塑料材料,包括微塑料,即使在欧洲阿尔卑斯山等偏远和寒冷的环境中也积聚在所有类型的生态系统中。这种污染对环境和人类构成了风险,需要解决。使用大约3,000 m a.s.l.的东部瑞士阿尔卑斯山收集的土壤的shot弹枪DNA宏基因组学,我们确定了可能降解塑料的基因及其蛋白质。我们通过差异丰度分析筛选了质体和大块土壤的宏基因组,并与专门针对推定的塑料降解基因的特定数据库进行了基于相似性的筛选,并选择了具有信号肽的高概率的基因,用于信号肽的细胞外导出和高信任的功能率。此过程导致了9个候选基因的最终列表。预测蛋白的长度在425至845个氨基酸之间,预测产生这些蛋白质的属主要属于Caballeronia和Bradyrhizobium。我们使用异源表达进行了功能验证,然后进行上清液的酶测定。测试的九种蛋白质中的五种显示出我们使用酯酶测定时的活性显着增加,而从候选基因(一种水解酶型酯酶)中的五种蛋白质中的一种显然具有最高的活性,高于双倍以上。,我们仅用来自酯化酯酶测定中五个候选基因的蛋白质对塑料类型的塑料降解和生态®进行荧光测定,但是像阴性对照一样,这些蛋白质并未显示出任何偶尔的活性。相比之下,阳性对照的活性(包含文献中已知的Pla降解基因插入物)是阴性对照的20倍以上。这些发现表明,在计算机筛选中进行功能验证,适合查找新的降解酶。尽管我们只发现了一种新的酯酶酶,但我们的方法有可能应用于任何类型的土壤和各种生态系统中的塑料,以快速有效地寻找新的塑料降解酶。
University Technological University of the Shannon: Midlands Midwest University School Faculty of Engineering Project Title Direct chemical conversion of mixed biomass residue into biodegradable polymers Post Duration 4 years Supervisors/ Mentors Dr Yuanyuan Chen, Dr Yong Tang, Prof Maurice Collins Main Location for project Technological University of the Shannon: Midlands Midwest Funding source BiOrbic Provisional start date 1 st Feb 2025 Biorbic挑战气候中性林业工资每年22,000欧元,材料和旅行预算在4年的背景下为28,000欧元,通常是工业生物质残留物,例如酿酒商的谷物,因为它们的纯度和同质性是优先的。相反,尽管碳含量丰富,并且富含可用性,但混合的生物量(例如农业和林业残留物)通常因其异质性而不会转化,这使转化过程变得复杂。此外,将生物量转化为生物聚合物的当前过程涉及复杂的步骤,以分离核糖和木质素等靶成分,然后进行化学转化,通常导致部分生物量价值。这种缺乏实用的强调了需要改进方法以有效处理多种生物量来源的需求。目标该项目旨在将混合的生物量和生物量成分转化为新型生物聚合物,然后进行全面的特征。它还试图通过分子建模来理解反应机制。方法论,PhD候选人将从有关生物质和进行实验室实验的直接酯化的文献综述开始。经验和对基于生物的聚合物的浓厚兴趣是然后,候选人将在中国的黄伊大学旅行并在12-24个月内度过12-24个月,以在Yong Tang博士的监督下获得分子建模的动手经验。最后,基于建模结果,将通过实验室实验选择并验证优化的溶剂和反应条件。PHD候选人将使用先进的实验室设备来开发聚合物合成和表征方面的专业知识,并接收结构化训练模块和分子建模中的特定培训,以了解涉及化学反应的动力学和机制。要求申请人应具有或期望实现(在项目开始之前)至少在聚合物化学中至少获得2:1的荣誉学位(或同等学历)。
根据形态和来源,纳米级纤维素(即纳米纤维素)可分为三类,包括纤维素纳米晶体(CNC)、纤维素纳米纤维(CNF)和细菌纳米纤维素(BNC)。前两类来自植物(Yadav et al., 2021),而细菌纳米纤维素来自微生物(Ullah et al., 2017)。此外,纳米纤维素还可从藻类(Ruan et al., 2018)和动物(Bacakova et al., 2019)中获得,也可以通过无细胞酶系统合成(Kim et al., 2019)。目前,纳米纤维素的研究主要从三个方面进行:生产、品质提升和功能化,以用于各种生物技术应用。例如,植物纤维素含有木质素、半纤维素和矿物质,应将其去除以获得高纯度和质量的纳米纤维素(Ul-Islam 等,2019a)。为此,人们已开展努力来开发绿色方法,以尽量减少或避免使用木质纤维素材料水解所需的有毒化学品。另一方面,细菌生产 BNC 的产量和生产率低,生产成本高。因此,已采用菌株改良、共培养、开发工程菌株和先进反应器等多种策略来提高 BNC 的产量和生产率(Islam 等,2017;Sajadi 等,2019;Moradi 等,2021)。同时,不同的农业工业废弃物已被用作细菌生产BNC的碳源(Velásquez-Riaño和Bojacá,2017年;Ul-Islam等,2020年;Zhou等,2021年)。同样,虽然不同类型的纳米纤维素具有令人印象深刻的形态和物理化学特性并且无毒,但它们不具备材料的一些理想特性,如粘合位点、抗菌和抗氧化活性、电磁特性和催化活性,因此需要进一步改性(Picheth等,2017年;Vilela等,2019年)。由于相似的表面化学性质,所有类型的纳米纤维素都通过相同的化学策略进行改性,如酯化(Spinella 等人,2016 年)、醚化(De La Motte 等人,2011 年)、酰胺化(Kim 等人,2015 年)和氧化(Khattak 等人,2021 年),以及通过氢键、静电相互作用、亲水/疏水相互作用和 π - π 堆积进行物理改性,其中纤维素的游离 OH 基团直接与富电子的胺基、氧原子和羧基相互作用并形成氢键(Ullah 等人,2019 年)。由于不同类型的纳米纤维素具有独特的表面化学性质、多样性和令人印象深刻的特性,它们可应用于生物医学(Wang 等人,2021 年)、环境(Shoukat 等人,2019 年)、纺织(Felgueiras 等人,2021 年)、制药(Raghav 等人,2021 年)、能源(Zhang 等人,2020 年)、增材制造(Fourmann 等人,2021 年)、化妆品(Bianchet 等人,