Loading

Генетическое модифицирование водорослей для производства наноцеллюлозы

Создано 16.04.2013 20:38
Автор: Александр Иващенко

nanocellulose-in-a-cup

Некоторые гены семейства бактерий, участвующих в производстве уксуса, стали предметом исследования ученых в рамках проекта по превращению водорослей в фабрики на солнечной энергии, генерирующих универсальный материал – наноцеллюлозу.

«Если нам удастся завершить последние этапы, мы сможем говорить о самом важном сельскохозяйственном преобразовании в истории», говорит R. Malcolm Brown, Ph.D. «У нас будут растения, которые смогут производить наноцеллюлозу в больших масштабах и по низкой себестоимости. Этот материал может стать сырьем для стабильного производства биотоплива и многих других продуктов. В процессе производства наноцеллюлозы водоросли будут впитывать диоксид углерода, главный парниковый газ, ответственный за глобальное потепление».

Целлюлоза один из самых распространенных органических полимеров на Земле, материал, наподобие пластика, состоящий из молекул, соединенных между собой в длинные цепи. Из целлюлозы состоят деревья, стебли кукурузы, хлопковые волокна, это основной компонент бумаги и картона. Люди употребляют целлюлозу в пищу с фруктами и овощами. Коровы, лошади и термиты могут переваривать целлюлозу в траве, сене и дереве.

Большинство видов целлюлозы состоит из древесных волокон и остатков клеточных перегородок. Лишь немногие живые организмы могут синтезировать и выделять целлюлозу в ее изначальной наноструктурной форме (фибрилл). На этом уровне фибриллы обладают свойством гидрофильности и похожи на желе. Тем не менее, целлюлоза обладает уникальными свойствами других наноматериалов. Эти материалы могут быть прочнее стали и жестче чем кевлар. Высокая прочность, легкость и другие преимущества открывают большой потенциал в их использовании.

Исследования, которые начались в 2001 году в Техасском Университете (University of Texas) в Остине, при участии доктора David Nobles, показали, что несколько видов фотосинтезирующих сине-зеленых водорослей (цианобактерии) похожи по структуре на бактерии, производящие уксус, и могут производить наноцеллюлозу. Одной из главных проблем с цианобактериальной целлюлозой, было то, что в природе нет ничего, что производило бы ее в достаточном масштабе.

С 1960-х годов Brown и его коллеги сфокусировались на бактерии Acetobacter xylinum, которая может выделять наноцеллюлозу непосредственно в среду ее выращивания.

Команда доктора Malcolm Brown смогла синтезировать гены для бактерии и найти те, которые ответственны за связь молекул наноцеллюлозы в цепи и их кристаллизацию в структурный материал. Большинство искусственных бактерий требуют чистой среды обитания, большого количества энергии и биогенных веществ, а также бродильных чанов промышленного масштаба для коммерческого производства наноцеллюлозы.

Доктор Brown использовал исследование David Nobles и, при помощи генов Acetobacter xylinum, спроектировал микроб для создания наноцеллюлозы. Сейчас исследование находится на финальной стадии. Ученые пытаются заставить цианобактерии делать кристализированную форму наноцеллюлозы.

Malcolm Brown подчеркивает, что основные трудности находятся не в области научных исследований, а в области коммерческой политики. Столкнувшись с конкуренцией со стороны газовой промышленности, его технология потребует более совершенного законодательства и финансовой поддержки. Но с необходимостью в более чистых и устойчивых источниках энергии для США, живые бактерии могут стать жизнеспособной альтернативой ископаемому топливу.

Источник: PhysOrg.

Комментарии: