Tin tứcNghiên cứu được công bố trên tạp chí Nature Chemistry.
Các nhà khoa học đã phát hiện rằng, vi khuẩn E. coli biến đổi gen có thể được dùng để tạo ra paracetamol (hay còn gọi là acetaminophen) từ vật liệu trung gian được tổng hợp trong phòng thí nghiệm từ chai nhựa.
Giáo sư Stephen Wallace, tác giả chính của nghiên cứu tại Đại học Edinburgh, cho biết, hiện vẫn còn ít người biết rằng paracetamol được sản xuất từ dầu mỏ. Công nghệ này cho thấy, lần đầu tiên, chúng ta có thể kết hợp hóa học và sinh học để tạo ra paracetamol theo cách bền vững hơn, đồng thời góp phần làm sạch rác thải nhựa trong môi trường.
Vi khuẩn Escherichia coli (E. coli) nuôi cấy trên đĩa petri. - Ảnh: stock.adobe.com.
Các nhà nghiên cứu cho biết, họ đã phát hiện ra một loại phản ứng hóa học mang tên “sắp xếp lại Lossen”– vốn chưa từng được quan sát thấy trong tự nhiên – có khả năng tương thích sinh học, tức là có thể xảy ra trong môi trường sống mà không gây hại đến tế bào.
Nhóm nghiên cứu khám phá ra điều này khi sử dụng phương pháp hóa học bền vững để chuyển hóa polyethylene terephthalate (PET), loại nhựa phổ biến dùng trong bao bì thực phẩm và chai nước, thành một vật liệu mới.
Khi ủ loại vật liệu này với một chủng vi khuẩn E. coli vô hại, họ phát hiện rằng, chúng được chuyển hóa thành một chất gọi là PABA – tiền chất dùng trong sản xuất paracetamol, thông qua cơ chế phản ứng được cho là có liên quan đến “sự sắp xếp lại Lossen”.
Điều đáng chú ý là phản ứng “sắp xếp lại Lossen”, vốn thường yêu cầu điều kiện khắt khe trong phòng thí nghiệm, lại xảy ra một cách tự phát khi có mặt vi khuẩn E. coli. Nhóm nghiên cứu phát hiện, chính phosphate bên trong tế bào vi khuẩn đã đóng vai trò như một chất xúc tác cho phản ứng này.
Theo nhóm nghiên cứu, PABA – sản phẩm trung gian của quá trình này – là một hợp chất thiết yếu đối với sự phát triển của vi khuẩn, đặc biệt trong quá trình tổng hợp ADN.
Trong điều kiện bình thường, vi khuẩn có thể tự tổng hợp PABA từ các chất khác. Tuy nhiên, trong thí nghiệm này, vi khuẩn E. coli đã được chỉnh sửa gen để chặn các con đường tổng hợp tự nhiên đó, buộc chúng phải sử dụng nguyên liệu gốc từ nhựa PET để tạo ra PABA.
Tiếp đó, các nhà nghiên cứu đã tiến hành biến đổi gen cho E. coli bằng cách chèn thêm 2 gen – một lấy từ nấm và một từ vi khuẩn trong đất – giúp vi khuẩn có khả năng chuyển hóa PABA thành paracetamol.
Bằng cách sử dụng dạng vi khuẩn E. coli này, các nhà khoa học đã thành công trong việc biến vật liệu có nguồn gốc từ nhựa PET thành paracetamol trong vòng chưa đầy 24 giờ, với lượng phát thải thấp và hiệu suất đạt tới 92%.
Mặc dù vẫn cần thêm nhiều nghiên cứu để có thể ứng dụng quy trình này ở quy mô công nghiệp, nhóm nghiên cứu tin rằng kết quả ban đầu này hoàn toàn khả quan.
Ông Wallace cho biết, đây là lần đầu tiên các nhà khoa học thiết lập được quy trình tổng hợp paracetamol từ rác thải nhựa – điều mà riêng sinh học hay hóa học đều không thể thực hiện được, nhưng trở nên khả thi khi kết hợp cả hai lĩnh vực.
Ông nhận định: “Đây là phương pháp để chúng ta có thể xử lý hoàn toàn rác thải nhựa khỏi môi trường.”
