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聚羟基丁酸酯生物合成及历史

   日期:2023-04-10     来源:新浪网    浏览:416    评论:0    
核心提示: 聚酰胺基丁酸酐 (PHB) 是一种聚羟基链烷酸酯 (PHA),属于聚酯类的聚合物,作为生物衍生和可生物降解的塑料而备受关注。 PHB 的聚 3-羟基丁酸酯 (P3HB) 形式可能是最常见的聚羟基链烷酸酯类型,但此类其他聚合物由多种生物体产生:包括聚 4-羟基丁酸酯 (P4HB)、聚羟基戊酸酯 (PHV) 、聚羟基己酸酯(PHH)、聚羟基辛酸酯(PHO)及其共聚物。
  
  聚酰胺基丁酸酐 (PHB) 是一种聚羟基链烷酸酯 (PHA),属于聚酯类的聚合物,作为生物衍生和可生物降解的塑料而备受关注。 PHB 的聚 3-羟基丁酸酯 (P3HB) 形式可能是最常见的聚羟基链烷酸酯类型,但此类其他聚合物由多种生物体产生:包括聚 4-羟基丁酸酯 (P4HB)、聚羟基戊酸酯 (PHV) 、聚羟基己酸酯(PHH)、聚羟基辛酸酯(PHO)及其共聚物。

  生物合成

  PHB 由微生物(例如 Cupriavidus necator、Methylobacterium rhodesianum 或 Bacillus megaterium)产生,显然是对生理应激条件的反应; 主要是营养物质有限的条件。 该聚合物主要是碳同化(来自葡萄糖或淀粉)的产物,当其他常见能源不可用时,微生物将其用作能量储存分子的一种形式以进行代谢。

  PHB 的微生物生物合成始于两个乙酰辅酶 A 分子的缩合,得到乙酰乙酰辅酶 A,随后乙酰辅酶 A 被还原为羟丁酰辅酶 A。 然后将后一种化合物用作聚合 PHB 的单体。 然后通过破坏细胞回收 PHAs 颗粒。

  热塑性聚合物

  大多数商用塑料都是从石化产品中提取的合成聚合物。 它们倾向于抵抗生物降解。 PHB 衍生塑料很有吸引力,因为它们可堆肥,源自可再生资源,并且可生物降解。

  ICI 在 1980 年代将这种材料开发到了试验工厂阶段,但当人们意识到这种材料的成本太高且其性能无法与聚丙烯相媲美时,人们的兴趣逐渐消退。 有些瓶子是为威娜的 Sanara 系列洗发水制作的; 一个使用商品名 Biopol 的例子收藏在伦敦科学博物馆中。

  1996 年,孟山都(将 PHB 作为与 PHV 的共聚物出售)从 ICI/Zeneca 购买了制造该聚合物的所有专利,包括商标Biopol[1]。 然而,孟山都公司在 2001 年将 Biopol 的权利出售给了美国公司 metabolix,孟山都公司从细菌生产 PHB 的发酵罐在 2004 年初被关闭。孟山都公司开始专注于从植物而非细菌生产 PHB。 但现在媒体对转基因作物的关注度如此之高,几乎没有关于孟山都公司 PHB 计划的消息。

  Biopol目前在医疗行业用于内部缝合。 它无毒且可生物降解,因此回收后无需去除。

  TephaFLEX 是一种细菌衍生的聚-4-羟基丁酸酯,由 Tepha Medical Devices 使用重组发酵工艺制造,旨在用于需要可生物降解材料(如可吸收缝合线)的各种医疗应用。

  属性

  

  • 不溶于水且相对抗水解降解。 这将 PHB 与大多数其他目前可用的生物降解塑料区分开来,后者要么是水溶性的,要么是对水分敏感的。

  •   良好的透氧性。

  •   抗紫外线性能好,但耐酸碱性能较差。

  •   溶于氯仿和其他氯化烃。

  •   具有生物相容性,因此适用于医疗应用。

  •   熔点 175 °C,玻璃化转变温度2 °C。

  •   抗拉强度40 MPa,接近聚丙烯。

  •   沉入水中(而聚丙烯漂浮),促进其在沉积物中的厌氧生物降解。

  •   无毒。

  •   融化后“粘性”降低

 

  历史

  1925 年,法国微生物学家 Maurice Lemoigne 首次分离并鉴定了聚拢基丁酸醋。

   生物降解

  厚壁菌门和变形菌门可以降解 PHB。芽孢杆菌、假单胞菌和链霉菌可以降解 PHB。 假单胞菌 lemoigne,Comamonas sp。 Acidovorax faecalis、Aspergillus fumigatus 和 Variovorax paradoxus 是能够降解的土壤微生物。 粪产碱杆菌、假单胞菌和德拉菲尔杆菌是从厌氧污泥中获得的。 Comamonas testosteri 和 Pseudomonas stutzeri 是从海水中获得的。 其中很少有能够在较高温度下降解的;值得注意的是嗜热链霉菌属除外。 和曲霉属的嗜热菌株。

 
 
 
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