باکتری‌های ابرقهرمان: انقلاب در تولید پایدار 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 کود کمک می‌کنند. به‌ویژه، صنعت داروسازی به شدت به باکتری‌ها برای تولید موادی مانند انسولین و پنی‌سیلین وابسته است. بهره‌برداری از این باکتری‌ها در صنعت، تحولی در سلامت جهانی ایجاد کرده است، اما کار آن‌ها هزینه انرژی بالایی دارد. علاوه بر این، معمولاً به حلال‌ها و تولید مداوم باکتری‌های جدید نیاز است، زیرا آن‌ها در کار 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 باکتری‌های صنعتی تمرکز دارد. هدف او کاهش انرژی، زمان و مواد شیمیایی ناخواسته مورد نیاز برای نگهداری باکتری‌ها است، در حالی که آن‌ها را قابل استفاده مجدد می‌کند تا بتوانند مدت بیشتری کار کنند قبل از اینکه نیاز به تعویض داشته باشند.

آخرین نوآوری او نوعی باکتری “سوپر قوی” را معرفی کرده که اکنون در نشریه Nature Catalysis منتشر شده است. او می‌گوید: “ما یک باکتری صنعتی رایج، یعنی E. coli را برداشتیم و به‌نوعی به آن یک ‘پوشش سوپرمن’ دادیم تا قابلیت‌های کاتالیزوری آن را افزایش دهیم.”

کاهش مصرف انرژی و پایداری در تولید

چانگژو وو توضیح می‌دهد: “این روش مصرف انرژی را کاهش می‌دهد و فرآیند تولید را پایدارتر می‌کند.” در حالی که باکتری E. coli معمولاً با بیماری‌های ناشی از غذا مرتبط است، اما در صنعت داروسازی به طور گسترده‌ای برای تولید داروهای ضروری مانند انسولین و هورمون رشد از طریق واکنش‌های شیمیایی مختلف استفاده می‌شود. این صنعت به مقادیر زیادی از باکتری E. coli نیاز دارد و جایگزینی آن به دلیل عواملی مانند دماهای بالا، سطوح pH شدید، تابش UV و تماس با حلال‌ها تأثیر منفی بر محیط زیست، انرژی و زمان دارد.

جستجوی ماده‌ای پایدار

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

چانگژو وو ادامه می‌دهد: “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 و این امکان فراهم شد که از آن‌ها به دفعات استفاده شود. بنابراین، این یک نوع ‘باکتری سوپرمن’ است که پایدارتر است.”