塑料废弃物的环境问题日益严峻，每年有数千万吨塑料制品落入垃圾填埋场和自然环境，造成严重的生态污染和资源浪费。与此同时，制药行业对传统化学合成方法依赖石油等不可再生资源，不仅加剧碳排放也限制了可持续发展的进程。面对环境保护需求和医药工业转型的双重挑战，科学界迫切需要寻找创新技术，实现塑料废弃物的高值利用，同时开辟化学药物生产的新路径。近期，爱丁堡大学的研究团队通过合成生物学与化学工程结合，成功设计出能够将聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）塑料废弃物转化为常用止痛药对乙酰氨基酚（paracetamol，俗称扑热息痛）的微生物系统。这一突破不仅减少了塑料污染，也为医药合成开辟出低碳环保的全新模式。聚对苯二甲酸乙二醇酯作为塑料瓶等包装材料的主要成分，年产量巨大且回收率亟待提升。
传统回收技术多以机械方式对塑料进行物理重塑，难以有效降解甚至转化为高附加值产品。爱丁堡大学团队引入了Lossen重排反应，一种有机化学中常见但通常需高温碱性条件才能进行的反应。然而，他们巧妙地发现该反应可在大肠杆菌细胞内的生物相容性环境下发生，并借助基因工程技术赋予细菌PABA（对氨基苯甲酸）合成路径，使其能够利用回收的PET分子作为底物生成PABA。PABA是对乙酰氨基酚生物合成的关键中间体，随后通过导入特定酶基因进一步催化成最终的止痛药分子。研究表明，这些“设计微生物”对原料利用效率极高，转换率达92%，且整个过程碳足迹极低。塑料废弃物经过多步生物化学转化，成功跻身日常必需药物的合成供应链，实现了从废弃资源到高价值医药品的完美升级。
该创新技术的意义不仅在于环保与药物生产的结合，更彰显了合成生物学跨学科研究的巨大潜力。通过基因工程改造微生物，让细胞成为“绿色工厂”，能够以温和条件、高效能耗和较少危险副产物的优势，代替传统高能耗、高污染的化学合成路线，不断推动可持续工业制造的发展。与此同时，设计微生物转化塑料废弃物还为循环经济创造了新的典范。塑料污染与废弃物利用始终是全球环境治理的重要议题，如何将废旧塑料纳入资源再生体系，实现闭环回收，关系到生态保护和经济发展。此项技术不仅为塑料的环保处理提供了技术支撑，也为产业界提供了全新方向，让废弃塑料资源重新焕发生命力。此项研究虽处于实验室阶段，但其产业化前景广阔。
未来随着工艺的优化和生物反应器规模的扩展，基于设计微生物的塑料回收与药物制造有望实现大规模商业应用。推动这类绿色合成路径的推广，有助于减少对化石燃料的依赖，减缓气候变化，并降低制药产业的环境负担。此外，这项成果也激励更多科学家探索塑料废弃物向多种高价值化学品转化的可能，为实现资源再利用的多元化奠定基础。设计微生物作为应对环境与健康挑战的桥梁，正在改变传统生产模式，以生态友好的方式满足人类生活需求。如今，从塑料废弃物中生产止痛药的成功示范，展示了科学技术结合环保理念的巨大潜能，是迈向绿色未来的重要里程碑。未来，合成生物学将继续为医药制造和废弃物循环利用注入活力，推动实现可持续发展的美好愿景。
随着全球对环境保护和资源效率要求的提升，设计微生物技术有望成为塑料降解和绿色合成的中坚力量，引领制药工业向更环保、更智能的新时代迈进。
