塑料的耐久性带来了巨大的环境代价，而生物可降解塑料则常常面临性能或成本上的短板。近日，一项发表于《代谢工程》（Metabolic Engineering）的研究带来了令人振奋的突破。日本神户大学（Kobe University）的生物工程团队成功利用改造后的微生物，高效合成了性能卓越的可完全生物降解塑料——PDCA（吡啶二甲酸），为未来绿色材料的应用铺平了道路。

神户大学的一个研究小组近日发表研究成果，他们在生物反应器中成功生产出PDCA（一种可生物降解的聚合物，其物理性能堪比甚至超越PET），其浓度比此前报道高出七倍以上。图片来源：Tsutomu Tanaka

该项研究的核心创新在于其独特的“生物合成路径”。与大多数仅由碳、氧、氢构成的生物基塑料不同，PDCA分子中含有氮元素，这正是其获得高性能（如高强度、高耐热性）的关键。研究团队没有采用传统的化学合成法（易产生有害副产物），而是另辟蹊径，通过精密设计大肠杆菌的细胞代谢网络，使其能够像“细胞工厂”一样，直接以葡萄糖为“食物”，高效地将氮元素整合进分子骨架中，“从头开始”清洁地合成PDCA。

最终，团队在生物反应器中实现了PDCA的高浓度生产，产量达到了以往报告的7倍以上，且整个过程几乎没有不必要的副产物，纯度极高。

PDCA材料在降解性上表现优异，其物理性能却足以比肩甚至超越广泛应用于饮料瓶和纺织品的PET（聚对苯二甲酸乙二醇酯）塑料，打破了“环保必然牺牲性能”的固有印象。

尽管走向大规模工业化生产还面临成本优化等挑战，但这项研究无疑为彻底解决白色污染问题提供了一个极具潜力的方向。未来，这种源于微生物的“超级塑料”有望广泛应用于包装、纺织、工程材料等领域，推动塑料产业走向真正的可持续发展。