西班牙巴塞羅那超級計(jì)算中心、催化和石油化學(xué)研究所和康普頓斯大學(xué)的研究團(tuán)隊(duì)聯(lián)合開發(fā)了一種人造蛋白質(zhì)，其能降解PET（聚對苯二甲酸乙二醇酯）微塑料和納米塑料，并將其還原為其基本成分，從而使它們能夠被分解或回收。他們使用了來自草莓海葵的防御蛋白，并通過計(jì)算方法設(shè)計(jì)后添加了新功能。研究結(jié)果發(fā)表在《自然?催化》雜志上。
全球每年生產(chǎn)約4億噸塑料，這一數(shù)字每年以4%左右的速度增長。它們的制造產(chǎn)生的排放是導(dǎo)致氣候變化的因素之一，它們在生態(tài)系統(tǒng)中的普遍存在導(dǎo)致了嚴(yán)重的生態(tài)問題。最常用的一種是PET（聚對苯二甲酸乙二醇酯），它存在于許多包裝和飲料瓶中。隨著時(shí)間的推移，這種材料會磨損成越來越小的顆粒，即所謂的微塑料，從而加劇環(huán)境問題。PET已占全球塑料產(chǎn)量的10%以上，但回收稀缺且效率低下。
研究人員將該項(xiàng)工作形象地描繪成“像給一個人添加手臂”。這些手臂僅由3種氨基酸組成，起到剪刀的作用，能夠切割小PET顆粒。研究人員解釋說，在這種情況下，它們被添加到來自海葵的蛋白質(zhì)中，本質(zhì)上“起到細(xì)胞鉆的作用，打開毛孔并充當(dāng)防御機(jī)制”。
研究人員總結(jié)道，蛋白質(zhì)工程中使用的機(jī)器學(xué)習(xí)和超級計(jì)算機(jī)，可“預(yù)測粒子將在哪里結(jié)合，以及我們必須在哪里放置新氨基酸，以便它們發(fā)揮作用”。由此產(chǎn)生的幾何形狀與可吞食PET的細(xì)菌Idionella sakaiensis的酶非常相似。
結(jié)果表明，新蛋白質(zhì)能夠降解PET微塑料和納米塑料，在室溫下，其效率比目前市場上的酶高出5至10倍。其他方法需要高于70 °C的溫度才能使塑料更具可塑性，這會導(dǎo)致高CO 2排放并限制其適用性。此外，選擇蛋白質(zhì)的孔狀結(jié)構(gòu)是因?yàn)樗试S水通過，并且因?yàn)樗晒潭ㄔ陬愃朴诤Ｋ瘡S使用的膜上。這將有助于其以過濾器的形式使用，以降解那些看不到、但很難消除并被人體攝入的顆粒。
新蛋白質(zhì)的另一個優(yōu)點(diǎn)是設(shè)計(jì)了兩種變體，具體取決于新氨基酸的放置位置。結(jié)果是每一種都會產(chǎn)生不同的產(chǎn)品。一種變體可更徹底地分解PET顆粒，因此可用于污水處理廠的降解。另一種變體可產(chǎn)生回收所需的初始成分。通過這種方式，研究人員可根據(jù)需要進(jìn)行凈化或回收。
