Mamy polski biopolimer P3HB

Naukowcy Łukasiewicz – Instytutu Chemii Przemysłowej opracowali metodę wytwarzania biodegradowalnego polimeru P3HB. Wytworzony przez bakterie materiał będzie w pełni przyjazny środowisku i znajdzie swoje zastosowanie np. w produkcji opakowań i medycynie.

Poli-3-hydroksymaślan (P3HB) to nowy biopolimer z grupy PHA (polihydroksyalkanianów), którego wytwarzanie opracował i opatentował multidyscyplinarny zespół naukowców z Łukasiewicz – Instytutu Chemii Przemysłowej. Produkt jest wytwarzany z wykorzystaniem modyfikowanych genetycznie bakterii Escherichia coli. Mikroorganizmy, czerpiąc substancje pokarmowe z odpadów poprodukcyjnych, jak np. cukier z melasy, wytwarzają wewnątrz swoich komórek polimer. Jest on w kolejnych etapach uwalniany, ekstrahowany i oczyszczany, aby móc go użyć jako ekologiczną alternatywę dla tradycyjnych tworzyw sztucznych, a następnie poddać recyklingowi.

– Bakterie są dla nas takimi mikroskopijnymi, naturalnymi fabrykami chemicznymi, które odpowiednio zmodyfikowane genetycznie rozpoczynają produkcję biopolimeru P3HB – wyjaśnia dr inż. Katarzyna Kozak z Sekcji Inżynierii Genetycznej i Biosyntezy Łukasiewicz – IChP.

– Opracowując proces, skupiliśmy się na stworzeniu bakteriom odpowiednich warunków wzrostu. Z sukcesem zakończyliśmy prace nad biopolimerem P3HB, weryfikując technologię w skali laboratoryjnej (TRL4). Projekt realizowaliśmy w ramach dotacji celowej prezesa Centrum Łukasiewicz. Nasze rozwiązanie nie jest jeszcze jednak technologią dojrzałą i gotową do wdrożenia. Konieczne jest skalowanie i dalsza optymalizacja technologii. Dzięki dofinansowaniu MNiSW zaprojektowaliśmy i zakupiliśmy instalację do fermentacji i izolacji wytworzonego materiału w skali do 150 l – tłumaczy dr inż. Otton Roubinek z Sekcji Inżynierii Genetycznej i Biosyntezy Łukasiewicz – IChP.

Biomateriał do zadań specjalnych

Przełomowa technologia wytwarzania biodegradowalnego polimeru P3HB otworzy mu drzwi do szerokiego wykorzystania w przemyśle, rolnictwie, farmacji i kosmetologii. Przykładowo zastosowanie go w medycynie pozwala na stworzenie leków o spowolnionym uwalnianiu substancji czynnej. Co więcej, materiał ten ma dużo lepsze właściwości niż popularniejszy obecnie PLA (kwas polimlekowy) ze względu na:

• biodegradowalność – P3HB ulega pełnemu rozkładowi w glebie, wodzie i środowiskach beztlenowych (PLA potrzebuje kompostu przemysłowego, co jest poważnym ograniczeniem),
• termoplastyczność (P3HB można formować w dowolne kształty – od cienkich folii po sztywne obudowy),
• biokompatybilność (P3HB jest bezpieczny dla organizmu, co czyni go idealnym kandydatem na implanty, szwy chirurgiczne, kapsułki leków, a nawet podłoża do hodowli komórkowych),
• powolny rozkład w organizmie (P3HB sprawdza się w systemach dostarczania leków – uwalnia substancje aktywne stopniowo i precyzyjnie).

– P3HB to prawdziwy „biomateriał do zadań specjalnych”. Jego właściwości sprawiają, że może zmienić oblicze wielu branż: przemysłu opakowaniowego, rolnictwa i ogrodnictwa, medycyny czy przemysłu kosmetycznego. Pracujemy nad rozwojem naszej technologii tak, aby dostępność tak cennego biopolimeru nie opierała się wyłącznie na zasobach zagranicznych. Złożyliśmy w Urzędzie Patentowym RP cztery zgłoszenia i jesteśmy w fazie zgłoszenia międzynarodowego w trybie PCT – mówi dr inż. Jolanta Janiszewska, lider grupy badawczej farmacji, chemii kosmetycznej i biotechnologii Łukasiewicz – IChP.

Źródło: Marek Sieczkowski/Łukasiewicz – Instytut Chemii Przemysłowej

Czytaj także: Platforma wykryje bakterie E. coli