Các hóa chất có giá trị cao được sử dụng trong nhiên liệu sinh học và dược phẩm có thể được tạo ra từ vi khuẩn bằng cách chuyển hóa chất của chúng để tạo ra các sản phẩm mới.
Các nhà nghiên cứu từ Đại học Warwick đã tìm ra cách cắt giảm đáng kể chi phí bật các công tắc này.
Chúng ta sử dụng hóa chất cho hầu hết mọi thứ, từ chất bảo quản thực phẩm đến dược phẩm và mỹ phẩm, thậm chí cả nhiên liệu sinh học.
>> Tham khảo: Tất cả cảm biến LiDAR trạng thái rắn có thể quan sát 360°.
Nhiều trong số này là các dẫn xuất hóa dầu nên quá trình tổng hợp của chúng không bền vững. Do đó, điều cần thiết là tìm kiếm các phương pháp thay thế để sản xuất hóa chất, ở quy mô công nghiệp, bền vững và rẻ tiền – mở đường cho một tương lai xanh sạch hơn.
Vi khuẩn có thể được coi là nhà máy hóa chất vi mô của tự nhiên và nhiều nhà nghiên cứu đang cố gắng hiểu làm thế nào mạng lưới phản ứng hóa học phức tạp của chúng có thể được kết nối lại để chuyển đổi nguyên liệu rẻ tiền như glucose thành các sản phẩm hóa học hữu ích cho chúng ta sử dụng.
Sử dụng công tắc di truyền để chuyển hướng hóa học của vi khuẩn là một bước phát triển thú vị trong lĩnh vực Sinh học tổng hợp.
Thông thường, các công tắc di truyền được kích hoạt bằng cách thêm một chất hóa học gọi là chất cảm ứng. Tuy nhiên, bộ cảm ứng đắt tiền và thường phải được bổ sung liên tục để ngăn việc tắt ngược, tương tự như “công tắc đèn có lò xo bên trong” sẽ tắt khi bạn buông tay.
Điều này làm cho phương pháp chuyển đổi này trở nên đắt đỏ và do đó việc mở rộng quy mô sang sản xuất công nghiệp là không khả thi về mặt kinh tế.
>> Tham khảo: Giới hạn khai thác lithium từ nước nóng.
Trong bài báo “Thiết kế một công tắc trao đổi chất không thể đảo ngược để kích thích sản xuất hóa chất vi sinh vật có thể mở rộng”, được xuất bản trên tạp chí Nature Communications, các nhà nghiên cứu từ Trường Kỹ thuật tại Đại học Warwick đã tìm ra một cách rẻ tiền để chuyển vi khuẩn sang chế độ sản xuất hóa chất.
Dẫn đầu bởi Tiến sĩ Ahmad A. Mannan và Giáo sư Declan G. Bates từ Trung tâm Sinh học Tổng hợp Tích hợp của Warwick tại Trường Kỹ thuật, nghiên cứu lý thuyết mới đã điều tra cách thức các cảm biến sinh học từ E. coli phản ứng với các chất dinh dưỡng tự nhiên rẻ tiền như axit oleic có thể được khai thác để tạo ra các công tắc.
Sử dụng các mô hình toán học và các nguyên tắc kỹ thuật của các vòng điều khiển phản hồi, thường được sử dụng trong các hệ thống điều khiển chuyến bay, họ đã phát hiện ra cách thiết kế một công tắc di truyền ở vi khuẩn loại bỏ “lò xo” quay trở lại, để chỉ cần thêm một xung chất dinh dưỡng tự nhiên rẻ tiền là có thể chuyển đổi. tế bào sang chế độ sản xuất hóa học vĩnh viễn — cắt giảm đáng kể chi phí.
>> Tham khảo: Biến đổi khí hậu tác động đến các ngọn núi trên quy mô toàn cầu.
Tiến sĩ Ahmad Mannan, từ Trung tâm Sinh học Tổng hợp Tích hợp của Warwick tại Trường Kỹ thuật nhận xét: “Khả năng chuyển vĩnh viễn vi khuẩn sang chế độ sản xuất hóa chất là một bước tiến lớn để hiện thực hóa việc mở rộng quy mô sản xuất hóa chất từ vi khuẩn một cách khả thi về mặt kinh tế.
Việc chuyển đổi nên có thể áp dụng rộng rãi cho nhiều vi khuẩn có liên quan đến công nghiệp và để tổng hợp hầu hết mọi hóa chất — một thành phần linh hoạt trong hộp công cụ Sinh học tổng hợp. đèn giao thông” và có lẽ tìm cách hợp tác với ngành công nghiệp để có thể dễ dàng kết hợp nó vào các quy trình lên men hiện có.”
Giáo sư Declan Bates, từ Trung tâm Sinh học Tổng hợp Tích hợp của Warwick tại Trường Kỹ thuật cho biết thêm: “Sử dụng các kỹ thuật sinh học tổng hợp tiên tiến, công trình của chúng tôi đã đặt ra khuôn khổ để xây dựng công tắc không thể đảo ngược được đề xuất trong phòng thí nghiệm.
>> Tham khảo: Theo dõi động vật biến đổi gen.
Công việc của chúng tôi không chỉ có thể thay đổi cách thức các ngành công nghiệp hóa chất tạo ra các hóa chất có giá trị cao, nó cũng góp phần vào tầm nhìn lớn hơn về cách con người có thể thoát khỏi sự phụ thuộc vào các nguồn tài nguyên không thể tái tạo, để cho phép tổng hợp bền vững các chất sinh hóa, vì một tương lai xanh hơn, sạch hơn.”
