الحمض النووي قد يكون البديل الآمن لصناعة مواد قابلة للتحلل (بيكسابي)
من بين الوظائف الحيوية العديدة التي يملكها، مثل تخزين الشيفرة الوراثية، فقد يحمل شريط الحمض النووي (DNA) استخدامات مفيدة أخرى.
فحسب الدراسة -التي نشرت في 11 من مايو/أيار الماضي في دورية "ذي جورنال أوف أميركان كيميكال سوسيتي"- فقد يمكننا تحويل الحمض النووي الناتج من المواد العضوية (مثل البصل والأسماك والطحالب) إلى مواد هلامية وبلاستيكية قابلة للتحلل وغير ضارة بالبيئة.
وبالتالي يمكننا استخدام هذه النواتج الخضراء لتوفير احتياجاتنا اليومية من بدائل البلاستيك والمواد اللاصقة الفعالة والمركبات الأخرى متعددة الوظائف، دون الإضرار بالبيئة كما تفعل المواد المعتمدة في صناعتها على البتروكيماويات.
مادة شاملة وآمنة
في الدراسة التي قادها دان لو أستاذ الهندسة البيولوجية في جامعة كورنيل بالولايات المتحدة تمكن العلماء من الاستفادة من خصائص الحمض النووي كبوليمر جديد.
ويقول لو "هناك العديد من الأسباب التي تجعل من الحمض النووي مادة شاملة. فهو قابل للبرمجة، إذ يحتوي على أكثر من أربعة آلاف أداة نانوية (وهي الإنزيمات) يمكن تطويعها للتلاعب في الحمض النووي. فأنت تتناول يوميا هذا المركب الملائم للحياة وغير الضار وسهل التحلل" وفق ما ينقل موقع "فيز.أورغ"
غير أن أكبر مزية قد يحظى بها الحمض النووي هو وفرته المطلقة، إذ إن هناك ما يقدر بنحو 50 مليار طن متري من الكتلة الحيوية على سطح الأرض، يمكن أن تلبي أقل من 1% منها حاجة العالم للبلاستيك لمدة عام كما يقول العلماء.
الكتلة الحيوية يمكنها توفير حاجة العالم للبلاستيك بشكل آمن بيئيا (بيكسابي)
بوليمرات فائقة
على الرغم من أن العلماء استطاعوا سابقا تحويل الكتلة الحيوية إلى مواد قابلة للتحلل، فإن هذه العملية تتطلب كثيرا من الطاقة ودرجة حرارة عالية، مما قد يعد ضغطا إضافيا على البيئة.
لكن فريق "لو" تمكن من التغلب على معيقات هذه العملية بتطوير طريقة تمكنهم من ربط الحمض النووي، والمحافظة على وظيفته كبوليمر دون كسر الروابط الكيميائية.
وقام العلماء باستخراج الحمض النووي من مصادره العضوية (مثل البكتيريا أو الطحالب أو السلمون) ومن ثم إذابته في الماء وإضافة مركب "البولي إيثيلين جليكول داي أكريلات" الذي يربط بوليمرات الحمض النووي معا مكونا مادة مائية هلامية القوام، والتي يتم تجفيفها لإنتاج مجموعة من المواد الأكثر كثافة مثل البلاستيك والمواد الصمغية.
وحول هذه العملية، يقول لو إنها عملية يسيرة وسهلة التنفيذ وموفرة جدا "إذا ما قورنت بطرق التخليق الاعتيادية". كما أنه يمكن تطبيقها على نطاق كبير، ذلك "لأننا لسنا بحاجة إلى معالجة مسبقة للحمض النووي الناتج من الكتلة الحيوية".
يمكن صناعة لعب الأطفال من المواد المعدلة الناتجة من الحمض النووي (بيكسابي)
تعديل حسب الغرض
يمكن للعلماء تعديل تلك المادة المائية هلامية القوام الناتجة، وإضافة العديد من الخواص غير التقليدية إليها، وعاد أستاذ الهندسة البيولوجية ليقول إن تطبيقات هذه المادة الناتجة "تعتمد على الخصائص التي نوفرها لها. فبإمكاننا أن نجعلها مضيئة أو موصلة أو غير موصلة أو أكثر صلابة أو أي شيء آخر يمكنك التفكير به".
إضافة إلى ذلك، -يقول لو- فإننا نستطيع صنع أي شيء من هذه المادة بداية من لعب الأطفال والأواني إلى الملابس وأسطح المنازل. كما أنها قد تكون مناسبة جدا في مجال صناعة الدواء".
تحديات قائمة
بلغت تكلفة إعداد غرام واحد من هذه المادة حوالي دولار. لكن العلماء يرون أن التكلفة ستنخفض بشكل جذري -إلى 100 أو 1000 ضعف- إذا ما أنتجت على نطاق صناعي كبير.
كما يعد الحصول على كميات كافية من الكتلة الحيوية -اللازمة لاستخراج الحمض النووي- أحد التحديات القائمة.
ويضيف لو "علينا ألا نتجاهل أن هذه المادة هي نتاج للحمض النووي، لذا علينا أن نستفيد من خصائصه متى أمكننا فعل ذلك. ونحن نعمل حاليا على صقل خواص المادة الحيوية الناتجة لنجعلها أكثر فاعلية وقوة وليونة لنتمكن من تصنيع العديد من المواد المختلفة".
