Nylon jest jednym z najpowszechniejszych materiałów syntetycznych z którymi stykamy się na co dzień. Służy między innymi do produkcji dywanów, elementów tapicerki, części samochodowych, czy ubrań. Jest również powszechnie stosowany w biologii, chemii i biotechnologii. To z niego właśnie – oprócz nitrocelulozy – robione są filtry wykorzystywane podczas hybrydyzacji DNA. Z nylonu powstają także filtry membranowe do strzykawek. Materiał ten używany jest też na szeroką skalę w medycynie diagnostycznej i laboratoryjnej.

Z formalnego punktu widzenia – słowo „nylon” jest nazwą handlową całej grupy syntetycznych polimerów stworzonych i opatentowanych przez firmę DuPont. Wiele innych przedsiębiorstw jednak również produkuje nylon, tyle tylko, że o nieco innych właściwościach. Zdecydowanie najwięcej zastosowań znajduje jednak pochodzący z DuPont (a obecnie – Koch Industries) Nylon 6.

Problem z produkcją nylonu polega na tym, że w procesie niezbędny jest udział kwasu adypinowego. Ten natomiast pozyskiwany jest w drodze rafinacji paliw kopalnych, co z kolei jest największym źródłem emisji gazów cieplarnianych i głównym winowajcą globalnego ocieplenia.

Nic zatem dziwnego, że od lat trwają próby opracowania bardziej ekologicznej metody wytwarzania nylonu. Ku zaskoczeniu świata udało się to… naukowcom zajmującym się poszukiwaniem skutecznego lekarstwa na raka!

„W naszym laboratorium studiujemy genetyczne zmiany powodujące uszkodzenia zdrowych tkanek i ich przekształcanie w guzy. Celem tych badań jest zrozumienie w jaki sposób wykształcają się guzy, co ma doprowadzić do opracowania lepszych terapii” – mówi dr Zachary J. Reitman, współuczestnik badań oraz autor studium. „Okazało się, że część zdobytych przez nas informacji umożliwia ulepszenie metod wytwarzania nylonu”.

Podczas pracy zespół z Duke Cancer Institute uświadomił sobie podobieństwo pomiędzy technikami stosowanymi w badaniach nad nowotworami i w inżynierii biochemicznej. W obu przypadkach kluczową rolę odkrywają enzymy, dzięki którym zachodzi konwersja szczególnych związków chemicznych w inne.

Tymczasem jednym z najbardziej obiecujących pomysłów na „ekologiczną produkcję” nylonu – rozważanych przez świat naukowy – było użycie grupy enzymów w charakterze swoistej „linii montażowej”, której zadaniem byłoby przekształcenie tanich cukrów w kwas adypinowy. Problem w tym, że jednym z absolutnie niezbędnych do tego celu enzymów okazała się dehydrogenaza 2-hydroadypinianowa. Tyle tylko, że tej niestety nie udało się wytworzyć – a trudno przecież wdrożyć metodę opartą na elemencie, który.. nie istnieje.

Rozwiązanie przyszło ze strony, której nikt się nie spodziewał. W latach 2008-2009 badacze z Duke Cancer Institute zidentyfikowali mutację genetyczną w glejakach i innych guzach mózgu zmieniającą dehydrogenazę izocytrynianową w podobny – występujący między innymi u drożdży i bakterii – enzym, znany jako dehydrogenaza homoizocytrynianowa. Teoretycznie, mogło to doprowadzić do powstania „brakującego ogniwa” w „ekologicznej” produkcji kwasu adypinowego. Chociaż nie było to przedmiotem ich badań – zespół dr. Retmana podjął eksperymenty w tym kierunku. 23 września 2012 roku w czasopiśmie „Nature Chemical Biology” ukazało się studium omawiające sukces badań.

 „To, że sekwencjonowaniem genomu nowotworu pomaga nam odkrywać nowe możliwości enzymów jest ekscytujące” – mówi Reitman. ”Nawet zmiany genetyczne występujące u zaledwie pojedynczych pacjentów mogą odsłonić przed nami nowe funkcje enzymów –a  nie było to dotąd jednoznacznie oczywiste”.

Implikacje odkrycia amerykańskich naukowców są olbrzymie. Światowa produkcja włókien syntetyczny – nie poliestrowych – kształtuje się na poziomie co najmniej 5 milionów ton rocznie, ze stałą tendencją wzrostową. Znaczący udział w tej liczbie ma właśnie nylon. Przestawienie metod produkcyjnych na wykorzystanie nowej, ekologicznej technologii powinno w znaczącym stopniu ograniczyć emisję do atmosfery zanieczyszczeń powstających w procesie rafinacji ropy naftowej. I o ile problem globalnego ocieplenia jest dziś tematem dyskusyjnym (swego czasu głośna była sprawa opublikowania przez hackerów w Internecie wewnętrznej korespondencji naukowców z „Climate Research Unit”, z której wynikało między innymi to, że całe zagrożenie miało okazać się… nieporozumieniem o sztucznie „rozdmuchanych” następstwach – przyp. red.), o tyle mniej lub bardziej bezpośredni wpływ wspomnianych zanieczyszczeń na środowisko naturalne nie podlega dyskusji.

Kolejną – zdecydowanie wartą podkreślenia – konsekwencją ostatniego odkrycia jest możliwość znaczącego obniżenia kosztu wytwarzania nylonu. Biorąc pod uwagę wciąż rosnące zapotrzebowanie na światowym rynku, obniżka cen nie tylko pozwoli zwiększyć poziom produkcji, ale także wydatnie ograniczyć koszty ponoszone na co dzień na przykład przez laboratoria badawcze wykorzystujące nylonowe produkty i półprodukty w swojej działalności.

Równie istotnym aspektem jest kwestia praw patentowych. Grupa syntetycznych polimerów nosząca wspólną nazwę „nylon” jest przedmiotem ochrony patentowej, co w praktyce skupia jej produkcję w jednych rękach. Wprawdzie niektóre rodzaje tych materiałów wytwarzane są poza koncernem Koch Industries – co jest możliwe ze względu na ich inne właściwości  - ale to właśnie te, wynalezione przez DuPont, znajdują najwięcej zastosowań. Udostępnienie na rozsądnych warunkach licencyjnych nowej technologii pozwoli na podjęcie produkcji na szeroką skalę i rozbicie monopolu. Co w oczywisty sposób wpłynie znów na wzrost konkurencyjności, a co za tym idzie – obniżkę cen i większą dostępność nylonu na rynku.

Ostatnią wreszcie kwestię podkreślają sami naukowcy stojący za odkryciem „eko-nylonu”. Dr Hai Yan, główny autor studium, uważa, że wynalazek ten pokazuje jednoznacznie w jaki sposób inwestycja w badania w sektorze medycznym może przełożyć się na efektywne i ekonomiczne rozwiązania innych znaczących problemów gospodarki i przemysłu – nie związanych z medycyną.

„Produkcja nowego enzymu i stworzenie nowej metody wytwarzania nylonu jest zasługą tego, że naukowcy pracujący nad lekarstwem na raka potrafią myśleć kreatywnie i wykraczać daleko poza utarte schematy” – twierdzi Yan. „To odkrycie jest nie tylko ekscytujące. Ono utwierdza nas także w przekonaniu, że warto poświęcać się dla nauki i mobilizuje nas do zachęcania młodych ludzi do podążania tą ścieżką”.

Adam Czajczyk

Źródła: DukeHealth.org, Wikipedia, Climate Research Unit, Koch Industries, ekologiczne.info.pl, Otwarty Uniwersytet Ekonomiczny Uniwersytetu Ekonomicznego we Wrocławiu, internet