Paracetamol syntetyzowany… z plastiku

mgr.farm 5 godzin temu

Paracetamol, powszechnie stosowany lek przeciwbólowy, jest tradycyjnie wytwarzany z cząsteczek pochodzących z paliw kopalnych, głównie z ropy naftowej. w tej chwili realizowane są prace nad alternatywnymi, bardziej ekologicznymi metodami jego produkcji, na przykład z wykorzystaniem odpadów plastikowych.

Plastik surowcem w przemyśle farmaceutycznym

Jak podaje czasopismo Nature, naukowcy intensywnie pracują nad opracowaniem metod wykorzystania m.in. politereftalanu etylenu (PET). To tworzywo sztuczne powszechnie stosowane do produkcji butelek plastikowych czy opakowań na żywność. PET można też znaleźć w obudowach urządzeń elektrycznych i wielu innych produktach codziennego użytku. Okazuje się, iż PET może posłużyć jako bardzo dobre, efektywne i przy tym ekologiczne alternatywne źródło do produkcji paracetamolu.

– Udowodniliśmy, iż potrafimy przekształcić ogromne ilości odpadów w lek o globalnym znaczeniu wykorzystując sposoby niemożliwe do osiągnięcia przy użyciu wyłącznie chemii lub wyłącznie biologii – mówi współautor badania Stephen Wallace, biotechnolog chemiczny z Uniwersytetu w Edynburgu, w Wielkiej Brytanii.

Czytaj również: Paracetamol u osób starszych może nie być tak bezpieczny, jak się uważa

Kluczowym elementem sukcesu projektu było odkrycie Wallace’a i jego zespołu. Zauważyli oni, iż reakcja chemiczna, zwana przegrupowaniem Lossena, która zwykle przebiega w warunkach toksycznych dla komórek, może zachodzić w ich obecności.

– Reakcja ta jest znana od ponad wieku, ale wcześniej obserwowano ją tylko w probówce lub kolbie – mówi Wallace.

Przegrupowanie Lossena to reakcja organiczna szeroko wykorzystywana w chemii syntetycznej. Umożliwia przekształcenie hydroksykwasów w izocyjaniany, które ze względu na swoją dużą reaktywność pośredniczą w syntezie związków azotowych. Mechanizm polega na migracji grupy grupa alkilowej (lub arylowej) z atomu węgla na atom azotu i uwolnieniu karboksylanu (jonu karboksylanowego).

E.coli w syntezie paracetamolu

Aby przekształcić odpady plastikowe w paracetamol, naukowcy najpierw zastosowali dobrze poznane metody chemiczne. Pozwoliły one zdegradować i zmodyfikować politereftalan etylenu (PET) do mniejszych cząsteczek, zwanych cząsteczkami prekursorowymi. Następnie genetycznie zmodyfikowali bakterie Escherichia coli, wprowadzając do nich specjalne geny kodujące enzymy niezbędne do dalszej syntezy paracetamolu.

Cząsteczki prekursorowe dodano do hodowli tych zmodyfikowanych bakterii. Tam zaszła reakcja chemiczna znana jako przegrupowanie Lossena, prowadząca do powstania związku pośredniego – kwasu p-aminobenzoesowego (PABA). Katalizatorem reakcji był jon fosforanowy, naturalnie obecny we wszystkich organizmach żywych. Zmodyfikowane bakterie enzymatycznie przekształciły PABA, „dokańczając” syntezę paracetamolu.

Autorzy badania podkreślają, iż efekty przerosły oczekiwania. Dzięki działaniu zmodyfikowanych genetycznie bakterii E. coli aż 92% materiału pochodzącego z rozłożonego plastiku przekształcono w paracetamol. Czasopismo Nature podaje, iż grupa naukowców z Uniwersytetu w Edynburgu współpracuje z firmami farmaceutycznymi, m.in. z AstraZeneca. To ona zapewniła część finansowania badania. Jeden ze współautorów badania pracuje w AstraZeneca.

Idea gospodarki obiegu zamkniętego

– Praca ta wpisuje się w rosnący trend łączenia chemii i biologii w celu stworzenia najbardziej wydajnego systemu – mówi Dylan Domaille, biolog chemik z Colorado School of Mines w Golden. – Pokazuje jak duży potencjał ukryty jest w takim podejściu i jak wszechstronne możemy uzyskać efekty.

Wykorzystanie PET do syntezy paracetamolu wpisuje się w ideę gospodarki o obiegu zamkniętym, w której odpady nie są wyrzucane, ale przekształcane w wartościowe surowce dla przemysłu farmaceutycznego i chemicznego. Dzięki temu możliwe jest nie tylko zmniejszenie ilości zalegających na wysypiskach odpadów plastikowych. Pozwala to także ograniczyć zużycie surowców kopalnych, które tradycyjnie stanowią podstawę produkcji leków.

Ta innowacyjna technologia łączy w sobie metody chemiczne i biotechnologiczne, oferując perspektywę bardziej zrównoważonej i przyjaznej środowisku produkcji leków, co może mieć ogromne znaczenie zarówno dla ochrony planety, jak i dla rozwoju nowoczesnej medycyny.

Naukowcy mają nadzieję, iż technologia ta może być rozszerzona na produkcję innych leków lub związków chemicznych. To otwiera nowe możliwości w biotechnologii i recyklingu tworzyw sztucznych.

Źródło: