Các nhà khoa học đã lấy cảm hứng từ Pac-Man và phát minh ra một loại "cocktail" ăn nhựa, có thể giúp loại bỏ rác thải nhựa.
Nó bao gồm hai enzyme-PETase và MHETase được sản xuất bởi một loại vi khuẩn có tên là Ideonella sakaiensis ăn các chai nhựa.
Không giống như quá trình phân hủy tự nhiên, diễn ra hàng trăm năm, siêu enzym này có thể chuyển nhựa thành các "thành phần" ban đầu trong vòng vài ngày.
Hai enzyme này hoạt động cùng nhau, giống như "hai Pac-Man được kết nối bằng một sợi dây" đang nhai một quả bóng ăn nhẹ.
Siêu enzyme mới này tiêu hóa nhựa nhanh hơn 6 lần so với enzyme PETase ban đầu được phát hiện vào năm 2018.
Mục tiêu của nó là polyethylene terephthalate (PET), loại nhựa nhiệt dẻo phổ biến nhất được sử dụng để sản xuất chai nước giải khát dùng một lần, quần áo và thảm, thường mất hàng trăm năm để phân hủy trong môi trường.
Giáo sư John McGeehan của Đại học Portsmouth nói với hãng thông tấn PA rằng hiện tại, chúng ta có được những nguồn tài nguyên cơ bản này từ các nguồn hóa thạch như dầu và khí tự nhiên. Điều này thực sự không bền vững.
"Nhưng nếu chúng ta có thể thêm enzym vào nhựa phế thải, chúng ta có thể phân hủy nó trong một vài ngày."
Vào năm 2018, Giáo sư McGeehan và nhóm của ông đã tình cờ phát hiện ra một phiên bản sửa đổi của một loại enzyme gọi là PETase có thể phân hủy nhựa chỉ trong vài ngày.
Trong nghiên cứu mới của mình, nhóm nghiên cứu đã trộn PETase với một loại enzyme khác có tên là MHETase và phát hiện ra rằng “khả năng tiêu hóa của chai nhựa đã tăng gần gấp đôi”.
Sau đó, các nhà nghiên cứu sử dụng kỹ thuật di truyền để liên kết hai enzym này với nhau trong phòng thí nghiệm, giống như "kết nối hai Pac-Man bằng một sợi dây."
"PETase sẽ ăn mòn bề mặt của nhựa, và MHETase sẽ tiếp tục cắt, vì vậy hãy xem liệu chúng ta có thể sử dụng chúng cùng nhau để bắt chước tình huống trong tự nhiên hay không." Giáo sư McGeehan nói.
"Thử nghiệm đầu tiên của chúng tôi cho thấy chúng hoạt động tốt hơn với nhau, vì vậy chúng tôi quyết định cố gắng kết nối chúng."
"Chúng tôi rất vui mừng khi thấy rằng enzyme chimeric mới của chúng tôi nhanh hơn gấp ba lần so với enzyme phân lập tiến hóa tự nhiên, mở ra con đường mới để cải tiến hơn nữa."
Giáo sư McGeehan cũng sử dụng Diamond Light Source, một đồng bộ hóa đặt tại Oxfordshire. Nó sử dụng một tia X mạnh gấp 10 tỷ lần mặt trời làm kính hiển vi, đủ mạnh để nhìn thấy các nguyên tử riêng lẻ.
Điều này cho phép nhóm nghiên cứu xác định cấu trúc ba chiều của enzyme MHETase và cung cấp cho họ bản thiết kế phân tử để bắt đầu thiết kế một hệ thống enzyme nhanh hơn.
Ngoài PET, loại siêu enzyme này còn có thể được sử dụng cho PEF (polyethylene furanate), một loại nhựa sinh học làm từ đường được sử dụng cho các chai bia, mặc dù nó không thể phân hủy các loại nhựa khác.
Nhóm nghiên cứu hiện đang tìm cách đẩy nhanh hơn nữa quá trình phân hủy để công nghệ này có thể được sử dụng cho mục đích thương mại.
Giáo sư McGeehan cho biết: “Chúng ta tạo ra các enzym càng nhanh thì chúng ta phân hủy nhựa càng nhanh và khả năng tồn tại thương mại của nó càng cao.
Nghiên cứu này đã được xuất bản trong Kỷ yếu của Viện Hàn lâm Khoa học Quốc gia.
