Un team ricercatori ha fatto una scoperta rivoluzionaria: i batteri possono essere impiegati per trasformare i rifiuti di plastica in antidolorifici, aprendo così la strada a un processo di produzione farmaceutica molto più sostenibile. Nello specifico, i chimici hanno dimostrato che l’Escherichia coli è in grado di produrre paracetamolo, noto anche come acetaminofene, a partire da un materiale sintetizzato in laboratorio dalle comuni bottiglie di plastica.
Escherichia coli: il nuovo “produttore” di paracetamolo
“Le persone non sanno che il paracetamolo deriva attualmente dal petrolio“, ha spiegato il Professor Stephen Wallace dell’Università di Edimburgo, autore principale di questa innovativa ricerca: “Quello che questa tecnologia dimostra è che, unendo per la prima volta chimica e biologia, possiamo produrre paracetamolo in modo più sostenibile e, al contempo, contribuire a ripulire l’ambiente dai rifiuti di plastica”.
Wallace e il suo team hanno rivelato di aver scoperto che un tipo di reazione chimica, chiamata riarrangiamento di Lossen, un processo che non era mai stato osservato in natura, è in realtà biocompatibile. Questo significa che la reazione può avvenire in presenza di cellule viventi senza causare loro alcun danno. Il team ha raggiunto questa sorprendente scoperta partendo dal polietilene tereftalato (PET), un tipo di plastica ampiamente utilizzato negli imballaggi alimentari e nelle bottiglie. Utilizzando metodi chimici sostenibili, hanno convertito il PET in un nuovo materiale.
Successivamente, quando i ricercatori hanno incubato questo materiale con un ceppo innocuo di Escherichia coli, hanno osservato che era stato convertito in un’altra sostanza, il Paba. Questo processo deve aver comportato proprio un riarrangiamento di Lossen. È di fondamentale importanza notare che, mentre il riarrangiamento di Lossen tipicamente richiede condizioni di laboratorio difficili e specifiche, in questo caso si è verificato spontaneamente in presenza di Escherichia coli. I ricercatori hanno attribuito questa spontaneità al fatto che la reazione era catalizzata dal fosfato presente nelle cellule stesse dei batteri.
Il meccanismo batterico: dal PET al PABA
Il team di ricerca ha spiegato che il Paba è una sostanza fondamentale per la crescita batterica, cruciale in particolare per la sintesi del DNA. Normalmente, questo composto viene prodotto all’interno della cellula a partire da altre sostanze. Tuttavia, l’Escherichia coli impiegato negli esperimenti è stato geneticamente modificato per bloccare queste vie metaboliche interne. Ciò ha costretto i batteri a utilizzare il materiale derivato dal PET come unica fonte di Paba, dimostrando un’ingegnosa strategia per il riutilizzo dei rifiuti.
I ricercatori hanno sottolineato l’eccezionalità di questi risultati, poiché suggeriscono la possibilità di convertire i rifiuti di plastica in materiale biologico utile: “È un modo per aspirare completamente i rifiuti di plastica“, ha affermato Wallace, evidenziando il potenziale impatto ambientale di questa tecnologia.
Il team non si è fermato qui: ha ulteriormente modificato geneticamente l’Escherichia coli, inserendo due geni specifici – uno proveniente dai funghi e l’altro dai batteri del suolo. Questi geni hanno conferito ai batteri la capacità di convertire il Paba direttamente in paracetamolo. Utilizzando questa forma innovativa di Escherichia coli, i ricercatori sono riusciti a trasformare il materiale di partenza a base di PET in paracetamolo in meno di 24 ore, con un processo caratterizzato da basse emissioni e una notevole resa fino al 92%. Questo breakthrough rappresenta un passo significativo verso una produzione farmaceutica più sostenibile e una gestione più efficace dei rifiuti plastici.
Dalla ricerca di laboratorio alla produzione commerciale
Sebbene la scoperta di trasformare i rifiuti di plastica in paracetamolo tramite l’azione batterica rappresenti un progresso scientifico di eccezionale portata, è fondamentale sottolineare che ulteriori studi saranno necessari prima che questo processo possa essere implementato a livello commerciale. La transizione dal laboratorio alla produzione su larga scala comporta sempre sfide significative, tra cui l’ottimizzazione dei processi, la riduzione dei costi, la garanzia della purezza del prodotto finale e la scalabilità della produzione batterica. Nonostante ciò, i risultati attuali suggeriscono chiaramente una promettente applicazione pratica per questa innovativa metodologia.
Come ha affermato il Professor Wallace, questa scoperta apre un percorso completamente nuovo, mai immaginato prima, per la sintesi di farmaci. “Per la prima volta, consente di creare un percorso dai rifiuti di plastica al paracetamolo, cosa che non sarebbe possibile utilizzando solo la biologia e solo la chimica“, ha spiegato. Questa affermazione sottolinea il carattere rivoluzionario dell’approccio adottato dal team: è l’integrazione sinergica di metodologie chimiche e processi biologici che ha reso possibile questa trasformazione.
Senza la capacità di convertire il PET in un precursore chimico tramite metodi sostenibili, o senza la successiva azione biotecnologica dell’Escherichia coli geneticamente modificato, la produzione di paracetamolo dai rifiuti di plastica rimarrebbe un’utopia. Questo risultato non solo promette una via più sostenibile per la produzione farmaceutica, ma evidenzia anche il potere trasformativo della bio-chimica integrata nella risoluzione di problemi globali complessi, come la gestione dei rifiuti plastici e la produzione etica di medicinali essenziali.
Lo studio è stato pubblicato sulla rivista Nature Chemistry.
