Các nhà khoa học biến rác thải nhựa thành thuốc giảm đau

Nhóm hóa học tại Đại học Edinburgh, đứng đầu bởi Giáo sư Stephen Wallace, đã tìm ra cách sử dụng vi khuẩn E. coli để tạo ra paracetamol (hay còn gọi là acetaminophen) từ một chất được tổng hợp trong phòng thí nghiệm từ chai nhựa PET – loại nhựa phổ biến trong bao bì thực phẩm và chai nước giải khát.

“Ít ai biết rằng paracetamol hiện nay được sản xuất từ dầu mỏ”, Giáo sư Wallace chia sẻ. “Công nghệ mới này cho thấy rằng bằng cách kết hợp giữa hóa học và sinh học, chúng ta có thể tạo ra paracetamol một cách bền vững hơn và đồng thời làm sạch rác thải nhựa từ môi trường”.

Theo công bố trên tạp chí Nature Chemistry, nhóm nghiên cứu phát hiện một phản ứng hóa học có tên là Lossen rearrangement – vốn chưa từng thấy trong tự nhiên – có thể xảy ra trong môi trường tế bào sống mà không gây hại cho chúng. Điều này mở đường cho việc ứng dụng vi sinh vật trong quy trình sản xuất dược phẩm.

Cụ thể, nhóm đã chuyển đổi nhựa PET thành một chất trung gian bằng các phương pháp hóa học bền vững. Khi ủ chất này với một chủng E. coli vô hại, họ nhận thấy vi khuẩn đã chuyển hóa thành công chất này thành PABA – một hợp chất cần thiết cho quá trình sinh tổng hợp DNA ở vi khuẩn – thông qua phản ứng Lossen rearrangement, được xúc tác tự nhiên nhờ phosphate có sẵn trong tế bào.

Để tối ưu hóa quá trình, nhóm nghiên cứu đã biến đổi gen E. coli, vô hiệu hóa các con đường tạo ra PABA tự nhiên trong tế bào, buộc vi khuẩn phải “ăn” nhựa PET chuyển đổi. Sau đó, họ tiếp tục chèn thêm hai gene – một từ nấm và một từ vi khuẩn đất – giúp vi khuẩn chuyển hóa PABA thành paracetamol.

Kết quả thật ấn tượng: chỉ trong vòng 24 giờ, vi khuẩn có thể tạo ra paracetamol từ nhựa PET với hiệu suất lên đến 92%, đồng thời thải ra lượng khí thải rất thấp.

Dù cần thêm thời gian để mở rộng quy mô sản xuất thương mại, phát hiện này được đánh giá là một bước tiến quan trọng.

“Lần đầu tiên, chúng ta có một con đường chuyển đổi từ rác thải nhựa thành paracetamol – điều mà riêng hóa học hay sinh học đều không thể làm được”, Giáo sư Wallace nhấn mạnh.