Испанские исследователи разработали метод, который использует хищную бактерию для извлечения биопластических материалов из внутренней части других бактерий, не разрушая их. Система, уже запатентованная, позволит получать этот тип продуктов по низкой цене и в промышленных масштабах на заводах по производству бактериальных клеток.
Группа ученых из Центра биологических исследований (CIB-CSIC) в Мадриде разработала систему производства биопластиков PHA, которые считаются альтернативой пластикам, получаемым из нефти. Система работает, «используя бактерии-хищники для извлечения биопродукта из других бактерий, которые погибают в процессе хищничества», - объясняет ведущий автор исследования Вирджиния Мартинес. Результаты исследования были опубликованы в Scientific Reports (Nature Group).
Мартинес в настоящее время является исследователем в биотехнологической фирме Evolva в Копенгагене, ранее работал в лаборатории полимерной биотехнологии CIB и специалистом по разработке фабрик бактериальных клеток. «Цель состоит в том, чтобы устойчиво получать интересующие нас продукты, такие как биопластики, очень интересная альтернатива, когда на карту поставлены очень большие суммы денег».
Проблема, добавляет она, «в том, что бактерии могут производить и накапливать до 90% собственного веса в виде биопластика. Но полимер содержится внутри клетки и его трудно извлечь. и системы разрушения клеток были разработаны и применены для лизиса продуцентов и высвобождения продукта. Однако эти процессы не являются экологически чистыми, а также достаточно неэффективными, что увеличивает себестоимость продукции».
Стремясь сократить расходы и улучшить дальнейший процесс, команда выбрала бактерию, которая охотится на другие бактерии, под названием Bdellovibrio bacteriovorus. Более того, хищник был генетически переработан, превратив его в биологический инструмент, позволяющий разрушать бактерии, производящие биопластик, облегчая извлечение и дальнейшую очистку биопродукта.
Новаторский метод
Инновационный метод экстракции является уникальным и новым и уже запатентован. «Что мы сделали, так это использовали хищную бактерию B. bacteriovorus в качестве литического агента для уничтожения других бактерий (в данном конкретном случае P. putida KT2440, естественного производителя PHA) и извлечения внутриклеточного биопродукта. Мы также спроектировали хищника таким образом, чтобы он не разлагает накопленный жертвой биопластик», - поясняет исследователь.
Эта литическая система позволяет извлекать биопластик за один этап «без необходимости сложного оборудования или токсичных соединений», подчеркивает Мартинес.
Метод также можно использовать для получения других ценных соединений, таких как ферменты или белки, ранее накопленные в других бактериях.
Это связано со способностью B. bacteriovorus атаковать широкий спектр бактериальных штаммов, в том числе наиболее широко используемых в промышленности, а также при высокой плотности клеток. Кроме того, «он безопасен для использования человеком, так как не атакует клетки млекопитающих», - отмечает исследователь.
Поскольку система уже запатентована, некоторые компании уже проявили к ней интерес. «Мы надеемся, что он будет использоваться в коммерческих целях для производства биопластика или любого другого внутриклеточного соединения. Это инновационный процесс, потому что впервые стратегия хищных бактерий используется в качестве альтернативного метода для извлечения внутриклеточных продуктов, представляющих промышленный интерес». Мартинес заключает.