用廢棄塑料做成的感冒藥，你敢吃嗎？(2)

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2025-07-21 13:40:54 環(huán)球科學(xué)

塑料和感冒藥

這一轉(zhuǎn)化的關(guān)鍵，是一個(gè)已有百年歷史的化學(xué)反應(yīng)，叫作洛森重排（Lossen rearrangement），由德國化學(xué)家威廉·洛森（Wilhelm Lossen）于1872年發(fā)現(xiàn)。洛森重排反應(yīng)將異羥肟酸酯轉(zhuǎn)化為異氰酸酯，最終可以轉(zhuǎn)化為胺類化合物，這類分子是合成藥物、染料和高分子材料等的基礎(chǔ)原料。

傳統(tǒng)的洛森重排反應(yīng)需要堿、熱量和金屬催化劑。但在這項(xiàng)實(shí)驗(yàn)中，研究人員成功地將洛森重排“搬進(jìn)了”細(xì)胞內(nèi)。他們使用的不是毒性強(qiáng)或條件苛刻的催化劑，而是細(xì)胞中本就有的普通成分：磷酸鹽。這意味著，這個(gè)反應(yīng)可以在溫和、安全的條件下，在細(xì)菌體內(nèi)自然進(jìn)行。

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通過化學(xué)合成與生物合成兩種方式完成洛森重排（圖片來源：原論文）

研究者從最常見的塑料——聚對苯二甲酸乙二醇酯（PET）出發(fā)，也就是制作飲料瓶的材料。他們先把PET分解成對苯二甲酸單體，再將其加工成能進(jìn)行洛森重排的?；u肟酸酯（acyl hydroxamate ester）。

接著，研究者將其“喂”給經(jīng)過了基因工程改造的無害大腸桿菌，在較溫和的條件下，僅通過磷酸鹽的催化，便能觸發(fā)大腸桿菌細(xì)胞內(nèi)的洛森重排，將?；u肟酸酯轉(zhuǎn)換為對氨基苯甲酸（PABA）。這是一種天然的大腸桿菌代謝物分子，可用于生產(chǎn)其他化學(xué)物質(zhì)。

圖片

通過改造大腸桿菌完成洛森重排（圖片來源：原論文）

研究團(tuán)隊(duì)還給大腸桿菌引入了兩種異源基因，一個(gè)基因（adh60）來自一種真菌，另一個(gè)基因（panat）來自一種細(xì)菌，這兩種基因產(chǎn)生的酶可以讓大腸桿菌將PABA進(jìn)一步轉(zhuǎn)化為對乙酰氨基酚，也就是撲熱息痛。通過優(yōu)化大腸桿菌中這兩個(gè)基因的表達(dá)水平，研究團(tuán)隊(duì)成功從廢棄PET塑料提取原料并轉(zhuǎn)化為撲熱息痛，轉(zhuǎn)化率高達(dá)92%。

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