Thảo Nông
Writer
Các nhà khoa học tại Scotland đã phát hiện ra một phương pháp đột phá, sử dụng vi khuẩn E. coli được biến đổi gene để biến rác thải nhựa thành paracetamol, một trong những loại thuốc giảm đau phổ biến nhất thế giới. Phát hiện này không chỉ mở ra khả năng sản xuất dược phẩm một cách bền vững hơn mà còn là một giải pháp tiềm năng cho vấn đề ô nhiễm nhựa toàn cầu.
Nghiên cứu được công bố trên tạp chí uy tín Nature Chemistry bởi một nhóm các nhà hóa học tại Đại học Edinburgh, do ông Stephen Wallace dẫn đầu. Họ đã tìm ra cách để một loại phản ứng hóa học có tên là "tái sắp xếp Lossen" có thể diễn ra bên trong các tế bào sống mà không gây hại cho chúng.
Quy trình bắt đầu với polyethylene terephthalate (PET), loại nhựa phổ biến được dùng để làm chai nước và bao bì thực phẩm. Bằng các phương pháp hóa học bền vững, nhóm nghiên cứu đã biến đổi loại nhựa này thành một vật liệu mới. Sau đó, khi họ ủ vật liệu này với một chủng vi khuẩn E. coli vô hại đã được biến đổi gene, một điều kỳ diệu đã xảy ra.
Vi khuẩn đã biến đổi vật liệu có nguồn gốc từ nhựa thành một hợp chất khác có tên là PABA. Đây là một hợp chất thiết yếu mà vi khuẩn cần để phát triển và tổng hợp ADN. Thông thường, E. coli tự tạo ra PABA từ các hợp chất khác, nhưng chủng vi khuẩn được sử dụng trong thí nghiệm đã bị chặn con đường này, buộc chúng phải sử dụng vật liệu từ nhựa PET để tồn tại.
Bước tiếp theo, nhóm nghiên cứu tiếp tục biến đổi gene của E. coli, chèn thêm hai gene lấy từ nấm và vi khuẩn đất. Hai gene này đã cung cấp cho vi khuẩn khả năng biến đổi hợp chất PABA thành paracetamol.
Toàn bộ quá trình biến đổi từ vật liệu gốc PET thành thuốc giảm đau paracetamol chỉ diễn ra trong vòng chưa đầy 24 giờ. Đáng chú ý, phương pháp này có hiệu suất lên tới 92% và tạo ra lượng khí thải thấp, hứa hẹn một quy trình sản xuất dược phẩm xanh hơn nhiều so với các phương pháp hóa học truyền thống.
Mặc dù nghiên cứu này vẫn cần thêm thời gian để có thể ứng dụng ở quy mô thương mại, nhưng nó đã mở ra một hướng đi đầy hứa hẹn. "Công nghệ này hé lộ tiềm năng kết hợp hóa học và sinh học, cho phép sản xuất paracetamol bền vững hơn đồng thời làm sạch rác thải nhựa từ môi trường," ông Stephen Wallace, tác giả chính của nghiên cứu, cho biết.
Phát hiện này không chỉ có ý nghĩa trong việc tạo ra thuốc. Nó còn là một minh chứng cho thấy "upcycling" – biến rác thải thành những sản phẩm có giá trị cao hơn – là một giải pháp khả thi. Thay vì chỉ tái chế chai nhựa thành các sản phẩm nhựa cấp thấp hơn, giờ đây chúng ta có thể hình dung về một tương lai nơi rác thải nhựa trở thành nguyên liệu đầu vào cho ngành công nghiệp dược phẩm và hóa chất, góp phần giải quyết đồng thời hai vấn đề lớn của nhân loại: ô nhiễm và sản xuất bền vững.
Sự kết hợp giữa hóa học và sinh học
Nghiên cứu được công bố trên tạp chí uy tín Nature Chemistry bởi một nhóm các nhà hóa học tại Đại học Edinburgh, do ông Stephen Wallace dẫn đầu. Họ đã tìm ra cách để một loại phản ứng hóa học có tên là "tái sắp xếp Lossen" có thể diễn ra bên trong các tế bào sống mà không gây hại cho chúng.
Quy trình bắt đầu với polyethylene terephthalate (PET), loại nhựa phổ biến được dùng để làm chai nước và bao bì thực phẩm. Bằng các phương pháp hóa học bền vững, nhóm nghiên cứu đã biến đổi loại nhựa này thành một vật liệu mới. Sau đó, khi họ ủ vật liệu này với một chủng vi khuẩn E. coli vô hại đã được biến đổi gene, một điều kỳ diệu đã xảy ra.
Vi khuẩn đã biến đổi vật liệu có nguồn gốc từ nhựa thành một hợp chất khác có tên là PABA. Đây là một hợp chất thiết yếu mà vi khuẩn cần để phát triển và tổng hợp ADN. Thông thường, E. coli tự tạo ra PABA từ các hợp chất khác, nhưng chủng vi khuẩn được sử dụng trong thí nghiệm đã bị chặn con đường này, buộc chúng phải sử dụng vật liệu từ nhựa PET để tồn tại.
Từ nhựa đến paracetamol trong 24 giờ
Bước tiếp theo, nhóm nghiên cứu tiếp tục biến đổi gene của E. coli, chèn thêm hai gene lấy từ nấm và vi khuẩn đất. Hai gene này đã cung cấp cho vi khuẩn khả năng biến đổi hợp chất PABA thành paracetamol.
Toàn bộ quá trình biến đổi từ vật liệu gốc PET thành thuốc giảm đau paracetamol chỉ diễn ra trong vòng chưa đầy 24 giờ. Đáng chú ý, phương pháp này có hiệu suất lên tới 92% và tạo ra lượng khí thải thấp, hứa hẹn một quy trình sản xuất dược phẩm xanh hơn nhiều so với các phương pháp hóa học truyền thống.
Tiềm năng cho tương lai bền vững
Mặc dù nghiên cứu này vẫn cần thêm thời gian để có thể ứng dụng ở quy mô thương mại, nhưng nó đã mở ra một hướng đi đầy hứa hẹn. "Công nghệ này hé lộ tiềm năng kết hợp hóa học và sinh học, cho phép sản xuất paracetamol bền vững hơn đồng thời làm sạch rác thải nhựa từ môi trường," ông Stephen Wallace, tác giả chính của nghiên cứu, cho biết.
Phát hiện này không chỉ có ý nghĩa trong việc tạo ra thuốc. Nó còn là một minh chứng cho thấy "upcycling" – biến rác thải thành những sản phẩm có giá trị cao hơn – là một giải pháp khả thi. Thay vì chỉ tái chế chai nhựa thành các sản phẩm nhựa cấp thấp hơn, giờ đây chúng ta có thể hình dung về một tương lai nơi rác thải nhựa trở thành nguyên liệu đầu vào cho ngành công nghiệp dược phẩm và hóa chất, góp phần giải quyết đồng thời hai vấn đề lớn của nhân loại: ô nhiễm và sản xuất bền vững.
