Пластикове забруднення має безліч аспектів, адже різні види пластику мають різну хімічну структуру, і спосіб, що підходить для одного полімеру, не працює для іншого. Тому, попри успіхи у створенні ферментів для розкладання ПЕТ чи поліестерів, ці рішення залишаються частковими. Водночас науковці продовжують шукати універсальні підходи — і нещодавно команда дослідників створила штучний фермент, який ефективно розщеплює поліуретан, що використовується у пінних вставках, меблевих наповнювачах та підошвах взуття. Про це пише ArsTechnica.
Як штучний інтелект допоміг створити новий фермент
Щоб знайти ефективне рішення, дослідники спершу перевірили всі відомі ферменти, здатні руйнувати поліуретан. Із 15 відомих зразків лише три показали помірну активність, але жоден не розклав полімер до базових хімічних компонентів.
Тоді вчені вирішили піти далі й застосували нейромережеві моделі AlphaFold та Pythia, які прогнозують тривимірну структуру білків. Ці інструменти допомогли знайти подібні за формою, але раніше невідомі білкові структури, що потенційно могли мати потрібну активність.
Далі команда використала нову систему GRASE (Graph neural network-based Recommendation of Active and Stable Enzymes) — графову нейромережу, здатну передбачити, які амінокислотні послідовності створять стабільний фермент із потрібними властивостями.
Результати перевершили очікування
З 24 створених білків більшість показали активність, а кілька — перевищили ефективність усіх відомих ферментів. Найкращий з них працював у 30 разів швидше за природний аналог. У поєднанні з діетиленгліколем і при нагріванні до 50 °C його ефективність зросла у 450 разів: за 12 годин фермент розклав 98 % поліуретану та залишався активним для кількох циклів використання. Навіть у масштабних тестах він переробляв понад 95 % матеріалу, придатного для повторного виробництва.
Науковці наголошують, що цей підхід відкриває нову еру у біотехнології переробки пластику. Алгоритми на кшталт GRASE враховують не лише структуру білка, а й його функціональні властивості — стабільність, гнучкість і здатність взаємодіяти з певними матеріалами.
Завдяки таким інструментам штучний інтелект може не просто «копіювати» природні ферменти, а створювати абсолютно нові, оптимізовані під конкретні полімери. Це відкриває шлях до ефективної біопереробки різних типів пластику, що сьогодні практично не піддаються утилізації.
