經過改造的細菌可以生產一種塑膠改質劑，這種改質劑能使可再生塑膠更易於加工、更耐斷裂，甚至在海水中也能高度生物降解。神戶大學的這項研發成果為工業規模的可調材料生產提供了一個平台，這種材料具有將塑膠工業變為綠色工業的巨大潛力。

添加了超高分子量LAHB 的乳酸斷裂棒（左）在斷裂面上出現明顯的白色變色，這是增韌材料發生塑性變形的跡象。而純聚乳酸（右圖）則不會出現這種白化現象，這是材料變脆的標誌。資料來源：Sangho Koh

塑膠是我們文明的標誌。它是一系列可塑性極強（因此而得名）、用途廣泛且經久耐用的材料，其中大多數在自然界中具有持久性，因此也是一個重要的污染源。此外，許多塑膠是用原油生產的，而原油是一種不可再生資源。全世界的工程師和研究人員都在尋找替代品，但目前還沒有發現一種替代品既具有傳統塑膠的優點，又能避免傳統塑膠的問題。最有前景的替代品之一是聚乳酸，它可以從植物中生產，但質地較脆，降解性差。

為了克服這些困難，神戶大學田口誠一教授的生物工程師與可生物降解聚合物製造公司Kaneka Corporation決定將聚乳酸與另一種名為LAHB的生物塑膠混合。不過，為了生產LAHB，他們需要透過添加新基因和刪除幹擾基因，系統地操縱生物體的基因組，從而改造出一株能自然產生前體的細菌。

工業生產需要很高的熔體張力，這可以透過材料在升溫時的下垂程度來體現。添加了LAHB 的聚乳酸（左圖）比純聚乳酸（右圖）的下垂程度要小得多，這證明它是一種更好的可加工材料。資料來源：Sangho Koh

現在，他們在科學期刊《ACS 永續化學與工程》上報告說，他們可以創造出一種細菌塑膠工廠，只用葡萄糖作為原料，就能生產大量的LAHB 鏈。此外，他們還表明，透過修改基因組，他們可以控制LAHB 鏈的長度，從而控制塑膠的性能。因此，他們能夠生產出比傳統方法長十倍的LAHB 鏈，他們稱之為”超高分子量LAHB”。

最重要的是，透過在聚乳酸中加入這種前所未有的長度的LAHB，他們可以製造出一種材料，這種材料具有研究人員所追求的所有特性。與純聚乳酸相比，這種高度透明的塑膠具有更好的成型性和抗衝擊性，而且在海水中一周內就能生物降解。田口對此成果的評價是：”透過將聚乳酸與LAHB 混合，聚乳酸的多種問題可以一舉克服，這種改性材料有望成為一種環境可持續的生物塑料，滿足物理堅固性和生物降解性這兩個相互矛盾的需求。”

在乳酸中加入超高分子量的LAHB 後產生的材料是一種高度透明的塑膠：在印有”PLA/LAHB”字樣的紙張前，幾乎看不到圓形圓盤。資料來源：Sangho Koh

然而，神戶大學的生物工程師們的夢想更大。他們在這項工作中使用的細菌菌株原則上可以使用二氧化碳作為原料。這樣就有可能直接從溫室氣體合成有用的塑膠。田口解釋說：”透過多個項目的協同作用，我們的目標是實現一種生物製造技術，將微生物生產和材料開發有效地聯繫起來。”

編譯自: ScitechDaily