莱斯大学的科学家们利用大自然的黏附天才——贻贝的黏附能力——创造出具有强大黏附力的生物工程微生物，这种微生物可以帮助改善环境清洁。通过将这种增强的粘附力与一种分解有害塑料的酶结合起来，他们的发现为解决塑料污染提供了一种潜在的新工具。这项发表在《小方法》杂志上的研究还可以遏制生物污染，解决从航运到医药等行业长期存在的挑战。
根据美国环境保护署的数据，美国每年产生约4000万吨塑料垃圾，其中聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)占64%。PET是一种经常用于包装的塑料，它是出了名的难降解，需要几个世纪才能分解。该团队的创新使他们能够创造出粘附细菌和蛋白质，帮助世界各国更有效地分解PET。
“非常令人兴奋的是，我们的研究有望解决美国和全球日益严重的塑料污染问题，”研究负责人韩肖说，他是赖斯合成X中心主任，化学、生物科学和生物工程副教授，也是德克萨斯州癌症预防与研究所(CPRIT)的学者。
这种工程细菌是利用遗传密码扩展技术设计的，其中包含一种名为3,4-二羟基苯丙氨酸(DOPA)的天然氨基酸，这种氨基酸负责贻贝的粘附特性。研究人员通过用DOPA修饰细菌，显著增强了它们与PET表面结合的能力。
经过改变的细菌在37摄氏度的PET样品上进行了测试，结果显示附着力增加了400倍。这种有凝聚力的细菌与一种叫做聚对苯二甲酸乙二醇酯水解酶的酶结合在一起，将材料分解成更小、更容易处理的碎片，导致研究人员所说的一夜之间大量降解塑料。
这种创新的方法可以为塑料回收提供一种新颖的解决方案，提供一种更快、更有效的方法来减少塑料废物及其对环境的影响。
“我们的方法强调了遗传密码扩展在材料和细胞工程中的创新效用。它有可能改变生物工程的应用，解决现实世界的问题。”
除了解决塑料污染之外，这项研究还为生物污染提供了潜在的解决方案，生物污染是指微生物、植物、藻类和小动物在水下表面的不必要的积累，可能会损坏船体、水下结构和管道。
dopa修饰的蛋白质显示出与有机和金属表面的强结合能力，形成屏障，防止微生物和其他物质的积累。
此外，研究人员的发现具有广泛的应用，包括医疗保健领域。例如，研究人员说，它可以用来防止医疗设备上的细菌生长，使它们更安全、更有效。
“这将为利用这些相互作用开发智能材料-蛋白质偶联物开辟新的途径，用于各种生物医学应用，如植入式医疗设备、组织工程和药物输送，”该研究的第一作者、化学研究生张梦熙(Mengxi Zhang)说。
