باکتری‌های ابرقهرمان: انقلاب پایدار در تولید شیمیایی

نقش باکتری‌ها در صنایع شیمیایی و دارویی

تریلیون‌ها باکتری در صنایع شیمیایی و دارویی فعالیت می‌کنند و در تولید محصولاتی از جمله آبجو، کرم‌های صورت، بیودیزل و کودهای شیمیایی کمک می‌کنند. به‌ویژه، صنعت داروسازی به شدت به باکتری‌ها وابسته است تا موادی مانند انسولین و پنی‌سیلین تولید کند. بهره‌برداری از مشارکت‌های صنعتی باکتری‌ها، انقلاب بزرگی در سلامت جهانی به وجود آورده است، اما این کار هزینه‌های انرژی بالایی دارد. علاوه بر این، معمولاً نیاز به حلال‌ها و تولید مداوم باکتری‌های جدید وجود دارد، زیرا باکتری‌ها در عملکرد خود مدت زیادی دوام نمی‌آورند.

تحقیقات چانگژو وو در بهبود باکتری‌های صنعتی

چانگژو وو، شیمیدان و استاد همکار در دپارتمان فیزیک، شیمی و داروسازی دانشگاه دانمارک جنوبی، بر روی تقویت و بهبود کارایی باکتری‌های صنعتی تمرکز دارد. هدف او کاهش انرژی، زمان و مواد شیمیایی ناخواسته مورد نیاز برای نگهداری باکتری‌ها است و همچنین می‌خواهد آن‌ها را قابل استفاده مجدد کند تا بتوانند مدت بیشتری کار کنند قبل از اینکه نیاز به تعویض داشته باشند. نوآوری اخیر او نوعی باکتری «سوپر قوی» را معرفی کرده است که اکنون در نشریه Nature Catalysis منتشر شده است.

او می‌گوید: «ما یک باکتری صنعتی رایج، یعنی E. coli را برداشتیم و به نوعی به آن یک پوشش سوپرمن دادیم تا قابلیت‌های کاتالیزوری آن را تقویت کنیم.»

کاهش مصرف انرژی و پایداری در تولید

چانگژو وو توضیح می‌دهد: «این کار باعث کاهش مصرف انرژی و پایدارتر شدن فرآیند تولید می‌شود.» در حالی که باکتری E. coli معمولاً با بیماری‌های ناشی از غذا مرتبط است، اما در صنعت داروسازی به‌طور گسترده‌ای برای تولید داروهای ضروری مانند انسولین و هورمون رشد از طریق واکنش‌های شیمیایی مختلف استفاده می‌شود. این صنعت مقادیر زیادی از E. coli را مصرف می‌کند و جایگزینی آن به دلیل عواملی مانند دماهای بالا، سطوح pH شدید، تابش UV و تماس با حلال‌ها، فشار زیادی به محیط زیست، انرژی و زمان وارد می‌کند.

جستجوی راه‌حلی نوآورانه

در توسعه «پوشش سوپرمن»، چانگژو وو به دنبال ماده‌ای بود که بتواند باکتری‌ها را در بر بگیرد و در عین حال اجازه دهد تا با محیط خود تعامل داشته باشند و واکنش‌های شیمیایی پیچیده مورد نظر را انجام دهند. راه‌حل: یک پوشش پلیمری که با غشای سلولی باکتری ادغام می‌شود. پلیمرها مولکول‌های بزرگی هستند که از میلیاردها واحد مشابه به نام مونومر تشکیل شده‌اند.

چانگژو وو می‌گوید: «ما در واقع غشای سلولی باکتری E. coli را با پلیمرها پیوند زدیم و به دو نتیجه مهم دست یافتیم: اول، باکتری‌ها قوی‌تر و کارآمدتر شدند و می‌توانستند واکنش‌های شیمیایی پیچیده را سریع‌تر انجام دهند. دوم، باکتری‌ها محافظت بیشتری پیدا کردند که اجازه استفاده‌های متعدد را می‌دهد. بنابراین، این یک نوع باکتری سوپرمن است که پایدارتر است.»