塑膠變成藥？細菌讓寶特瓶變止痛藥！
止痛藥普拿疼是一般常備的藥物，不僅便宜而且效果顯著。目前多數藥廠的製作方式都是採用硝基苯等材料作為原料，經過一系列化學反應來合成。而現在，我們又多了一種環保的新方法——請大腸桿菌幫我們用廢塑膠來合成！這項化學與生物的跨領域研究，成功開發出更永續的普拿疼製程，不僅使製藥方式多了一種途徑，也幫助我們解決廢塑膠的問題。
撰文｜科學人雜誌
我們日常生活中使用的各種塑膠製品，幾乎都是源自化石燃料製成的石化產品。但其實不只塑膠，家中常見的止痛藥普拿疼（主要成分為乙醯胺酚，acetaminophen），也同樣是由化石燃料衍生的化學物質。由於乙醯胺酚的生產往往依賴低成本卻高污染的製程，其製造方式甚至可能加劇氣候變遷。
我們日常生活中使用的各種塑膠製品，幾乎都是源自化石燃料製成的石化產品。但其實不只塑膠，家中常見的止痛藥普拿疼（主要成分為乙醯胺酚，acetaminophen），也同樣是由化石燃料衍生的化學物質。由於乙醯胺酚的生產往往依賴低成本卻高污染的製程，其製造方式甚至可能加劇氣候變遷。
這項研究的核心關鍵在於一種名為「洛森重排」（Lossen rearrangement）的化學反應。這種反應在過去被認為需要嚴苛的條件下，如高溫或鹼性環境才能進行，且從未觀察到能自然發生。然而，有研究團隊發現，當聚對苯二甲酸乙二酯（polyethylene terephthalate, PET，寶特瓶常見原料）的衍生物進入大腸桿菌時，洛森重排反應竟能在細胞內自發進行，過程不僅對細胞無害，還展現出極佳的「生物相容性」（biocompatible）。
在這項實驗中，研究團隊設計了一個化學轉化流程。先利用化學方法，把PET塑膠分解成一種名為O-Piv苯基羥肟酸酯（O-Piv benzhydroxamate）的化合物。這種物質可以透過洛森重排反應，轉化成對胺基苯甲酸（para-aminobenzoic acid, PABA）。由於PABA是細菌合成葉酸的必需原料，而葉酸則是DNA合成的重要輔酶，因此沒有PABA，細菌就無法正常生長。
為了驗證這個轉化機制能否在活細胞中進行，研究人員選擇一種無法自行合成PABA的基因改造大腸桿菌，做為測試對象。他們把這些細菌和O-Piv苯基羥肟酸酯放在一起培養，結果令人驚喜：這些大腸桿菌都存活下來！顯示它們能利用自己體內的磷酸鹽催化作用，成功將O-Piv苯基羥肟酸酯轉化為PABA。這一結果不僅證實了洛森重排能在活細胞中順利進行，也展示了塑膠垃圾能被轉化為生物必需分子的潛力。
接著，研究團隊進一步對大腸桿菌進行基因改造，植入來自蘑菇與土壤細菌的基因，使其具備將PABA轉化為乙醯胺酚的能力。結果顯示，這些改造後的細菌能在24小時內，能以高達92%的轉化率將PABA生成乙醯胺酚，且整個過程低排放、環境友善。
華勒斯教授表示：「這項研究首次結合化學與生物方法，不僅能以更永續的方式製造乙醯胺酚，也能同時清理環境中的塑膠廢棄物。」雖然要達到商業規模的量產還需要更多研究，但這項成果首次建立了「從塑膠垃圾到普拿疼」的完整技術路徑。這不僅為製藥開闢了永續新途徑，更為塑膠廢棄物找到全新可能性！
本文轉載自環境部化學物質管理署《化學知識地圖》網站
參考文獻
- Johnson, N. W. et al. (2025), "A biocompatible Lossen rearrangement in Escherichia coli.", Nature Chemistry. DOI: 10.1038/s41557-025-01845-5
- Davis, N. (2025), "Scientists use bacteria to turn plastic waste into paracetamol.", The Guardian.
- 郭毓璞（2025），《未來的止痛藥，可能來自你喝完的寶特瓶！》，科學人。