Plastikflaschen werden zu Parkinson-Medikament

Wissenschaftler der Universität Edinburgh haben E. coli-Bakterien so manipuliert, dass sie eine Art von Kunststoff, der häufig in Lebensmittel- und Getränkeverpackungen verwendet wird - Polyethylenterephthalat (PET) - in L-DOPA umwandeln. Bei dem Verfahren werden zunächst PET-Abfälle - von denen jährlich etwa 50 Millionen Tonnen anfallen - in chemische Bausteine der Terephthalsäure zerlegt. Die Moleküle der Terephthalsäure werden dann von den manipulierten Bakterien durch eine Reihe biologischer Reaktionen in L-DOPA umgewandelt.

Die neue Technik zur Herstellung von L-DOPA ist nachhaltiger als herkömmliche Methoden zur Herstellung von Arzneimitteln, die auf die Verwendung endlicher fossiler Brennstoffe angewiesen sind, so das Team.

Es besteht ein dringender Bedarf an neuen Methoden für das Recycling von PET, einem starken, leichten Kunststoff, der aus nicht erneuerbaren Materialien wie Öl und Gas gewonnen wird, so das Team. Bestehende Recyclingverfahren sind nicht völlig effizient und tragen immer noch zur weltweiten Verschmutzung von Kunststoffen bei.

Der Fortschritt bietet eine nachhaltige Möglichkeit, wertvollen Kohlenstoff in Kunststoffabfällen wiederzuverwenden, der andernfalls durch Deponierung, Verbrennung oder Umweltverschmutzung verloren ginge, so das Team.

Er könnte den Weg für das Wachstum einer Bio-Upcycling-Industrie ebnen, die nicht nur Arzneimittel, sondern auch eine breite Palette von Produkten wie Aromen, Duftstoffe, Kosmetika und Industriechemikalien herstellt, fügen sie hinzu.

Nachdem das Team nun die Produktion und Isolierung von L-DOPA im präparativen Maßstab nachgewiesen hat, wird es sich als Nächstes darauf konzentrieren, die Technologie für die industrielle Anwendung weiterzuentwickeln. Dazu gehört die weitere Optimierung des Prozesses, die Verbesserung seiner Skalierbarkeit und die weitere Bewertung seiner ökologischen und wirtschaftlichen Leistung, so das Team.

Die Ergebnisse werden in der Zeitschrift Nature Sustainability veröffentlicht. Die Forschung wurde von UK Research and Innovation (UKRI) und dem Industrial Biotechnology Innovation Centre (IBioIC) finanziert, mit dem Testlabor und Innovationszentrum Impact Solutions als Industriepartner.

Die Forschungsarbeiten wurden in einem bahnbrechenden neuen Zentrum durchgeführt, das dazu beitragen soll, die britische Industrie durch die Umwandlung von Industrieabfällen in wertvolle, nachhaltige Chemikalien und Materialien zu verändern. Das 14 Millionen Pfund teure Carbon-Loop Sustainable Biomanufacturing Hub (C-Loop) wird vom Engineering and Physical Sciences Research Council (EPSRC), einem Teil des UKRI, unterstützt.

Die Forschung wird von Edinburgh Innovations, dem Kommerzialisierungsdienst der Universität Edinburgh, unterstützt.

Dr. Susan Bodie, Direktorin für Innovationsentwicklung und Lizenzvergabe bei Edinburgh Innovations, sagte: "Professor Wallace ist einer von mehreren Pionierforschern an der Universität, die innovative und nachhaltige ingenieurbiologische Techniken zur Aufwertung von Abfällen anwenden, auch in Zusammenarbeit mit Industriepartnern im Rahmen des neuen Carbon Loop Hub. Diese Techniken könnten zu einer grünen Revolution in der industriellen Fertigung im Vereinigten Königreich und darüber hinaus beitragen, und wir möchten Unternehmen, die an einer Zusammenarbeit mit uns interessiert sind, dringend bitten, sich mit uns in Verbindung zu setzen."

Dr. Liz Fletcher, Director of Impact und stellvertretende Geschäftsführerin bei IBioIC, sagte: "Dieses Projekt unterstreicht das Potenzial der Biologie, unser Denken über Abfall neu zu gestalten. Die Umwandlung von Plastikflaschen in ein Parkinson-Medikament ist nicht nur eine kreative Recycling-Idee, sondern auch ein Weg, Prozesse neu zu gestalten, die mit der Natur zusammenarbeiten, um reale Vorteile zu erzielen. Durch den Nachweis, dass ein schädliches Material in etwas umgewandelt werden kann, das die menschliche Gesundheit verbessert, beweist das Team, dass nachhaltige, hochwertige Anwendungen der Biologie sowohl praktisch als auch effektiv sind."

Professor Charlotte Deane, Executive Chair, UKRI EPSRC, sagte: "Diese Forschung zeigt das enorme Potenzial der Ingenieurbiologie, um einige der dringendsten Herausforderungen der Gesellschaft zu bewältigen. Durch die Umwandlung von weggeworfenem Plastik in ein Mittel zur Behandlung der Parkinson-Krankheit hat das Team der Universität Edinburgh gezeigt, wie Kohlenstoff, der sonst auf der Mülldeponie oder in der Umweltverschmutzung landen würde, in hochwertige Produkte umgewandelt werden kann, die das Leben verbessern. Dies ist ein großartiges Beispiel dafür, wie die EPSRC-Investitionen in C-Loop innovative, nachhaltige Produktionsansätze ermöglichen, die sowohl den Menschen als auch dem Planeten zugute kommen."

Professor Stephen Wallace von der School of Biological Sciences der University of Edinburgh, der die Studie leitete, sagte: "Das ist erst der Anfang. Wenn wir aus einer Abfallplastikflasche Medikamente für neurologische Erkrankungen herstellen können, ist es spannend, sich vorzustellen, was diese Technologie noch alles erreichen könnte. Plastikmüll wird oft als Umweltproblem angesehen, aber er stellt auch eine riesige, ungenutzte Kohlenstoffquelle dar. Indem wir die Biologie nutzen, um Plastik in ein lebenswichtiges Medikament zu verwandeln, zeigen wir, wie Abfallmaterialien zu wertvollen Ressourcen umgestaltet werden können, die die menschliche Gesundheit unterstützen.