Ukendt

  • Ing.dk er under ombygning - vi er tilbage mandag med nyt udseende. Henover weekenden er alt vores indhold åbent, men man kan ikke logge ind og debattere.

Bakterier skal producere bæredygtige fluorstoffer uden giftig kemi

PLUS.
Belægningen på bl.a. stegepander indeholder fluorstoffer, som i dag fremstilles ved en meget giftig proces. Illustration: weyo/Bigstock

Fluorerede stoffer indgår i snart sagt alting, både til emballage, i medicin og i slip let-belægninger på stegepander.

Men fremstillingsprocessen kan være hidsig for miljøet, da det kræver syntetisering med giftig og reaktiv gas at opnå de fluorerede molekyler, som skal blive til polymerer eller medicinkomponenter.

Derfor har EU doneret 60 mio. kr. til DTU-centret The Novo Nordisk Foundation Center for Biosustainability til et projekt, som skal gøre fremstillingsprocessen af disse molekyler mere bæredygtig.

Pablo Ivan Nikel med sin model af fluorodeoxyadenosin, som er en af de kemiske forbindelser, bakterierne skal lave. Illustration: Anders Østerby Mønsted, DTU

»Vi har givet udvalgte bakterier en kunstig metabolisme, så de kan producere stofferne i stedet. Det har givet gode resultater, og dette er måske første gang, at resultater fra syntesebiologi kan gå direkte ind i en produktionsproces,« siger Pablo Ivan Nikel, seniorforsker og gruppeleder på centret.

En lang række fluorstoffer er forbudt eller under udfasning, fordi de er hormonforstyrrende og kræftfremkaldende, herunder de langkædede PFOS og PFOA. Men Pablo Ivan Nikel forsikrer, at det ikke er i disse baner, hans forskningshold arbejder:

»Vi arbejder hovedsageligt med indhold til medicin, som ikke ophober sig i kroppen eller er giftigt. Den kemiske struktur her er meget forskellig fra strukturen i de stoffer, der bliver betragtet som giftige såsom PFOA, og vi overholder alle regler, når det kommer til produktionen,« siger han.

Læs også: DTU-forsker har afluret resistenstrick hos sejlivet sygehusbakterie

Fleksibel bakterie

Forskerne har valgt jordbakterien Pseudonomas putida som fabrikant af de fluorerede stoffer, fordi dens metabolisme har vist sig særdeles fleksibel over for ændringer. Den har også tidligere vist sig nyttig i andre miljøprojekter såsom omdannelse af skumplast til nedbrydelige produkter.

Og bakterien var altså også klar på den ændring i stofskiftet, der skulle til for at omdanne billige natriumfluoridsalte til vigtige komponenter til fluorpolymerer. Endda ved atmosfærisk tryk og i en lunken tank på 30 grader i modsætning til den enorme mængde energi, det kræver at fremstille stofferne kemisk.

Målet er at dyrke bakterierne i forsøgstanke på op mod 50 liter. Indtil nu har forskerne kun dyrket bakterien i mindre skala, da de stadig arbejder på at optimere det genetiske design.

For at producere de fluorerede stoffer har forskerne introduceret et nyt gen til bakterien, så den kan producere et bestemt enzym. Sammen med sukkerstoffer som næring og fluorsalte kan bakterien via enzymet danne den fornødne forbindelse mellem fluorstoffet og kulstofmolekyler, så disse kan indgå i de videre produkter.

Og det er et kæmpestort milliardmarked, forskningsholdet er gået ind i. Op mod en fjerdedel af alle medikamenter indeholder fluorstoffer, som forbedrer optagelsen af aktivstofferne i kroppen, og der er desuden et kæmpemarked for polymerer i industrien.

Derfor er det også forventningen, at flere større virksomheder fremover vil have tanke med bakterier stående som en del af fremstillingsprocessen.

Læs også: Ny dansk teknik kan revolutionere medicinproduktion

Stor interesse fra industrien

»Jeg oplever stor interesse for bakterierne fra farmavirksomheder, der hungrer efter billigere og mere bæredygtige alternativer til den giftige syntetisering,« siger Pablo Ivan Nikel, som er i gang med at patentere processen og derfor gerne vil begrænse informationerne om, hvilke konkrete metoder han har brugt.

Faktisk var Pseudonomas putida ifølge Wikipedia den første slægt af organismer, der fik et genmodificeret familiemedlem patenteret, hvilket naturligt nok skabte en del debat omkring det at patentere naturen.

Det skete i begyndelsen af 1980'erne og resulterede i et patent til den indiske mikrobiolog Ananda Chakrabarty, som havde fået bakterien til at nedbryde olie hurtigere end tidligere set.

»Ellers bliver manipuleringer med stofskiftet oftest brugt til at få bakterier til at producere simple molekyler som alkoholer. Men nu kan man virkelig komme ind i et felt, hvor der ikke findes biologiske alternativer,« siger Pablo Ivan Nikel.

Læs også: Stavbakterier og malerruller med hormoner skal give flottere danske juletræer

Ikke muligt for ti år siden

I første omgang skal holdet dog have opskaleret processen, så industrien kan producere nok stoffer i kæmpestore tanke. Denne del er ikke helt på plads endnu, og pga. patentansøgningen ønsker Pablo Ivan Nikel heller ikke at komme for meget ind på fremskridtene.

Men han kan sige så meget, at det nu bl.a. handler om at gøre bakteriernes liv direkte afhængigt af fluor-saltene, så de labber dem grådigt i sig og producerer større mængder af de ønskede stoffer.

»For ti år siden havde vi slet ikke de værktøjer, der skal til for at manipulere med stofskiftet på den her måde. Nu kan vi simpelthen 'omskrive' den til et kæmpestort marked, som kun vokser,« siger Pablo Ivan Nikel.