(tuán)隊(duì)結(jié)合進(jìn)化指導(dǎo)的酶挖掘技術(shù)，成功挖掘了一個(gè)新型聚氨酯解聚酶，通過(guò)實(shí)施結(jié)構(gòu)優(yōu)化和分子改造，開(kāi)發(fā)出性能顯著提升的雙突變體，其中部分突變體對(duì)聚酯型聚氨酯的降解效率比野生型酶提高近11倍，大幅提升了聚氨酯廢料的回收利用率。該研究得到國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、國(guó)家自然科學(xué)基金、中國(guó)科學(xué)院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專(zhuān)項(xiàng)及天津市合成生物技術(shù)創(chuàng)新能力提升行動(dòng)支持。目前，該成果已在國(guó)際學(xué)術(shù)期刊Advanced Science和ACS Catalysis上發(fā)表。
推動(dòng)酶制劑工業(yè)化應(yīng)用
“生物降解技術(shù)是解決塑料污染問(wèn)題的重要方向，我們的研究為聚氨酯塑料規(guī)?；厥仗峁┝诵鹿ぞ?。”中國(guó)科學(xué)院天津工業(yè)生物技術(shù)研究所研究團(tuán)隊(duì)相關(guān)負(fù)責(zé)人表示，“下一步，我們將推動(dòng)酶制劑的工業(yè)化應(yīng)用，讓科研成果更好地服務(wù)社會(huì)。”
據(jù)悉，作為天津港保稅區(qū)重點(diǎn)發(fā)展的戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)，合成生物正成為推動(dòng)綠色低碳循環(huán)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要引擎。近年來(lái)，天津港保稅區(qū)積極布局合成生物產(chǎn)業(yè)，依托中國(guó)科學(xué)院天津工業(yè)生物技術(shù)研究所等科研機(jī)構(gòu)，加速推進(jìn)科技成果轉(zhuǎn)化。此次技術(shù)突破不僅為塑料污染治理提供了新思路，也為天津港保稅區(qū)打造“生物制造+綠色循環(huán)”產(chǎn)業(yè)鏈提供了又一技術(shù)基礎(chǔ)。
