ポリヒドロキシ酪酸

ポリヒドロキシ酪酸（PHB）はポリヒドロキシアルカン酸（PHA）であり、バイオ由来および生分解性プラスチックとして興味深いポリエステルクラスに属するポリマーです。^[1] PHBのポリ-3-ヒドロキシ酪酸（P3HB）形態はおそらく最も一般的なタイプのポリヒドロキシアルカン酸ですが、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成され、これにはポリ-4-ヒドロキシ酪酸（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ン酸（PHO）およびそれらの共重合体が含まれます。

PHBは、生理学的ストレスの条件、主に栄養素が制限されている条件に反応して微生物（ Cupriavidus necator、Methylobacterium rhodesianum、Bacillus megateriumなど）によって生成されます。 ^{[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使用されます。^[要出典]

微生物によるPHBの生合成は、2分子のアセチルCoAの縮合から始まり、アセトアセチルCoAが生成され、その後ヒドロキシブチリルCoAに還元されます。この後者の化合物は、PHBを重合するためのモノマーとして使用されます。^[3]その後、細胞を破壊することでPHA顆粒が回収されます。^[4]

市販のプラスチックのほとんどは、石油化学製品から得られる合成ポリマーです。これらは生分解しにくい傾向があります。PHB 由来のプラスチックは、堆肥化可能で再生可能原料から得られ、生分解性があるため魅力的です。

ICI は1980 年代にこの材料をパイロットプラント段階まで開発しましたが、材料のコストが高すぎること、およびその特性がポリプロピレンに匹敵できないことが明らかになったため、関心は薄れました。Wella の「Sanara」シリーズのシャンプー用にいくつかのボトルが作られました。商標名「Biopol」を使用した例は、ロンドンの科学博物館に収蔵されています。

1996年、モンサント社（PHBをPHVとの共重合体として販売）は、ICI/ゼネカ社から「バイオポール」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ました[1]。しかし、モンサントのバイオポールの権利は2001年にアメリカの会社メタボリックス社に売却され、細菌からPHBを生産するモンサントの発酵槽は2004年初頭に閉鎖されました。モンサント社は細菌ではなく植物からPHBを生産することに注力し始めました^[5] 。しかし、現在では遺伝子組み換え作物にメディアの注目が集まっているため、モンサントのPHBに関する計画についてはほとんど報道されていません^{[6] 。}

バイオポールは現在、医療業界で内部縫合に使用されています。無毒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。^[7]

TephaFLEXは細菌由来のポリ-4-ヒドロキシ酪酸で、Tepha Medical Devices社が組み換え発酵プロセスを使用して製造しており、吸収性縫合糸などの生分解性材料を必要とするさまざまな医療用途を目的としています。^[8]

• 水に溶けず、加水分解に対して比較的耐性があります。これが、水溶性または湿気に敏感な、現在入手可能な他のほとんどの生分解性プラスチックと PHB を区別するものです。
• 酸素透過性に優れています。
• 紫外線耐性は良好ですが、酸や塩基に対する耐性は低いです。
• クロロホルムや他の塩素化炭化水素に溶ける。^[9]
• 生体適合性があるため、医療用途に適しています。
• 融点は175℃、ガラス転移温度は2℃です。
• 引張強度は40MPaでポリプロピレンに近い強度です。
• 水に沈みます（ポリプロピレンは浮く）、堆積物中での嫌気性生分解を促進します。
• 無毒です。
• 溶けたときに粘着性が少なくなります。

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、特徴付けられました。^[10]

Firmicutes 属とプロテオバクテリアは PHB を分解できる。Bacillus属、Pseudomonas属、Streptomyces属もPHB を分解できる。Pseudomonas lemoigne、Comamonas属。Acidovorax faecalis、Aspergillus fumigatus、Variovorax paradoxusは分解能力のある土壌微生物である。Alcaligenes faecalis、Pseudomonas、Illyobacter delafieldiは嫌気性汚泥から得られる。Comamonas testosteroniとPseudomonas stutzeri 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ほとんどなく、特に好熱性のStreptomyces属と好熱性のAspergillus属は例外である^{[11] 。}

• PHA賞の概要