壳聚糖纳米颗粒作为佐剂，用于增强Ideonella sakaiensis对PET的生物降解作用

《Applied Microbiology and Biotechnology》：Chitosan nanoparticles as adjuvants to enhance the biodegradation of PET by Ideonella sakaiensis

　　

摘要

随着聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）污染问题的日益严重，开发高效的生物回收策略变得十分迫切。虽然细菌Ideonella sakaiensis 1.2597能够以PET作为唯一的碳源，但其作为生物催化剂的实际应用受到其与疏水性塑料表面粘附性差以及在常温条件下降解效率有限的限制。在这项研究中，我们通过离子交联技术制备了壳聚糖纳米颗粒（CS-NPs），作为新型的静电桥接助剂。合成的CS-NPs具有均匀的粒径（360.1 ± 10.8 nm）和较高的正ζ电位（+40.1 ± 2.2 mV）。在每30 mL培养基中添加3 mL CS-NPs的最佳剂量后，显著增强了I. sakaiensis对多种PET基底的粘附能力。在优化后的环境条件下（28°C，pH 7.0），使用CS-NPs作为粘附助剂时，PET荧光微球的荧光强度在14天内降低了85.9%，而未使用CS-NPs时仅降低了58.9%。此外，将CS-NPs助剂应用于宏观PET薄膜后，薄膜表面形成了密集的菌落，并出现了严重的结构破坏，表现为明显的物理凹陷和裂纹。高效液相色谱-质谱（LC-MS）分析证实PET成功水解为其组成单体：对苯二甲酸（TPA）、单(2-羟基乙基)对苯二甲酸（MHET）和双(2-羟基乙基)对苯二甲酸（BHET）。尽管在CS-NPs的环境归趋性和微生物竞争方面仍存在挑战，但这项研究为PET污染的生物修复提供了有前景的CS-NPs助剂。

图形摘要

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要点

•开发了一种界面助剂——壳聚糖纳米颗粒。

•添加壳聚糖纳米颗粒提高了PET的降解效率。

•壳聚糖纳米颗粒通过静电作用加速了PET的降解过程。