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ポリヒドロキシブチレート（PHB）は、ポリヒドロキシアルカノエート（PHA）の一種で、バイオ由来で生分解性のプラスチックとして注目されているポリエステル類に属するポリマーです。[ 1 ] PHBのポリ-3-ヒドロキシブチレート（P3HB）はおそらく最も一般的なポリヒドロキシアルカノエートですが、このクラスの他のポリマーはさまざまな生物によって生産されます。これらには、ポリ-4-ヒドロキシブチレート（P4HB）、ポリヒドロキシバレレート（PHV）、ポリヒドロキシヘキサノエート（PHH）、ポリヒドロキシオクタノエート（PHO）およびそれらの共重合体が含まれます。
PHBは、微生物（Cupriavidus necator、Methylobacterium rhodesianum 、 Bacillus megateriumなど）によって、生理的ストレス条件下（主に栄養素が制限されている条件下）に応じて産生される。 [ 2 ]このポリマーは主に炭素同化（グルコースまたはデンプンから）の産物であり、他の一般的なエネルギー源が利用できない場合に代謝されるエネルギー貯蔵分子の形態として微生物によって利用される。
PHBの微生物生合成は、2分子のアセチル-CoAが縮合してアセトアセチル-CoAを生成することから始まり、その後、ヒドロキシブチリル-CoAに還元されます。この化合物はモノマーとしてPHBの重合に使用されます。[ 3 ]その後、細胞を破壊することによってPHA顆粒が回収されます。[ 4 ]
市販されているプラスチックのほとんどは、石油化学製品由来の合成ポリマーです。これらは生分解されにくい傾向があります。一方、PHB由来のプラスチックは、堆肥化可能で再生可能な原料から作られ、生分解性があるため、魅力的な選択肢となっています。
ICIは1980年代にこの素材を試験プラント段階まで開発しましたが、材料費が高すぎること、そしてその特性がポリプロピレンに匹敵しないことが明らかになると、関心は薄れていきました。一部のボトルはウェラのシャンプー「サナラ」シリーズ向けに製造され、「バイオポール」という商標名を使用したボトルの例は、ロンドンの科学博物館に所蔵されています。
1996年、モンサント社（PHVとの共重合体としてPHBを販売していた）は、ICI/ゼネカ社から「Biopol」の商標を含むポリマー製造に関するすべての特許を買収した。[ 5 ]しかし、モンサント社のBiopolの権利は2001年にアメリカのメタボリックス社に売却され、モンサント社が細菌からPHBを生産していた発酵槽は2004年初頭に閉鎖された。
遺伝子組み換え植物におけるPHB生産の最初の報告は1992年にシロイヌナズナで行われた。これは、Alcaligenes eutrophus由来の2つの酵素の遺伝子を挿入し、アセトアセチル-CoAからPHBを合成する酵素を継続的に生産することであった。[ 6 ]培養植物細胞によるPHB生産システムも開発された。[ 7 ]モンサントは細菌ではなく植物からPHBを生産することに関心を持っていた。しかし、メディアが遺伝子組み換え作物に注目していたため、2005年以降、モンサントのPHBに関する計画についてのニュースはほとんどなかった。[ 8 ]
バイオポールは現在、医療業界で内部縫合糸として使用されています。無毒性で生分解性であるため、回復後に除去する必要はありません。[ 9 ]
TephaFLEXは、細菌由来のポリ-4-ヒドロキシ酪酸であり、Tepha Medical Devices社が組換え発酵プロセスを用いて製造したもので、吸収性縫合糸など生分解性材料を必要とする様々な医療用途向けである。2008年に初めて販売された。[ 10 ] [ 11 ] 2021年には、親会社であるTepha, Inc.が国際的な医療技術企業であるBD社に買収された。 [ 12 ]
ポリヒドロキシ酪酸は、1925年にフランスの微生物学者モーリス・ルモワーニュによって初めて単離され、特徴づけられた。[ 14 ]
フィルミクテスとプロテオバクテリアはPHBを分解できる。バチルス、シュードモナス、ストレプトマイセス属はPHBを分解できる。シュードモナス・レモイン、コマモナス属、アシドボラックス・フェカリス、アスペルギルス・フミガタス、バリオボラックス・パラドクサスは分解能力のある土壌微生物である。アルカリゲネス・フェカリス、シュードモナス、イリオバクター・デラフィールドは嫌気性汚泥から得られる。コマモナス・テストステローニとシュードモナス・ストゥッツェリは海水から得られる。これらのうち高温で分解できるものは少なく、特に好熱性ストレプトマイセス属と好熱性アスペルギルス属の株は例外である[ 15 ] 。