P
lastiklerin çevreye verdiği zarar göz önüne alındığında, sürdürülebilir biyoplastiklerin geliştirilmesi giderek daha önemli bir hal alıyor. Son olarak, bilim insanları, Escherichia coli bakterisini genetik mühendislik ile kullanarak, naylon benzeri bir biyoplastik olan poli(ester amid) (
PEA) üretmeyi başardı.
Bakteriler, besinlerin sınırlı olduğu koşullarda, karbon ve enerji rezervleri olarak polimerleri doğal olarak biriktirebilir. Ancak, naylon benzeri plastiklerin biyosentezi için bakterilerin kullanılması, bu özel polimer yapılarını katalize edebilecek doğal enzimlerin eksikliği nedeniyle mümkün olmamıştı.
Bu engeli aşmak için araştırma ekibi bir metabolik mühendislik yaklaşımı uyguladı. Farklı bakteri türlerinden enzim kodlayan genleri modifiye etti ve bu modifiye genleri bir plazmid vektörü aracılığıyla Escherichia coli adlı bir bakteri türüne aktardı. E. coli'ye aktarılan bu biyosentetik yolun ilk adımında, yeni eklenen β-alanin CoA transferaz enzimi, amino asitleri koenzim A (CoA) ile aktive ederek amino asil-CoA türevlerini oluşturuyor. İkinci adımda ise poli-hidroksi-alkanoat sentaz enzimi, bu aktif molekülleri kullanarak poli(ester amid) polimerlerini sentezliyor. Ayrıca, farklı amino asitler kullanılarak çeşitli PEAlar üretilmiş ve bunlar farklı oranlarda kullanılarak polimerlerin özellikleri istenilen şekilde ayarlanabilmiş.
Çalışma, üretilen PEA polimerlerinin fiziksel, termal ve mekanik özelliklerini analiz etti. Örneğin, polimerlerin moleküler ağırlığı, kullanılan poli-hidroksi-alkanoat sentaz türüne bağlı olarak değişmiş. 3-aminopropiyonat monomer oranı arttıkça, erime sıcaklığı ve kristalinite düşmüş ve bu da polimerin daha esnek hale geldiğini göstermiş. Mekanik testlerde ise, geleneksel polyesterlere kıyasla daha yüksek kopma uzaması sergilenmiş ve bu da polimerlerin daha elastik hale geldiğini gösteriyor.
Üretilen PEAlardan biri, yaygın olarak kullanılan polietilene (PE) benzer fiziksel özellikler göstermiş, ancak bu malzeme, polimer zincirinde daha az amid bağının olması nedeniyle naylona kıyasla daha az dayanıklı.
Dünya genelinde her yıl 400 milyon tondan fazla plastik atık üretilmekte ve mikroplastikler ekosistemleri tehdit ediyor. Bu nedenle, yenilenebilir kaynaklardan türetilen biyolojik bazlı ve biyobozunur plastikler, çevresel krizi çözmek için kritik. Bu çalışma, bakterilerin genetik mühendislik yoluyla tamamen yeni polimerler üretebileceğini kanıtlıyor.
Ancak, bu sistemi ticari ölçekte uygulamak için polimer zincir uzunluğunun optimize edilmesi ve endüstriyel üretim süreçlerinin büyük ölçekli olarak geliştirilmesi gerekiyor. Böylece gelecekte, biyomühendislik yoluyla tamamen biyobozunur ve yüksek performanslı plastiklerin ticari olarak üretilmesi daha mümkün olabilir.
Kaynaklar ve İleri Okuma:
Chae, TU, Choi, SY, Ahn, DH. et al.(2025) Biosynthesis of poly(ester amide)s in engineered Escherichia coli. Nat Chem Biol. https://doi.org/10.1038/s41589-025-01842-2
Han, S., & Wu, J. (2022). Recent advances of poly (ester amide) s-based biomaterials. Biomacromolecules, 23(5), 1892-1919.
Uyarı Bu web sitesinin içeriği bilgilendirme amaçlıdır ve kişisel tıbbi tavsiye verme amacı taşımaz. Sağlığınızla ilgili tüm sorularınız için sağlık uzmanına başvurmalısınız.
hayatboyubeslenme
Hayat Boyu Beslenme
