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研究表明,微塑料可以長時間停留在胃腸道中,造成機械損傷,堵塞食物通道,產生飽腹感,使得實際營養攝入減少,導致生物體重減少、發育遲緩等。此外,微塑料還會引起組織炎症、細胞增殖和壞死,並可能損害免疫細胞。而且,微塑料的粒徑越小,穿透能力越強。鑒於納米顆粒在生物體中可以移動,研究人員推測納米級微塑料甚至可以穿過胎盤、血腦屏障,進入生物的胃、肺髒器。在動物研究中發現腸道中的塑料濃度最高,最小的微塑料顆粒甚至能夠進入血液、淋巴係統,還有可能到達肝髒。
http://www.im.cas.cn/kxcb/kysj/202101/t20210130_5879576.html
2016年,日本京都工藝纖維大學的Kohei Oda團隊報道了首個可在30℃下有效降解低結晶度PET塑料(自然降解時間需要數百年)的IsPETase降解酶。然而,該酶穩定性極差,並不能滿足生物降解實際應用需求。
在此背景下,吳邊團隊與微生物所向華團隊及天津工業生物技術研究所、中國科學技術大學、南京大學以及美國加州大學的研究者合作,探究是否可以通過原位處理,就地降解微塑料。他們提出了一種提出新型蛋白質穩定性計算設計策略(GRAPE),基於計算機蛋白質設計對IsPETase進行了穩定性改造,獲得了適應性顯著增強的重設計酶(DuraPETase)。
因其在將PET轉化為碳和能源方麵的潛力,自2016年發現以來,全球有許多科研團隊對其進行了改造。“據我所知,DuraPETase是迄今為止開發的最好的PETase突變體。”審稿人評論稱。
新設計的酶蛋白“消化”塑料的能力遠超自然界中發現的物質。在溫和條件下,DuraPETase對30%結晶度PET薄膜的降解效率相較於野生型提升了300倍。通過掃描電鏡可觀察到,經其處理後的PET薄膜內部結構發生了顯著的腐蝕變化——實現了2克/升的高濃度微塑料在溫和條件下的完全降解。