Málokoho při užívání tabletek proti bolesti napadne, že jde vlastně o derivát ropy. Přesně tak se totiž paracetamol, jedna z nejběžnějších a nejbezpečnějších účinných látek, v současnosti vyrábí. Tento proces je závislý na neobnovitelných fosilních zdrojích, je energeticky náročný a zanechává za sebou nezanedbatelnou uhlíkovou stopu. Vědci nedávno našli mnohem elegantnější a udržitelnější cestu.
Odborníci z Edinburské univerzity, konkrétně z laboratoře profesora Stephena Wallace, se rozhodli zapojit do práce mikroskopické pomocníky. Celý postup začíná rozložením (depolymerizací) PET plastu na jednodušší látku – kyselinu tereftalovou. Tu vědci v laboratoři chemicky přeměnili na speciální substrát, který pak nabídli jako „potravu“ geneticky upraveným bakteriím Escherichia coli.
Klíčem k úspěchu se stal chemický proces, který biologové v přírodě dosud nepozorovali. Jde o takzvaný Lossenův přesmyk, což je reakce známá z organické chemie, která dokáže přeměnit jednu část molekuly na jinou. Reakce je pojmenována po svém objeviteli, německém chemikovi Wilhelmu Lossenovi, který ji poprvé popsal v roce 1872.
Geneticky upravená Escherichia coli
Zde konkrétně se jedná o přeměnu aktivovaných acylhydroxamátů na primární aminy. Vědci zjistili, že tato reakce může probíhat i v živé buňce, aniž by ji poškodila. Fascinující je, že roli katalyzátoru, tedy urychlovače reakce, zde hraje obyčejný fosfát, který je v buňkách přirozeně přítomný.
Co je paracetamol?
Paracetamol, známý také jako acetaminofen, je aktivní složkou jednoho z nejběžnějších léků proti bolesti na světě. Světová zdravotnická organizace (WHO) ho doporučuje jako lék první volby pro léčbu bolesti a horečky. Běžně se prodává pod různými obchodními názvy, například Paralen, Panadol, Coldrex, Ataralgin či Valetol. Tradičně se vyrábí z chemických látek, jako je fenol, které pocházejí z fosilních paliv, například z ropy.
Aby bakterie přiměli ke spolupráci, použili chytrý trik. Geneticky je upravili tak, aby si nedokázaly samy vyrábět životně důležitou látku, kyselinu para-aminobenzoovou (PABA). Tím je v podstatě donutili, aby jako zdroj této esenciální živiny využily dodanou látku vyrobenou z plastového odpadu. Mikroorganismy tak pro své vlastní přežití musely uskutečnit onen kýžený přesmyk.
Schéma chemické struktury
Tím ale práce neskončila. Jakmile si bakterie z plastu vyrobily kyselinu para-aminobenzoovou, přišla na řadu druhá fáze. Vědci do nich vložili další geny pocházející z hub a půdních bakterií, které bakteriím dodaly novou schopnost: přeměnit PABA přímo na paracetamol.
Udržitelná technologie výroby paracetamolu
Proces probíhá při pokojové teplotě, podobně jako kvašení piva, a jeho účinnost je pozoruhodná – během méně než 24 hodin se až 92 % výchozí látky přemění na finální produkt. Navíc se během procesu neuvolňují téměř žádné emise oxidu uhličitého, což je oproti tradiční výrobě posun směrem k udržitelnosti. Podařilo se tak spojit svět syntetické chemie a biologie do jednoho elegantního procesu, který je šetrný k životnímu prostředí.
Doktorand kontroluje růst kultury E. coli v laboratoři Wallace Lab
Ačkoli je tato metoda stále ve fázi laboratorního výzkumu a na komerční výrobu si ještě nějaký čas počkáme, ukazuje nám fascinující budoucnost. Tento inovativní přístup může vést ke vzniku cirkulární ekonomiky, kde odpad není koncem, ale začátkem něčeho nového a užitečného.
Vědci z Univerzity v Edinburghu už spolupracují s farmaceutickými firmami, například s AstraZeneca, aby metodu posunuli k průmyslovému využití. Pokud se podaří technologii rozšířit, mohli bychom v budoucnu vyrábět léky z plastového odpadu, který dnes končí na skládkách nebo v oceánech. To by znamenalo nejen úsporu surovin, ale i významný příspěvek k řešení globálního problému plastového znečištění.