Полимолочная кислота (PLA), один из самых распространённых биопластиков в мире, плохо разлагается за пределами специализированных промышленных компостеров. Учёные из международной исследовательской группы создали особый фермент, который был интегрирован в PLA, позволяя этому материалу разлагаться при более низких температурах, включая условия домашних компостеров. Исследование, опубликованное в журнале Nature, демонстрирует, что с использованием этого фермента PLA может разложиться менее чем за 26 недель.
PLA, полимер, произведённый из растительного сырья, получил широкое распространение в производстве упаковки для пищевых продуктов, а также благодаря своей биоразлагаемости. Однако этот процесс разложения происходит только при температурах выше 60°C, и требует длительного времени. Эти условия могут быть частично соблюдены в промышленных компостерах, но в обычных условиях окружающей среды PLA разлагается слишком медленно, чтобы считаться экологически безопасным материалом. Чтобы ускорить этот процесс, учёные предложили добавить в PLA ферменты, способствующие его разложению. Однако существует проблема: для производства PLA используются температуры около 170°C, что слишком высоко для большинства ферментов, а значит, они теряют свою активность.
Именно эту проблему решили учёные, разработавшие новый фермент, который сохраняет свою эффективность при высоких температурах и способствует разложению PLA за менее чем 26 недель. Исходно они выбрали фермент PAM, вырабатываемый термофильной бактерией Actinomadura keratinilytica. Однако его свойства оказались недостаточными, и команда учёных использовала биоинформатические методы для создания нового термостабильного фермента под названием ProteineT. Далее были проведены работы по молекулярной инженерии, чтобы улучшить его характеристики.
Этот инновационный фермент не только устойчив к высоким температурам, но и эффективно разлагает PLA, при этом хорошо смешивается с материалом. После того как фермент встраивается в PLA, он сохраняет свою активность в стабилизированном виде и начинает работать только при попадании в компостируемую среду. Это делает его подходящим для производства упаковки для продуктов питания, которая будет быстро разлагаться в домашних условиях. В настоящее время учёные продолжают искать способы интеграции ферментов в другие полимеры, например, в полиамид.