近年來，塑料污染已成為全球性的環(huán)境難題，傳統(tǒng)回收方式難以滿足可持續(xù)發(fā)展需要。近日，中國科學(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、可無限循環(huán)等優(yōu)勢，是國際科研競爭熱點。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)研究報道較少。中國科學(xué)院天津工業(yè)生物技術(shù)研究所結(jié)構(gòu)生物學(xué)平臺實驗室研究團隊經(jīng)過多年攻關(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制。
據(jù)了解，研究團隊結(jié)合進化指導(dǎo)的酶挖掘技術(shù)，成功挖掘了一個新型聚氨酯解聚酶，通過實施結(jié)構(gòu)優(yōu)化和分子改造，開發(fā)出性能顯著提升的雙突變體，其中部分突變體對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。該研究得到國家重點研發(fā)計劃、國家自然科學(xué)基金、中國科學(xué)院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項及天津市合成生物技術(shù)創(chuàng)新能力提升行動支持。目前，該成果已在國際學(xué)術(shù)期刊Advanced Science和ACS Catalysis上發(fā)表。
推動酶制劑工業(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?。”中國科學(xué)院天津工業(yè)生物技術(shù)研究所研究團隊相關(guān)負責(zé)人表示，“下一步，我們將推動酶制劑的工業(yè)化應(yīng)用，讓科研成果更好地服務(wù)社會。”
據(jù)悉，作為天津港保稅區(qū)重點發(fā)展的戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)，合成生物正成為推動綠色低碳循環(huán)經(jīng)濟發(fā)展的重要引擎。近年來，天津港保稅區(qū)積極布局合成生物產(chǎn)業(yè)，依托中國科學(xué)院天津工業(yè)生物技術(shù)研究所等科研機構(gòu)，加速推進科技成果轉(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)。
