细菌是制药和化工行业的重要基石，从药物和啤酒到生物柴油和化肥的生产都离不开它们。尤其是在制药行业，细菌被广泛用于生产胰岛素和青霉素等重要物质，其贡献彻底改变了药物开发的模式。
然而，生产这些化合物的过程却代价高昂。工业生产中使用了大量的大肠杆菌（E. coli），而这些细菌的更换不仅耗费大量的时间和能源，还对环境造成不小的负担。这是因为细菌容易受到高温、极端pH值、紫外线辐射以及溶剂等不利条件的影响。
为了解决这一问题，南丹麦大学的一组研究人员致力于提升工业细菌的耐用性和适用性。他们的目标是减少维持细菌所需的能源、时间以及不必要的化学物质，同时使细菌可以重复使用，从而延长其工作寿命。
研究团队开发了一种新型聚合物涂层技术，这种涂层能够与细菌的细胞膜相结合，并对细胞膜进行化学改性。南丹麦大学物理、化学与药学系副教授吴长柱博士表示：“我们为常见的工业细菌——大肠杆菌穿上了一件‘超级披风’，增强了它们的催化能力。这项技术降低了能源消耗，使生产过程更加可持续。”
在这一技术中，研究团队通过一步原位原子转移自由基聚合（ATRP）实现了细菌细胞膜的聚合物生成。这些聚合物不仅保护细菌免受环境应激，还通过与细胞内酶集成催化聚合物，促进了化学酶反应的合成。
吴博士进一步解释道：“我们通过将聚合物嫁接到大肠杆菌的细胞膜上，达成了两大突破。首先，这些细菌变得更强大、更高效，能够更快速地完成复杂的化学反应；其次，它们获得了更强的保护能力，可以重复使用，从而形成一种更可持续的‘超级细菌’。”
为了验证这一技术的可行性，研究团队开展了一项光酶级联反应的实验。在实验中，他们使用了一种含蒽醌基的聚合物和苯甲醛裂解酶，将苄醇转化为联苯甲醇。实验结果显示，转化率比对照组高出15倍。此外，细胞作为聚合物的大型生物支架，还能实现高分子催化剂的回收利用。
这项研究的成果已发表在《Nature Catalysis》期刊上，论文题为《利用聚合物工程化活细胞实现可回收的光酶催化》。研究人员认为，这一简单有效的技术为细胞膜的级联合成提供了一个全新的技术平台，并对合成化学、聚合物化学和生物技术领域具有广泛意义。
参考文献：https://www.nature.com/articles/s41929-024-01259-5
编辑：王洪
排版：李丽
评论 (0)