TK生物基材料与能源获悉，9月4日，神户大学的一个研究团队发表研究成果称，他们已在生物反应器中实现了2,5-PDCA（2,5-吡啶二甲酸）的生产。PDCA具有生物可降解性，含该成分的材料在物理性能上可与PET（聚对苯二甲酸乙二醇酯）相媲美，甚至更优于 PET；其生产浓度较此前报道提高了7倍以上。

作为PET替代品的PDCA不仅可生物降解，还具备更优异的物理性能。神户大学的生物工程团队通过基因工程改造大肠杆菌，实现了以葡萄糖为原料、以前所未有的产量生产这种化合物，且过程中无副产品产生 —— 这为生物工程的未来开辟了广阔前景。

塑料的耐用性既是其得以广泛应用的原因，也是其引发环境问题的根源。此外，塑料的原料主要来源于石油，属于不可再生资源，且供应受地缘政治因素影响。全球各地的研究团队都在致力于研发可生物降解且源自生物资源的塑料替代品，但这类研究往往面临产量低、纯度差的问题，进而导致生产成本居高不下。

神户大学生物工程师田中勉（Tsutomu Tanaka）表示：“目前大多数基于生物质的生产方案，都聚焦于由碳、氧、氢组成的分子。然而，一些适用于高性能塑料的极具潜力的化合物还含有氮等其他元素，却缺乏高效的生物制造方案。而且纯化学合成反应必然会产生不必要的副产品。”PDCA正是这类极具潜力的化合物之一。它具有生物可降解性，含该成分的材料在物理性能上可与PET（广泛用于制作容器和纺织品的材料）相媲美，甚至更优。田中勉指出：“我们团队从新的角度应对这一挑战：我们旨在利用细胞代谢作用吸收氮元素，进而从头合成这种化合物。”

神户大学的该团队已在《代谢工程》（Metabolic Engineering）期刊发表研究称，他们在生物反应器中生产PDCA的浓度，较此前报道提升了7倍以上，最终产量达到了10.6克/升。田中勉解释道：“我们这项研究的意义在于，证实了可通过代谢反应结合氮元素，且不产生多余副产品，从而实现目标化合物（PDCA）的清洁、高效合成。”

不过，研究团队在研究过程中也遇到了一些难以解决的问题。其中最棘手的问题是：他们发现实验中引入的一种酶会产生高活性化合物过氧化氢（H₂O₂），而过氧化氢又会反过来攻击产生它的这种酶，导致酶失活。田中勉表示：“通过优化培养条件，尤其是添加一种可清除过氧化氢的化合物，我们最终解决了这个问题 —— 尽管这种添加物可能会给大规模生产带来新的经济和物流挑战。”

这些生物工程师已制定了未来改进生产工艺的计划，每一个问题的解决都为后续研究指明了方向。展望未来，田中勉说：“能够在生物反应器中实现PDCA的足量生产，为其走向实际应用的后续步骤奠定了基础。更广泛地说，我们在整合氮代谢相关酶方面取得的成果，拓宽了通过微生物合成可获取的分子范围，从而进一步提升了生物制造的潜力。”

PDCA的全称是pyridinedicarboxylic acid（吡啶二甲酸），是一类含氮杂环二羧酸，其分子结构中包含 “吡啶环”（pyridine ring）—— 吡啶环是由5个碳原子和1个氮原子组成的六元杂环结构，这是PDCA分子的核心骨架之一。