可降解的生物基聚合物
文献发布时间:2023-06-19 18:27:32
相关申请的交叉引用
本申请要求于2020年4月27日提交的美国临时申请63/016,272号和于2020年4月27日提交的美国临时申请63/016,198号的优先权,其中每项申请的内容通过引用整体并入本文。
政府支持声明
本发明根据美国能源部授予的DE-SC0019986号奖项在政府的支持下完成。政府对该发明拥有某些权利。
背景技术
截至目前,已经产生了大约70亿公吨的塑料垃圾,其中约9%被回收,12%被焚烧,且79%在垃圾填埋场或自然环境中堆积。如果目前的生产和废弃物管理趋势继续下去,到2050年,大约有960亿吨的塑料废物将被填埋在垃圾场或自然环境中。普通产品(无论是购物袋、水瓶还是鞋类)中的几乎所有塑料都来自石油化工产品。当考虑到塑料产品的生命周期时,生产的每一步都会造成污染。提取石油和提炼原料化学品以及制造单体都会向大气中释放固碳,而且这些过程会消耗大量的水。即使回收所产生的塑料聚合物也需要能源和水,而且可能比新的生产更昂贵,这导致了回收的依从性差,并且与新的生产相比,回收产品的碳足迹仅有微小的改善。鉴于这些有害的影响,在生产能够用可再生的原料来生产最终能够生物降解的聚合物的塑料产品方面存在着巨大的市场机会。
发明内容
在一个方面,本文公开了对生物基聚合物产品进行生物降解的方法,该方法包含将生物基聚合物产品与第一微生物进行培养,其中该生物基聚合物产品包含生物基聚合物,并且生物基聚合物产品和第一微生物的培养是在使生物基聚合物降解为亚单位的条件下进行的。
在另一个方面,本文公开了降解生物基聚合物产品的方法,该方法包含将生物基聚合物产品与酸或碱进行培养,其中该生物基聚合物产品包含生物基聚合物,并且生物基聚合物产品与酸或碱的培养是在使生物基聚合物降解为亚单位的条件下进行的。
在另一个方面,本文公开了包含生物基聚合物和调节速率的化合物的可降解聚合物产品,其中该生物基聚合物包含生物基聚合物;该生物基聚合物是聚氨酯、聚酯或聚酯聚氨酯;而调节速率的化合物是被包含在生物基聚合物中的交联剂或添加剂。
在另一个方面,本文公开了回收生物基聚合物产品的方法,该方法包含:培养生物基聚合物产品,其中该生物基聚合物产品包含生物基聚合物,所述培养在从所述生物基聚合物的解聚中产生亚单位的混合物的条件下进行;纯化该混合物以获得一种或多种分离的亚单位;以及合成预聚合物,该预聚合物包含该一种或多种分离的亚单位中的至少一种。
在另一个方面,本文公开了制备聚氨酯的方法,该方法包含:在第一聚合反应中,将一种或多种二元醇和一种或多种二羧酸接触,以获得线性脂肪族聚酯多元醇;以及在第二聚合反应中,将该线性脂肪族聚酯多元醇与二异氰酸酯接触,以获得聚氨酯;其中至少约5%的聚氨酯在与一种或多种酶在约22℃至约32℃的温度下培养12周后降解。
附图说明
图1:测试范例示意图。
图2:多元醇和聚氨酯(PU)的合成图。
图3:在不同环境中培养了12周的立方体:土壤、堆肥和海水。
图4:与对照组——室温、未在任何环境中培养的图像相比,在不同环境中培养后的PU的表面的特写图像。图片在解剖显微镜上以2.5倍放大率拍摄。
图5A和5B:与堆肥和土壤中的PU的生物降解有关的细菌和真菌丰度。图5A:12周时在堆肥或土壤培养基中的PU的外表面和PU的内部截面中的细菌(左)和真菌(右)的“科”水平的比较。前5个丰度最高的生物体是彩色的。未培养的真菌:JX489840.1的最接近的文库比较。图5B:在4、8、12周时PU内部(顶部)和培养基(底部)上的生物降解的相对丰度变化的“种”水平比较。列出了在堆肥和土壤中发现的细菌(左)和真菌(右)的前5个种。来自堆肥的生物体用实线标记,来自土壤的生物体用虚线标记。
图6:GCMS色谱图示出了在6小时后四种酯酶/脂肪酶降解泡沫所产生的二元醇。取无酶对照组的三份样本的平均值,并从三份样本中减去。PS-假单胞菌属胆固醇酯酶(Pseudomonas sp. Cholesterol esterase),BS-枯草芽孢杆菌脂肪酶(Bacillussubtilis lipase),CR-皱褶假丝酵母酯酶(Candida rugosa esterase),AN-黑曲霉菌酯酶(Aspergillus niger esterase)。
图7:GCMS色谱图示出了在24小时后四种酯酶/脂肪酶降解泡沫所产生的二元醇。取无酶对照组的三份样本的平均值,并从三份样本中减去。PS-假单胞菌属胆固醇酯酶,BS-枯草芽孢杆菌脂肪酶,CR-皱褶假丝酵母酯酶,AN-黑曲霉菌酯酶。
图8A-8D:生长在PUM9膜-琼脂板上的堆肥来源的生物体的成像质谱分析(IMS)表明了生物降解。图8A:生长一周后,在琼脂暴露的区域用第8周的堆肥烧瓶样品接种的PUM9膜的照片。图8B-8F:离子分布指示了具有给定m/z值的离子的位置和相对强度(插入A中的强度标度)及其分子结合。MDA:4,4'-亚甲基苯胺。
图9:在生物环境中培养后剩余的质量的百分比。
图10:在生物环境中培养后剩余的最大的力的百分比。
图11:最初设置的烧瓶中装有切碎的PU、25mL最小培养基(无碳)和1g接种物。从左到右:无接种物的淡水培养基(对照)、淡水培养基中的堆肥、淡水培养基中的土壤、盐水培养基中的海水、盐水培养基、淡水培养基中的土壤、盐水培养基中的海水、无接种物的盐水培养基(对照)。
图12:从土壤中传代过程的示例。在第3次传代终点时,液体培养物出现浑浊且略带黄色。一旦将1mL等分到新的烧瓶中进行第4次传代,经过几天的摇晃后就出现了粉色,表明一种或多种生物体可以在以PU为碳源的情况下生长良好。这一趋势在接下来的传代中一直持续,泡沫碎片明显下沉和着色。
图13:真菌菌落枝孢菌的示例,将其放入带有最小培养基和PU的新的烧瓶中,并在室温下摇晃一周,然后再次传代。
图14:在每次传代的终点将样品铺板在丰富的培养基上以观察菌群多样性的变化。从4到8周,与泡沫样品相比,无泡沫对照组上的菌落数量明显减少,这表明一些生物体利用了PU泡沫来生存。
图15:感兴趣的酶(来自铜绿假单胞菌的胆固醇酯酶(CE1)和来自枯草芽孢杆菌的脂肪酶(LipA))的成功的PCR扩增。
图16:基于预期的蛋白大小,比较IPTG诱导和非诱导的大肠杆菌BL21表达的酶LipA和CE1。正如预期的那样,可以在37.1 kDa(LipA)和46.8 kDa(CE1)处看到诱导的蛋白。在非诱导对照组中没有看到相应大小的条带,表明IPTG成功诱导了所需的蛋白。
图17:非支化聚氨酯泡沫与支化聚氨酯泡沫相比在土壤中生物降解12周后的质量变化(%)(左)和压缩力变化(%)(右)。
图18:短链聚氨酯泡沫与长链聚氨酯泡沫相比在堆肥中生物降解12周后的质量变化(%)(左)和压缩力变化(%)(右)。
图19:五种不同配方的粘合剂在堆肥中经过7周的生物降解。按生物降解增加,将粘合剂从右到左排序。在多元醇区域具有更多软片段的粘合剂在排列的左边,而具有更多硬片段的粘合剂在排列的右边。
图20:注入营养物的聚氨酯泡沫与未注入的聚氨酯泡沫相比在海水中生物降解12周后的压缩力变化(%)。
图21:密度为0.288 g/cm
图22:带外表面层的聚氨酯样品与不带外表面层的聚氨酯样品相比在堆肥中生物降解4周后的质量变化(%)。
图23:不同浓度的开孔剂(cell-opener)的聚氨酯样品的吸水性:0 pphp、0.25pphp、0.5 pphp和1.0 pphp(pphp = 每百份多元醇中的份数)。
图24:不同开孔剂浓度的聚氨酯样品在堆肥中生物降解4周后的质量变化(左)和压缩力变化(右)。
图25:样品(简单泡沫、M和H)在堆肥中生物降解8周后的吸水数据(左)和质量损失数据(右)。与简单泡沫相比,由于使用的预聚合物,样品M和H具有更大的孔隙率和开孔度(cell openness)。M是密度(0.150 g/cm
图26:倒入(pouring)前有剪切混合或无剪切混合的泡沫样品的质量变化(%)(左)和压缩力变化(%)(右)。
具体实施方式
一些术语
除非另有定义,否则本文使用的所有技术和科学术语与所要求保护的主题所属技术领域的技术人员通常理解的含义相同。应该理解的是,前述的一般性描述和以下的具体实施方式只是示范性和解释性的,并不是对任何要求保护的主题的限制。在本申请中,除非另有特别说明,否则单数的使用包括复数。必须指出的是,如在说明书和所附权利要求书中使用的,除非上下文有明确规定,否则单数形式“一”、“一个/一种”和“该/所述”包括复数指代。在本申请中,除非另有说明,否则使用“或”意味着“和/或”。此外,使用术语“包括”以及其他形式,例如“包括了”、“包括”和“被包括”,并不是限制性的。
在本文中提到诸如数量或浓度等可测量值时使用的术语“约”,旨在涵盖指定数量的20%、10%、5%、1%、0.5%或甚至0.1%的变化。
本文中某些范围以其数值前有术语“约”的形式提出。术语“约”在本文中被用于为它前面的确切数字以及接近或近似于该术语前面的数字提供字面支持。在确定一个数字是否接近或近似于具体引述的数字时,接近或近似于未引述的数字可以是在该数字呈现的背景下提供了具体引述的数字的实质等效物的数字。
本文中使用的章节标题仅用于组织目的,不应解释为对所描述的主题的限制。
如本文所用,术语“包含”旨在表示组合物和方法包括所提及的要素,但不排除其他要素。如本文所使用的,过渡性短语基本上由…组成(以及语法变体)应被解释为涵盖所提及的材料或步骤以及不会实质性影响所述实施方案的基本和新颖特征的材料或步骤。因此,本文使用的术语“基本上由…组成”不应解释为等同于“包含”。“由…组成”应指不包括其他成分的微量元素和用于实施本文公开的组合物的实质性方法的步骤。由这些过渡术语中的每一个定义的方面都在本公开的范围内。
如本文所述,用于本文所述一种或多种方法的酶涵盖任何能够降解本文所述的聚氨酯的酶。在某些情况下,本文所述的酶以约5%、10%、20%、30%、40%、50%、60%、70%、80%、90%、95%或100%降解聚氨酯。在某些情况下,本文所述的酶将聚氨酯降解为多元醇的一种或多种单体。
在一些实施方案中,本文所述的酶来自从土壤、堆肥或海水中分离出来的真菌或细菌。在某些情况下,该酶来自从土壤、堆肥或海水中分离的细菌。在某些情况下,该酶来自选自金黄杆菌属(
金黄杆菌属是革兰氏阴性细菌属。从土壤中分离出来的示例性物种包括但不限于:土壤金黄杆菌(
苍白杆菌属是革兰氏阴性细菌属。从土壤中分离出来的示例性物种包括但不限于人苍白杆菌(
类节杆菌属是微球菌科的细菌属。来自土壤的类节杆菌属的示例性物种包括噬尼古丁类节杆菌(
潘多拉菌属是革兰氏阴性细菌的属。从土壤中分离出来的示例性物种包括但不限于狡诈潘多拉菌(
假单胞菌属是革兰氏阴性细菌的属。从土壤中分离出的示例性物种包括但不限于铜绿假单胞菌(
根瘤菌属是革兰氏阴性菌的属。从堆肥中分离出来的示例性物种包括但不限于豆类根瘤菌(
窄食单胞菌属是革兰氏阴性细菌属。从堆肥中分离出来的示例性物种包括但不限于柯氏窄食单胞菌(
无色杆菌属是革兰氏阴性细菌属。从堆肥中分离出来的示例性物种包括但不限于木糖氧化无色杆菌(
布氏杆菌属是革兰氏阴性细菌属。从堆肥中分离出来的示例性物种包括但不限于马耳他布氏杆菌(
交替单胞菌属是从海水中分离出来的革兰氏阴性变形杆菌属。从海水中分离出来的示例性物种包括但不限于海洋交替单胞菌(
海杆菌属是从海水中分离出来的蛋白细菌属。从海水中分离出来的示例性物种包括但不限于:除烃海杆菌(
芽孢杆菌属是革兰氏阳性细菌的属。用于本文所述方法的芽孢杆菌的示例性物种包括但不限于枯草芽孢杆菌(
在一些情况下,所述一种或多种酶中的至少一种来自噬尼古丁类节杆菌。
在一些情况下,所述一种或多种酶中的至少一种来自大洋假单胞菌。
在一些情况下,所述一种或多种酶中的至少一种来自铜绿假单胞菌。
在一些情况下,所述一种或多种酶中的至少一种来自海洋交替单胞菌。
在一些情况下,所述一种或多种酶中的至少一种来自枯草芽孢杆菌。
在一些情况下,所述一种或多种酶中的至少一种来自马耳他布氏杆菌。
在一些实施方案中,本文所述的酶来自从土壤、堆肥或海水中分离出来的真菌。在某些情况下,该酶是选自曲霉菌属(
曲霉菌属是真菌的属。用于本文所述方法的曲霉菌的示例性物种包括但不限于烟曲霉(
枝孢菌属是真菌的属。用于本文所述方法的示例性物种包括但不限于黄枝孢霉(
在一些情况下,所述一种或多种酶中的至少一种来自选自烟曲霉的真菌。
丝氨酸水解酶是包括脂肪酶和酯酶的多样化的酶家族。在一些实施方案中,丝氨酸水解酶包含LipA和CE1。在一些情况下,LipA是全长的酶、是其功能性片段或其等效物。在一些情况下,LipA是经修饰的LipA,包括含一个或多个取代。在一些情况下,经修饰的LipA包含缬氨酸到亮氨酸的取代。在一些情况下,LipA包含与SEQ ID NO:1的至少80%、85%、90%、95%、96%、96%、97%、98%、99%或100%的序列同一性。在某些情况下,LipA由SEQ ID NO: 1组成。
MKFVKRRIIALVTILMLSVTSLFALQPSAKAAEHNPVVMVHGIGGASFNFAGIKSYLVSQGWSRDKLYAVDFWDKTGTNYNNGPVLSRFVQKVLDETGAKKVDIVAHSMGGANTLYYIKNLDGGNKVANVVTVGGANRLTTGKALPGTDPNQKILYTSIYSSADMIVMNYLSRLDGARNVQIHGVGHIGLLYSSQVNSLIKEGLNGGGQNTN。
在一些实施方案中,LipA由以下编码:与SEQ ID NO: 3具有至少80%、85%、90%、95%、96%、96%、97%、98%、99%或100%的序列同一性的核酸序列。在一些情况下,LipA由以下编码:由SEQ ID NO: 3组成的核酸序列。
ATGAAATTTGTAAAAAGAAGGATCATTGCACTTGTAACAATTTTGATGCTGTCTGTTACATCGCTGTTTGCGTTGCAGCCGTCAGCAAAAGCCGCTGAACACAATCCAGTCGTTATGGTTCACGGTATTGGAGGGGCATCATTCAATTTTGCGGGAATTAAGAGCTATCTCGTATCTCAGGGCTGGTCGCGGGACAAGCTGTATGCAGTTGATTTTTGGGACAAGACAGGCACAAATTATAACAATGGACCGGTATTATCACGATTTGTGCAAAAGGTTTTAGATGAAACGGGTGCGAAAAAAGTGGATATTGTCGCTCACAGCATGGGGGGCGCGAACACACTTTACTACATAAAAAATCTGGACGGCGGAAATAAAGTTGCAAACGTCGTGACGGTTGGCGGCGCGAACCGTTTGACGACAGGCAAGGCGCTTCCGGGAACAGATCCAAATCAAAAGATTTTATACACATCCATTTACAGCAGTGCCGATATGATTGTCATGAATTACTTATCAAGATTAGATGGTGCTAGAAACGTTCAAATCCATGGCGTTGGACACATCGGCCTTCTGTACAGCAGCCAAGTCAACAGCCTGATTAAAGAAGGGCTGAACGGCGGGGGCCAGAATACGAATTAA。
在一些实施方案中,所述酶是CE1。在一些情况下,CE1是全长的酶,是其功能性片段或其等效物。在一些情况下,CE1是经修饰的CE1,包含一个或多个取代。在一些情况下,经修饰的CE1包含缬氨酸到异亮氨酸的取代。在一些情况下,CE1包含与SEQ ID NO: 2的至少80%、85%、90%、95%、96%、96%、97%、98%、99%或100%的序列同一性。在一些情况下,CE1由SEQID NO: 2组成。
MKKKSLLPLGLAIGLASLAASPLIQASTYTQTKYPIVLAHGMLGFDNILGVDYWFGIPSALRRDGAQVYVTEVSQLDTSEVRGEQLLQQVEEIVALSGQPKVNLIGHSHGGPTIRYVAAVRPDLIASATSVGAPHKGSDTADFLRQIPPGSAGEAILSGLVNSLGALISFLSSGSTGTQNSLGSLESLNSEGAARFNAKYPQGVPTSACGEGAYKVNGVSYYSWSGSSPLTNFLDPSDAFLGASSLTFKNGTANDGLVGTCSSHLGMVIRDNYRMNHLDEVNQVFGLTSLFETSPVSVYRQHANRLKNASL。
在一些实施方案中,CE1由以下编码:与SEQ ID NO: 4具有至少80%、85%、90%、95%、96%、96%、97%、98%、99%或100%的序列同一性的核酸序列。在一些情况下,CE1由以下编码:由SEQ ID NO: 4组成的核酸序列。
ATGAAGAAGAAGTCTCTGCTCCCCCTCGGCCTGGCCATCGGCCTCGCCTCTCTCGCTGCCAGCCCTCTGATCCAGGCCAGCACCTACACCCAGACCAAATACCCCATCGTGCTGGCCCACGGCATGCTCGGCTTCGACAACATCCTCGGGGTCGACTACTGGTTCGGCATTCCCAGCGCCTTGCGCCGTGACGGTGCCCAGGTCTACGTCACCGAAGTCAGCCAGTTGGACACCTCGGAAGTCCGCGGCGAGCAGTTGCTGCAACAGGTGGAGGAAATCGTCGCCCTCAGCGGCCAGCCCAAGGTCAACCTGATCGGCCACAGCCACGGCGGGCCGACCATCCGCTACGTCGCCGCCGTACGTCCCGACCTGATCGCTTCCGCCACCAGCGTCGGCGCCCCGCACAAGGGTTCGGACACCGCCGACTTCCTGCGCCAGATCCCACCGGGTTCGGCCGGCGAGGCAATCCTCTCCGGGCTGGTCAACAGCCTCGGCGCGCTGATCAGCTTCCTTTCCAGCGGCAGCACCGGTACGCAGAATTCACTGGGCTCGCTGGAGTCGCTGAACAGCGAGGGGGCCGCGCGCTTCAACGCCAAGTACCCGCAGGGCGTCCCCACCTCGGCCTGCGGCGAGGGCGCCTACAAGGTCAACGGCGTGAGCTATTACTCCTGGAGCGGTTCCTCGCCGCTGACCAACTTCCTCGATCCGAGCGACGCCTTCCTCGGCGCCTCGTCGCTGACCTTCAAGAACGGCACCGCCAACGACGGCCTGGTCGGCACCTGCAGTTCGCACCTGGGCATGGTGATCCGCGACAACTACCGGATGAACCACCTGGACGAGGTGAACCAGGTCTTCGGCCTCACCAGCCTGTTCGAGACCAGCCCGGTCAGCGTCTACCGCCAGCACGCCAACCGCCTGAAGAACGCCAGCCTGTAG。
在一些实施方案中,上文所描述的一种或多种酶包含活性位点,所述活性位点包含五肽Ala/Gly-Xaa-Ser-Xaa-Gly(SEQ ID NO:5),其中Xaa是任何氨基酸残基。在一些情况下,在本文所述的一种或多种方法中,利用一种或多种包含该五肽的酶来降解本文所述的聚氨酯。
如本文所用,术语“修饰”包括,例如,对氨基酸序列的取代、添加、插入和删除,这可被称为“变体”。示例性的序列取代、添加和插入包括带有一个或多个被取代(或突变)、添加或插入的氨基酸的序列(例如本文所描述的酶)的全长或部分。在某些情况下,本文所描述的酶包括,例如,与其各自的野生型版本包含至少70%、80%、85%、90%、95%、96%、97%、98%、99%或100%序列同一性的经修饰的酶。
在此,术语“保守性取代”指的是用另一个化学或生物上相似的残基来取代氨基酸残基。生物学上的相似是指该取代不会破坏生物活性或功能(例如,本文所述的聚氨酯泡沫的降解)。
结构上的相似是指具有长度相似(例如丙氨酸、甘氨酸和丝氨酸)或大小相似的侧链的氨基酸。化学上的相似是指具有相同的电荷,或者都是亲水的或疏水的残基。保守性取代的特别的例子包括用疏水残基(例如异亮氨酸、缬氨酸、亮氨酸或蛋氨酸)取代另一个,用极性残基取代另一个(例如用精氨酸取代赖氨酸、用谷氨酸取代天冬氨酸、或用谷氨酰胺取代天冬酰胺等等)。术语“保守性取代”也包括使用取代的氨基酸来代替未取代的母体氨基酸。可以由核酸编码这种包括氨基酸取代的蛋白质。因此,也提供了编码包括氨基酸取代的蛋白质的核酸序列。
经修饰的蛋白质还包括用一个或多个D-氨基酸取代L-氨基酸(及其混合物),结构上的和功能上的类似物(例如,具有合成或非天然氨基酸或氨基酸类似物的拟肽剂和衍生形式)。修饰包括环状结构(例如,分子的氨基和羧基末端之间的端对端酰胺键或分子内或分子间二硫键)。
修饰形式进一步包括“化学衍生物”,其中一个或多个氨基酸具有被化学改变或衍生化的侧链。这种衍生化的多肽包括例如这样的氨基酸,其中:游离氨基形成氯化胺、对甲苯磺酰基、碳苯氧基;游离羧基形成盐、甲酯和乙酯;游离羟基形成O-酰基或O-烷基衍生物,以及天然存在的氨基酸衍生物,例如,脯氨酸的4-羟基脯氨酸、赖氨酸的5-羟基赖氨酸、丝氨酸的高丝氨酸、赖氨酸的鸟氨酸等。还包括可以改变共价键的氨基酸衍生物,例如,在两个半胱氨酸残基之间形成而产生环状多肽的二硫化物连接。
在一些实施方案中,本文所描述的酶进一步包含标记或标签,例如,用于纯化或检测。
术语“等效物”或“生物等效物”在提及特定的分子、生物或细胞材料时可互换地使用,意指具有最小的同源性而同时仍保持所需的结构或功能的那些。等效多肽的非限制性例子包括与多肽序列具有至少60%、或至少65%、或至少70%、或至少75%、或至少80%、或至少85%、或至少90%、或至少95%的同一性、或至少96%的同一性、或至少97%的同一性、或至少98%的同一性、或至少99%的同一性的多肽,或与由在高严格条件下与编码与参考多肽具有基本相同或相同功能的多肽序列的多核苷酸杂交,并且在一个方面编码参考多肽的多核苷酸或其互补序列编码的多肽。高严格的条件已在本文中描述并通过引用并入本文。另外,其等效物是由与参考多核苷酸(例如,野生型多核苷酸或参考多核苷酸)具有至少70%、或至少75%、或至少80%、或至少85%、或至少90%、或至少95%的同一性、或至少96%的同一性、或至少97%的序列同一性、或至少98%的同一性、或至少99%同一性的多核苷酸或其互补序列编码的多肽。
等效多核苷酸的非限制性例子包括与参考多核苷酸具有至少60%、或至少65%、或至少70%、或至少75%、或至少80%、或至少85%、或至少90%、或至少95%、或至少96%的同一性、或至少97%的序列同一性、或至少98%的同一性、或至少99%的同一性的多核苷酸。等效物也指在高严格条件下与参考多核苷酸杂交的多核苷酸或其互补序列。
多核苷酸或多核苷酸区域(或多肽或多肽区域)与另一个序列具有一定百分比(例如80%、85%、90%或95%)的“序列同一性”是指,当进行比对时,该百分比的碱基(或氨基酸)在两个序列的比较中是相同的。对齐和同源性或序列同一性的百分比可以使用本领域已知的软件程序来确定,例如描述于Current Protocols in Molecular Biology (Ausubel etal., eds. 1987) Supplement 30, section 7.7.18, Table 7.7.1中的那些。在某些实施方案中,默认参数被用于对齐。非限制性的示例性比对程序是BLAST,使用默认参数。特别地,示例性的程序包括BLASTN和BLASTP,使用以下默认参数:遗传代码=标准;过滤=无;链=双;截止=60;期望=10;矩阵=BLOSUM62;描述=50个序列;排序=高分;数据库=非冗余,GenBank+EMBL+DDBJ+PDB+GenBank CDS translations+SwissProtein+SPupdate +PIR。这些程序的细节可以在以下互联网地址找到:ncbi.nlm.nih.gov/cgi-bin/BLAST。序列同一性和同一性百分比可以通过将其并入clustalW(可在网址:genome.jp/tools/clustalw/找到,最后访问时间:2017年1月13日)来确定。
“同源性”或“同一性”或“相似性”是指两个肽之间或两个核酸分子之间的序列相似性。可以通过比较每个序列中的位置来确定同源性,这些序列可以为比较的目的而被对齐。当比较序列中的位置被相同的碱基或氨基酸占据时,那么这些分子在该位置上是同源的。序列之间的同源程度是序列共享的匹配或同源位置的数量的函数。“不相关”或“非同源”的序列与本公开的序列中的一个共享低于40%的同一性、或者低于25%的同一性。
“同源性”或“同一性”或“相似性”也可以指在严格条件下杂交的两个核酸分子。
“杂交”是指其中一个或多个多核苷酸反应形成通过核苷酸残基之间的氢键稳定下来的复合物的反应。氢键可以通过Watson-Crick碱基配对、Hoogstein结合或任何其他特定序列的方式发生。该复合物可以包含形成双链结构的两条链、形成多链复合物的三条或更多的链、单一的自杂交链或这些的任意组合。杂交反应可以构成更广泛的过程中的步骤,例如PCR反应的启动或核酸酶对多核苷酸的酶切。
严格杂交条件的例子包括:培养温度约25℃至约37℃;杂交缓冲液浓度约6×柠檬酸钠盐(SSC)至约10×SSC;甲酰胺浓度约0%至约25%;洗涤液约4×SSC至约8×SSC。中等杂交条件的例子包括:培养温度约为40℃至约50℃;缓冲液浓度约为9×SSC至约2×SSC;甲酰胺浓度约为30%至约50%;洗涤液约为5×SSC至约2×SSC。高严格杂交是指寡核苷酸与目标序列的杂交没有错配(或完全互补)的条件。高严格条件的例子包括:培养温度约55℃至约68℃;缓冲液浓度约1×SSC至约0.1×SSC;甲酰胺浓度约55%至约75%;以及洗涤液约1×SSC、0.1×SSC或去离子水。一般来说,杂交培养时间为5分钟至24小时,有1、2个或更多个洗涤步骤,洗涤培养时间约为1、2或15分钟。SSC是0.15 M NaCl和15 mM柠檬酸盐缓冲液。可以理解的是,可以采用使用其他缓冲系统的SSC的等效物。
在一个方面,本文描述的是生物基聚氨酯,它被设计成适用于商业材料的应用,并且可以用酶的或化学的方法来降解并纯化降解产物以用于再生新单体。已经确定并克隆了能够将生物基聚氨酯降解回起始原料的酶,这些酶已经被纯化和分离。
在另一个方面,本文公开了可降解的生物基聚合物。在一些实施方案中,可降解的生物基聚合物是可生物降解的生物基聚合物。
在一些实施方案中,可降解聚合物是聚氨酯、聚酯或聚酯聚氨酯。在一些实施方案中,可降解聚合物是聚氨酯。在一些实施方案中,可降解聚合物是聚酯。在一些实施方案中,可降解聚合物是聚酯聚氨酯。
在一些实施方案中,可降解聚合物进一步包含调节速率的化合物,其是交联剂。在一些实施方案中,调节速率的化合物是交联剂。在一些实施方案中,交联剂选自C
在一些实施方案中,调节速率的化合物以约0.1% w/w至约5% w/w的量存在于可降解的聚合物中。这包括约0.1%、0.2%、0.3%、0.4%、0.5%、0.6%、0.7%、0.8%、0.9%、1.0%、1.1%、1.2%、1.3%、1.4%、1.5%、1.6%、1.7%、1.8%、1.9%、2.0%、2.1%、2.2%、2.3%、2.4%、2.5%、2.6%、2.7%、2.8%、2.9%、3.0%、3.1%、3.2%、3.3%、3.4%、3.5%、3.6%、3.7%、3.8%、3.9%、4.0%、4.1%、4.2%、4.3%、4.4%、4.5%、4.6%、4.7%、4.8%、4.9%和5.0% w/w(包括其中的增量)的量。
在一些实施方案中,生物基聚合物是一种或多种多元醇和二异氰酸酯的聚合产物。
在一些实施方案中,一种或多种多元醇是线性脂肪族聚酯多元醇。
在一些实施方案中,多元醇由一种或多种生物来源的二元醇、一种或多种生物来源的二羧酸或其组合产生。在一些实施方案中,一种或多种生物来源的二元醇、一种或多种生物来源的二羧酸或其组合来源于藻类(algae)。
在一些实施方案中,一种或多种生物来源的二元醇或一种或多种生物来源的二羧酸是非支化的(non-branched)。在一些实施方案中,一个或多个生物来源的二元醇和一个或多个生物来源的二羧酸是非支化的。在一些实施方案中,一种或多种生物来源的二元醇和一种或多种生物来源的二羧酸是支化的。在一些实施方案中,支化的一种或多种生物来源的二元醇选自:1,2-丙二醇;2-甲基-1,3-丙二醇;2,2-二甲基-1,3-丙二醇;1,2-丁二醇;1,3-丁二醇;2,3-丁二醇;3-甲基-1,5-戊二醇;和2-甲基-2,4-戊二醇,或其中两种或更多种的组合。
在一些实施方案中,一种或多种生物来源的二元醇和一种或多种生物来源的二羧酸的碳链长度为2-10个碳。在一些实施方案中,一种或多种生物来源的二元醇或一种或多种生物来源的二羧酸的碳链长度为2-4个碳。在一些实施方案中,一种或多种生物来源的二元醇和一种或多种生物来源的二羧酸的碳链长度为2-4个碳。在一些实施方案中,一种或多种生物来源的二元醇和一种或多种生物来源的二羧酸的碳链长度为5-20个碳。在一些实施方案中,一种或多种生物来源的二羧酸选自:戊二酸、己二酸、庚二酸、辛二酸、壬二酸、癸二酸、十二烷二酸和十八烷二酸,或其中两种或更多种的组合。
在一些实施方案中,一种或多种生物来源的二羧酸独立地选自:乙二酸、丙二酸、丁二酸、戊二酸、己二酸、庚二酸、辛二酸、壬二酸和癸二酸。
在一些实施方案中,一种或多种生物来源的二元醇独立地选自:乙二醇;1,2 丙二醇;1,3-丙二醇;甘油;1,3-丁二醇;1,4-丁二醇;2-甲基-1,3-丙二醇;2,3-丁二醇;三羟甲基丙烷;1,5-戊二醇;1,6-己二醇;3-甲基-1,5-戊二醇;1,7-庚二醇;1,8-辛二醇;1,9-壬二醇;和1,10-癸二醇。
在一些实施方案中,二异氰酸酯选自亚甲基双(苯基异氰酸酯)(MDI)、甲苯二异氰酸酯(TDI)、六亚甲基二异氰酸酯(HDI)、萘二异氰酸酯(NDI)、亚甲基双环己基异氰酸酯(HMDI)、异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI),或其中两种或更多种的组合。
在一些实施方案中,生物基聚合物约5%至约100%在至少12周后降解为亚单位。这包括12、13、14、15、16、17、18、19、20、21、22、23、24、25、26、27、28、29、30、31、32、33、34、35、36、37、38、39、40、41、42、43、44、45、46、47、48、49、50、51或52周(包括其中的增量)的时间段。在一些实施方案中,发生了约5%、6%、7%、8%、9%、10%、11%、12%、13%、14%、15%、16%、17%、18%、19%、20%、21%、22%、23%、24%、25%、26%、27%、28%、29%、30%、31%、32%、33%、34%、35%、36%、37%、38%、39%、40%、41%、42%、43%、44%、45%、46%、47%、48%、49%、50%、51%、52%、53%、54%、55%、56%、57%、58%、59%、60%、61%、62%、63%、64%、65%、66%、67%、68%、69%、70%、71%、72%、73%、74%、75%、76%、77%、78%、79%、80%、81%、82%、83%、84%、85%、86%、87%、88%、89%、90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%、99%或100%(包括其中的增量)的降解。在一些实施方案中,降解在约22℃至约32℃的温度下进行。这包括约22℃到约30℃、约22℃到约28℃、约23℃到约30℃、约23℃到约28℃、约24℃到约30℃、约24℃到约28℃、约25℃到约30℃、约25℃到约28℃、约26℃到约30℃、以及约26℃到约28℃的温度范围。在一些实施方案中,温度为约22℃、约23℃、约24℃、约25℃、约26℃、约27℃、约28℃、约29℃、约30℃、约31℃、或约32℃。在一些实施方案中,降解在约50%、60%、70%、80%、90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%或99%的湿度下进行。在一些实施方案中,生物基聚合物约5%、10%、20%、30%、40%、50%、60%、70%、80%、90%、95%或100%在至少12周后降解为亚单位。在一些实施方案中,在约22℃至约32℃的温度下和约50%、60%、70%、80%、90%或95%的湿度下,生物基聚合物约5%、10%、20%、30%、40%、50%、60%、70%、80%、90%、95%或100%在至少12周后降解为亚单位。
在一些实施方案中,亚单位包含多元醇、二羧酸、二元醇或其中两种或更多种的组合。在一些实施方案中,二羧酸独立地选自:乙二酸、丙二酸、丁二酸、戊二酸、己二酸、庚二酸、辛二酸、壬二酸和癸二酸。在一些实施方案中,二元醇独立地选自:乙二醇;1,2 丙二醇;1,3-丙二醇;甘油;1,3-丁二醇;1,4-丁二醇;2-甲基-1,3-丙二醇;2,3-丁二醇;三羟甲基丙烷;1,5-戊二醇;1,6-己二醇;3-甲基-1,5-戊二醇;1,7-庚二醇;1,8-辛二醇;1,9-壬二醇;和1,10-癸二醇。
在一些实施方案中,可降解聚合物以泡沫的形式存在。在一些实施方案中,该泡沫包含开孔泡沫。在一些实施方案中,该泡沫包括闭孔泡沫。在一些实施方案中,该泡沫按ASTM D796测量的密度为0.05 g/cc至0.75 g/cc;按ASTM D2240测量的硬度为20 Asker C单位至80 Asker C单位;按ASTM D412测量的拉伸度为0.5 MPa至5 MPa;按ASTM D2209和ASTM D2211测量的伸长率为50%至900%;按ASTM D624测量的Die C撕裂值为2 N/mm至20 N/mm;按ASTM D3574测量的分裂撕裂值为0.5 N/mm至3 N/mm;按ASTM D3574测量的压缩率为5%至20%;按DIN 53512的测量的回弹性为10%至60%。
在一些实施方案中,泡沫的孔(cell)尺寸为孔直径约1微米至约1 mm。
在一些实施方案中,聚氨酯以热塑性聚氨酯(TPU)的形式存在。
在一些实施方案中,聚氨酯以粘合剂的形式存在。在一些实施方案中,由以下来制备粘合剂:选自聚己内酯和聚(乙基-壬二酸酯)和聚(乙基-共-丙基-壬二酸酯)或其中两种或更多种的组合的多元醇;选自丙二醇、乙二醇、二羟甲基丙酸和乙二胺(EDA)的一种或多种;以及选自六亚甲基二异氰酸酯(HDI)、七亚甲基二异氰酸酯(HpDI)、甲苯二异氰酸酯(TDI)和异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)的一种或多种二异氰酸酯。
在一些实施方案中,生物基聚氨酯包含线性脂肪族聚酯多元醇,其中该多元醇由一种或多种藻类衍生的二元醇、一种或多种藻类衍生的二羧酸或其组合生产,其中该生物基聚氨酯是泡沫,所述泡沫按ASTM D796测量的密度为0.05g/cc至0.75g/cc;按ASTM D2240测量的硬度为20 Asker C单位至80 Asker C单位;按ASTM D412测量的拉伸度为0.5 MPa至5 MPa;按ASTM D2209和ASTM D2211测量的伸长率为50%至900%;按ASTM D624测量的Die C撕裂值为2 N/mm至20 N/mm;按ASTM D3574测量的分裂撕裂值为0.5 N/mm至3 N/mm;按ASTMD3574测量的压缩率为5%至20%;按DIN 53512测量的回弹性为10%至60%。
本文所述的可降解聚合物可使用本文所公开的方法进行降解。本文所述的可降解聚合物可使用本文公开的方法进行回收。
在一些实施方案中,本文所述的可降解聚合物是根据本文所述的方法制备的。在一些实施方案中,本文所述的生物基聚合物是根据本文所述的方法制备的。
在另一个方面,本文公开了制备可降解聚合物的方法。在一些实施方案中,可降解聚合物是聚氨酯。
在另一个方面,本文公开了制备生物基聚合物的方法。在一些实施方案中,生物基聚合物是聚氨酯。
因此,在另一个方面,本文公开了制备聚氨酯的方法,该方法包含:
在第一聚合反应中,将一种或多种二元醇与一种或多种二羧酸接触,以获得线性脂肪族聚酯多元醇;和
在第二聚合反应中,将线性脂肪族聚酯多元醇与二异氰酸酯接触,以获得聚氨酯;
其中至少约5%的聚氨酯在与一种或多种酶在约22℃至约32℃的温度下培养12周后降解。
在一些实施方案中,二异氰酸酯是亚甲基双(苯基异氰酸酯)(MDI)、甲苯二异氰酸酯(TDI)、六亚甲基二异氰酸酯(HDI)、萘二异氰酸酯(NDI)、亚甲基双环己基异氰酸酯(HMDI)、异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI),或其中两种或更多种的组合。
在一些实施方案中,一种或多种二元醇包含乙二醇;1,2 丙二醇;1,3-丙二醇;甘油;1,3-丁二醇;1,4-丁二醇;2-甲基-1,3-丙二醇;2,3-丁二醇;三羟甲基丙烷;1,5-戊二醇;1,6-己二醇;3-甲基-1,5-戊二醇;1,7-庚二醇;1,8-辛二醇;1,9-壬二醇;和1,10-癸二醇;或其中两种或更多种的组合。在一些实施方案中,一种或多种二元醇来自藻类。
在一些实施方案中,一种或多种二羧酸包含乙二酸、丙二酸、丁二酸、戊二酸、己二酸、庚二酸、辛二酸、壬二酸或癸二酸,或其中两种或更多种的组合。在一些实施方案中,一种或多种二羧酸包括壬二酸。在一些实施方案中,一种或多种二羧酸来自藻类。
在一些实施方案中,将一种或多种二元醇与等摩尔量的一种或多种二羧酸接触。
在一些实施方案中,线性脂肪族聚酯多元醇的分子量约为400至约4000,以及OH值为约14 mg KOH/g至约140 mg KOH/g。在一些实施方案中,线性脂肪族聚酯多元醇的分子量为约400、500、600、700、800、900、1000、1100、1200、1300、1400、1500、1600、1700、1800、1900、2000、2100、2200、2300、2400、2500、2600、2700、2800、2900、3000、3100、3200、3300、3400、3500、3600、3700、3800、3900或4000,包括其中的增量,以及OH值为约14、15、16、17、18、19、20、21、22、23、24、25、26、27、28、29、30、31、32、33、34、35、36、37、38、39、40、41、42、43、44、45、46、47、48、49、50、51、52、53、54、55、56、57、58、59、60、61、62、63、64、65、66、67、68、69、70、71、72、73、74、75、76、77、78、79、80、81、82、83、84、85、86、87、88、89、90、91、92、93、94、95、96、97、98、99、100、101、102、103、104、105、106、107、108、109、110、111、112、113、114、115、116、117、118、119、120、121、122、123、124、125、126、127、128、129、130、131、132、133、134、135、136、137、138、139或140 mg KOH/g。在一些实施方案中,线性脂肪族聚酯多元醇的分子量为约2000,OH值约为56 mg KOH/g。
在一些实施方案中,聚氨酯以泡沫的形式存在。在一些实施方案中,该泡沫包含开孔泡沫。在一些实施方案中,该泡沫包含闭孔泡沫。
在一些实施方案中,该泡沫按照ASTM D796测量的密度为0.05 g/cc至0.75 g/cc;按照ASTM D2240测量的硬度为20 Asker C单位至80 Asker C单位;按照ASTM D412测量的拉伸度为0.5 MPa至5 MPa;按照ASTM D2209和ASTM D2211测量的伸长率为50%至900%;按照ASTM D624测量的Die C撕裂值为2 N/mm至20 N/mm;按照ASTM D3574测量的分裂撕裂值为0.5 N/mm至3 N/mm;按照ASTM D3574测量的压缩率为5%至20%;按照DIN 53512测量的回弹性为10%至60%。
在一些实施方案中,在第二聚合反应中将线性脂肪族聚酯多元醇与二异氰酸酯接触包含将二异氰酸酯和线性脂肪族聚酯多元醇的混合物或多元醇-预聚物(例如,含有多元醇和部分当量的二异氰酸酯的混合物)倒入模具。在一些实施方案中,该方法避免了在倒入前的机械剪切。
在一些实施方案中,聚氨酯以热塑性聚氨酯(TPU)的形式存在。
在一些实施方案中,聚氨酯以粘合剂的形式存在。在一些实施方案中,粘合剂由以下制备:选自聚己内酯、和聚(乙基-壬二酸酯)和聚(乙基-共-丙基-壬二酸酯)或其中两种或更多种的组合的多元醇;选自丙二醇、乙二醇、二羟甲基丙酸和乙二胺(EDA)的一种或多种;以及选自六亚甲基二异氰酸酯(HDI)、七亚甲基二异氰酸酯(HpDI)、甲苯二异氰酸酯(TDI)和异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)的一种或多种二异氰酸酯。
在一些实施方案中,约5%至约100%的聚氨酯在与一种或多种酶在约22℃至约32℃的温度下培养至少12周后降解。在一些实施方案中,至少约5%、10%、15%、20%、25%、30%、40%、50%、60%、70%、80%、90%、95%或100%的聚氨酯在与一种或多种酶在约22℃至约32℃的温度下培养至少12周后降解。这包括12、13、14、15、16、17、18、19、20、21、22、23、24、25、26、27、28、29、30、31、32、33、34、35、36、37、38、39、40、41、42、43、44、45、46、47、48、49、50、51或52周(包括其中的增量)的时间段。在一些实施方案中,发生约5%、6%、7%、8%、9%、10%、11%、12%、13%、14%、15%、16%、17%、18%、19%、20%、21%、22%、23%、24%、25%、26%、27%、28%、29%、30%、31%、32%、33%、34%、35%、36%、37%、38%、39%、40%、41%、42%、43%、44%、45%、46%、47%、48%、49%、50%、51%、52%、53%、54%、55%、56%、57%、58%、59%、60%、61%、62%、63%、64%、65%、66%、67%、68%、69%、70%、71%、72%、73%、74%、75%、76%、77%、78%、79%、80%、81%、82%、83%、84%、85%、86%、87%、88%、89%、90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%、99%或100%(包括其中的增量)的降解。在一些实施方案中,培养在约22℃至约32℃的温度下进行。这包括约22℃到约30℃、约22℃到约28℃、约23℃到约30℃、约23℃到约28℃、约24℃到约30℃、约24℃到约28℃、约25℃到约30℃、约25℃到约28℃、约26℃到约30℃以及约26℃到约28℃的温度范围。在一些实施方案中,温度为约22℃、约23℃、约24℃、约25℃、约26℃、约27℃、约28℃、约29℃、约30℃、约31℃、或约32℃。在一些实施方案中,培养在约50%、60%、70%、80%、90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%或99%的湿度下进行。在一些实施方案中,至少约5%、10%、15%、20%、25%、30%、40%、50%、60%、70%、80%、90%、95%或100%的聚氨酯在与一种或多种酶在约22℃至约32℃的温度和约50%、60%、70%、80%、90%或95%的湿度下培养12周后降解。
在一些实施方案中,一种或多种酶来自从土壤、堆肥或海水中分离的真菌。在一些实施方案中,一种或多种酶来自从土壤或堆肥中分离的真菌。在一些实施方案中,一种或多种酶来自从土壤中分离的真菌。在一些实施方案中,一种或多种酶来自从堆肥中分离的真菌。在一些实施方案中,一种或多种酶来自从海水中分离的真菌。
在一些实施方案中,一种或多种酶来自选自金黄杆菌属、苍白杆菌属、类节杆菌属、潘多拉菌属、假单胞菌属、根瘤菌属、窄食单胞菌属、交替单胞菌属、海杆菌属或芽孢杆菌属的细菌。
在一些实施方案中,一种或多种酶中的至少一种是丝氨酸水解酶、脂肪酶、酯酶,或其中两种或更多种的组合。在一些实施方案中,一种或多种酶中的至少一种是丝氨酸水解酶。在一些实施方案中,一种或多种酶中的至少一种是脂肪酶。在一些实施方案中,一种或多种酶中的至少一种是酯酶。
在一些实施方案中,一种或多种酶中的至少一种包含LipA或CE1或两者。在一些实施方案中,一种或多种酶中的至少一种包含LipA。在一些实施方案中,一种或多种酶中的至少一种包含CE1。
在一些实施方案中,LipA是全长的酶或者是功能性片段。在一些实施方案中,LipA是经修饰的LipA,包含一个或多个取代。在一些实施方案中,经修饰的LipA包含缬氨酸到亮氨酸的取代。在一些实施方案中,LipA包含与SEQ ID NO: 1的至少80%、85%、90%、95%、96%、96%、97%、98%、99%或100%的序列同一性。
在一些实施方案中,CE1是全长的酶或者是功能性片段。在一些实施方案中,CE1是经修饰的CE1,包含一个或多个取代。在一些实施方案中,经修饰的CE1包含缬氨酸到异亮氨酸的取代。在一些实施方案中,CE1包含与SEQ ID NO: 2的至少80%、85%、90%、95%、96%、96%、97%、98%、99%或100%的序列同一性。
在另一个方面,本文公开了可降解的聚合物产品,其包含生物基聚合物和调节速率的化合物,或基本上由其组成,或由其组成,其中该生物基聚合物包含生物基聚合物;生物基聚合物是聚氨酯、聚酯或聚酯聚氨酯;而调节速率的化合物是包含在生物基聚合物内的交联剂或添加剂。
在一些实施方案中,该添加剂是维生素、盐或矿物质。在一些实施方案中,该添加剂是维生素或盐。在一些实施方案中,该添加剂是维生素或矿物质。在一些实施方案中,该添加剂是盐或矿物质。在一些实施方案中,该添加剂是维生素。在一些实施方案中,该添加剂是盐。在一些实施方案中,该添加剂是矿物质。在一些实施方案中,维生素选自对氨基苯甲酸(PABA)、叶酸、生物素、硫辛酸、巯基乙磺酸(mercaptoethane-sulfonic acid)、烟酸、泛酸、吡哆醇(B6)、核黄素(B2)、硫胺素(B1)、维生素B12或维生素K,或其中两种或更多种的组合。在一些实施方案中,盐选自CaCl
在某些情况下,该添加剂是开孔剂。如本文所述,“开孔剂”是有助于扩大聚氨酯泡沫的孔尺寸,或有助于在泡沫膨胀/固化过程中破坏孔壁从而形成开放的孔结构的多元醇、液体或细小颗粒。在一些实施方案中,开孔剂选自VORANOL
在一些实施方案中,该添加剂以约1% w/w至约5% w/w的量存在于可降解的聚合物产品中。这包括约1%、1.1%、1.2%、1.3%、1.4%、1.5%、1.6%、1.7%、1.8%、1.9%、2.0%、2.1%、2.2%、2.3%、2.4%、2.5%、2.6%、2.7%、2.8%、2.9%、3.0%、3.1%、3.2%、3.3%、3.4%、3.5%、3.6%、3.7%、3.8%、3.9%、4.0%、4.1%、4.2%、4.3%、4.4%、4.5%、4.6%、4.7%、4.8%、4.9%和 5.0% w/w(包括其中的增量)的量。
在一些实施方案中,可降解聚合物产品是热塑性聚氨酯(TPU)的形式。
在一些实施方案中,可降解的聚合物产品以粘合剂的形式存在。在一些实施方案中,粘合剂由以下制备:选自聚己内酯和聚(乙基-壬二酸酯)和聚(乙基-共-丙基-壬二酸酯)或其中两种或更多种的组合的多元醇;选自丙二醇、乙二醇、二羟甲基丙酸和乙二胺(EDA)的一种或多种;以及选自六亚甲基二异氰酸酯(HDI)、七亚甲基二异氰酸酯(HpDI)、甲苯二异氰酸酯(TDI)和异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)的一种或多种二异氰酸酯。
在一些实施方案中,可降解的聚合物产品以泡沫形式存在。在一些实施方案中,该泡沫包含开孔泡沫。在一些实施方案中,该泡沫包含闭孔泡沫。在一些实施方案中,该泡沫按ASTM D796测量的密度为0.05 g/cc至0.75 g/cc;按ASTM D2240测量的硬度为20 AskerC单位至80 Asker C单位;按ASTM D412测量的拉伸度为0.5 MPa至5 MPa;按ASTM D2209和ASTM D2211测量的伸长率为50%至900%;按ASTM D624的测量的Die C撕裂值为2 N/mm至20N/mm;按ASTM D3574测量的分裂撕裂值为0.5 N/mm至3 N/mm;按ASTM D3574测量的压缩率为5%至20%;按DIN 53512测量的回弹性为10%至60%。
在一些实施方案中,泡沫的密度为约0.05 g/L至约0.75 g/L。在一些实施方案中,泡沫的密度为约0.075 g/L至约0.6 g/L。在一些实施方案中,泡沫的密度为约0.075 g/L至约0.3 g/L。在一些实施方案中,泡沫的密度约为0.45 g/L至约0.6 g/L。
可降解的聚合物产品可以在模具中固化。通常情况下,由于膨胀材料对模具壁的推动,这种固化将产生整体的皮肤或外表面层。因此,在一些实施方案中,可降解聚合物产品包括外表面层。在一些实施方案中,该外表面层由与生物基聚合物相同的聚合物组成。
在一些实施方案中,可降解聚合物产品是可生物降解的聚合物产品。
在一些实施方案中,可降解聚合物产品被包含在鞋、内底(insole)或中底(midsole)中。
本文所述的可降解的聚合物产品可使用本文所公开的方法进行降解。本文所述的可降解聚合物产品可使用本文所公开的方法进行回收。
在另一个方面,本文公开了降解生物基聚合物产品的方法,这些方法包括将生物基聚合物产品与酸或碱进行培养,其中该生物基聚合物产品包含生物基聚合物,而生物基聚合物产品与酸或碱的培养是在使生物基聚合物降解为亚单位的条件下进行的。
在另一个方面,本文公开了对生物基聚合物产品进行生物降解的方法,所述方法包括将生物基聚合物产品与第一微生物进行培养,其中生物基聚合物产品包含生物基聚合物,并且生物基聚合物产品和第一微生物的培养是在使生物基聚合物降解为亚单位的条件下进行的。
在一些实施方案中,生物基聚合物产品包含泡沫。在一些实施方案中,生物基聚合物产品包含开孔泡沫。在一些实施方案中,生物基聚合物产品包含闭孔泡沫。在一些实施方案中,该泡沫按ASTM D796测量的密度为0.05 g/cc至0.75 g/cc;按ASTM D2240测量的硬度为20 Asker C单位至80 Asker C单位;按ASTM D412测量的拉伸度为0.5 MPa至5 MPa;按ASTM D2209和ASTM D2211测量的伸长率为50%至900%;按ASTM D624测量的Die C撕裂值为2N/mm至20 N/mm;按ASTM D3574测量的分裂撕裂值为0.5 N/mm至3 N/mm;按ASTM D3574测量的压缩率为5%至20%;按DIN 53512测量的回弹性为10%至60%。
在一些实施方案中,泡沫的密度为约0.05 g/L至约0.75 g/L。在一些实施方案中,泡沫的密度为约0.075 g/L至约0.6 g/L。在一些实施方案中,泡沫的密度为约0.075 g/L至约0.3 g/L。在一些实施方案中,泡沫的密度为约0.45 g/L至约0.6 g/L。
在一些实施方案中,该生物基聚合物产品包含热塑性聚氨酯(TPU)。在一些实施方案中,生物基聚合物产品包含粘合剂。
在一些实施方案中,该生物基聚合物产品被包含在鞋、内底或中底中。
在某些情况下,生物基聚合物是聚氨酯。在一些实施方案中,聚氨酯是一种或多种线性脂肪族聚酯多元醇和二异氰酸酯的聚合产物。在一些实施方案中,一种或多种线性脂肪族聚酯多元醇是由一种或多种生物来源的二元醇和一种或多种生物来源的二羧酸产生的。在一些实施方案中,一种或多种生物来源的二元醇、一种或多种生物来源的二羧酸或其组合来源于藻类。
在一些实施方案中,一种或多种生物来源的二元醇或一种或多种生物来源的二羧酸是非支化的。在一些实施方案中,一种或多种生物来源的二元醇和一种或多种生物来源的二羧酸是非支化的。在一些实施方案中,一种或多种生物来源的二元醇和一种或多种生物来源的二羧酸是支化的。在一些实施方案中,支化的一种或多种生物来源的二元醇选自:1,2-丙二醇;2-甲基-1,3-丙二醇;2,2-二甲基-1,3-丙二醇;1,2-丁二醇;1,3-丁二醇;2,3-丁二醇;3-甲基-1,5-戊二醇;和2-甲基-2,4-戊二醇,或其中的两种或更多种的组合。
在一些实施方案中,一种或多种生物来源的二元醇和一种或多种生物来源的二羧酸的碳链长度为2-10个碳。在一些实施方案中,一种或多种生物来源的二元醇或一种或多种生物来源的二羧酸的碳链长度为2-4个碳。在一些实施方案中,一种或多种生物来源的二元醇和一种或多种生物来源的二羧酸的碳链长度为2-4个碳。在一些实施方案中,一种或多种生物来源的二元醇和一种或多种生物来源的二羧酸的碳链长度为5-20个碳。在一些实施方案中,一种或多种生物来源的二羧酸选自戊二酸、己二酸、庚二酸、辛二酸、壬二酸、癸二酸、十二烷二酸和十八烷二酸,或其中两种或更多种的组合。
在一些实施方案中,该生物基聚合物产品进一步包含调节速率的化合物,其中与没有调节速率的化合物时的生物基聚合物的降解相比,调节速率的化合物加速生物基聚合物的降解。在一些实施方案中,生物基聚合物产品还包含调节速率的化合物,其中与没有调节速率的化合物时的生物基聚合物的降解相比,调节速率的化合物减缓生物基聚合物的降解。
在一些实施方案中,调节速率的化合物以约0.1% w/w至约5% w/w的量存在于生物基聚合物产品中。这包括约0.1%、0.2%、0.3%、0.4%、0.5%、0.6%、0.7%、0.8%、0.9%、1.0%、1.1%、1.2%、1.3%、1.4%、1.5%、1.6%、1.7%、1.8%、1.9%、2.0%、2.1%、2.2%、2.3%、2.4%、2.5%、2.6%、2.7%、2.8%、2.9%、3.0%、3.1%、3.2%、3.3%、3.4%、3.5%、3.6%、3.7%、3.8%、3.9%、4.0%、4.1%、4.2%、4.3%、4.4%、4.5%、4.6%、4.7%、4.8%、4.9%和5.0% w/w(包括其中的增量)的量。
在一些实施方案中,调节速率的化合物是交联剂或扩链(chain extender)添加剂。在一些实施方案中,交联剂或扩链添加剂选自:C
在一些实施方案中,与高交联度(即>5%)的生物基聚合物相比,生物基聚合物的低交联度(即≤5%)会导致更快的降解。在一些实施方案中,与低交联度(即≤5%)的生物基聚合物相比,生物基聚合物的高交联度会导致较慢的降解。
在一些实施方案中,调节速率的化合物包含矿物质、盐、维生素,或其中两种或更多种的组合。在一些实施方案中,矿物质选自氮、钾、磷酸盐、铁、钙、硫、镁、钴、锌以及其中两种或更多种的组合。在一些实施方案中,盐选自CaCl
在一些实施方案中,调节速率的化合物包含括开孔剂。在一些实施方案中,开孔剂选自VORANOL
在一些实施方案中,生物基聚合物产品进一步包含外表面层。在一些实施方案中,外表面层由与生物基聚合物相同的聚合物组成。
在一些实施方案中,培养在水溶液中进行。在一些实施方案中,水溶液是海水或盐水。在一些实施方案中,水溶液缺乏碳源。
在一些实施方案中,酸选自盐酸、硝酸、硫酸、氢溴酸、氢碘酸或高氯酸,或其中两种或更多种的组合。
在一些实施方案中,碱选自氢氧化锂、氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化钙、氢氧化锶或氢氧化钡,或其中两种或更多种的组合。
在一些实施方案中,第一微生物选自细菌或真菌。在一些实施方案中,细菌选自金黄杆菌属、苍白杆菌属、类节杆菌属、潘多拉菌属、假单胞菌属、根瘤菌属、窄食单胞菌属、交替单胞菌属、海杆菌属、无色杆菌属、布氏杆菌属和芽孢杆菌属。在一些实施方案中,该细菌选自金黄杆菌属。在一些实施方案中,该细菌选自苍白杆菌属。在一些实施方案中,该细菌选自类节杆菌属。在一些实施方案中,该细菌选自潘多拉菌属。在一些实施方案中,该细菌选自假单胞菌属。在一些实施方案中,该细菌选自根瘤菌属。在一些实施方案中,该细菌选自窄食单胞菌属。在一些实施方案中,该细菌选自交替单胞菌属。在一些实施方案中,该细菌选自海洋杆菌属。在一些实施方案中,该细菌选自无色杆菌属。在一些实施方案中,该细菌选自布氏杆菌属。在一些实施方案中,该细菌选自芽孢杆菌属。
在一些实施方案中,第一微生物选自噬尼古丁类节杆菌、大洋假单胞菌、铜绿假单胞菌、海洋交替单胞菌、枯草芽孢杆菌、马耳他布氏杆菌和烟曲霉。在一些实施方案中,第一微生物是噬尼古丁类节杆菌。在一些实施方案中,第一微生物是大洋假单胞菌。在一些实施方案中,第一微生物是铜绿假单胞菌。在一些实施方案中,第一微生物是海洋交替单胞菌。在一些实施方案中,第一微生物是枯草芽孢杆菌。在一些实施方案中,第一微生物是马耳他布氏杆菌。在一些实施方案中,第一微生物是烟曲霉。
在一些实施方案中,第一微生物表达将生物基聚合物降解为亚单位的至少一种酶,其中该至少一种酶包含丝氨酸水解酶、脂肪酶、酯酶或其中两种或更多种的组合。在一些实施方案中,该至少一种酶包含丝氨酸水解酶。在一些实施方案中,至少一种酶包括脂肪酶。在一些实施方案中,该至少一种酶包含酯酶。
在一些实施方案中,第一微生物表达将生物基聚合物降解为亚单位的至少一种酶,其中该至少一种酶包含LipA或CE1或两者。在一些实施方案中,该至少一种酶包含LipA。在一些实施方案中,该至少一种酶包含CE1。
在一些实施方案中,培养进一步包含1、2、3或4种额外的微生物。在一些实施方案中,在额外的微生物的存在下,生物基聚合物产品的降解速度会加快。
在一些实施方案中,第一微生物或额外的微生物中的至少一种代谢亚甲基二苯胺(MDA)。
在一些实施方案中,每种额外的微生物表达将生物基聚合物降解为亚单位的至少一种酶,其中该至少一种酶包含丝氨酸水解酶、脂肪酶、酯酶或其中两种或更多种的组合。在一些实施方案中,每种额外的微生物表达将生物基聚合物降解为亚单位的至少一种酶,其中该至少一种酶包含LipA或CE1或两者。
在一些实施方案中,LipA是全长的酶或者是功能性片段。在一些实施方案中,LipA是经修饰的LipA,包含一个或多个取代。在一些实施方案中,经修饰的LipA包含缬氨酸到亮氨酸的取代。在一些实施方案中,LipA包含与SEQ ID NO: 1的至少80%、85%、90%、95%、96%、96%、97%、98%、99%或100%的序列同一性。
在一些实施方案中,CE1是全长的酶或者是功能性片段。在一些实施方案中,CE1是经修饰的CE1,包含一个或多个取代。在一些实施方案中,经修饰的CE1包含缬氨酸到异亮氨酸的取代。在一些实施方案中,CE1包含与SEQ ID NO: 2的至少80%、85%、90%、95%、96%、96%、97%、98%、99%或100%的序列同一性。
在一些实施方案中,培养导致所述生物基聚合物约5%至约100%降解为亚单位。在一些实施方案中,培养导致所述生物基聚合物约5%、10%、20%、30%、40%、50%、60%、70%、80%、90%、95%或100%降解为亚单位。在一些实施方案中,培养导致在至少12周后,所述生物基聚合物约5%、10%、20%、30%、40%、50%、60%、70%、80%、90%、95%或100%降解为亚单位。这包括12、13、14、15、16、17、18、19、20、21、22、23、24、25、26、27、28、29、30、31、32、33、34、35、36、37、38、39、40、41、42、43、44、45、46、47、48、49、50、51或52周(包括其中的增量)的时间段。在一些实施方案中,发生了约5%、6%、7%、8%、9%、10%、11%、12%、13%、14%、15%、16%、17%、18%、19%、20%、21%、22%、23%、24%、25%、26%、27%、28%、29%、30%、31%、32%、33%、34%、35%、36%、37%、38%、39%、40%、41%、42%、43%、44%、45%、46%、47%、48%、49%、50%、51%、52%、53%、54%、55%、56%、57%、58%、59%、60%、61%、62%、63%、64%、65%、66%、67%、68%、69%、70%、71%、72%、73%、74%、75%、76%、77%、78%、79%、80%、81%、82%、83%、84%、85%、86%、87%、88%、89%、90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%、99%或100%(包括其中的增量)的降解。在一些实施方案中,培养在约22℃至约32℃的温度下进行。这包括约22℃到约30℃、约22℃到约28℃、约23℃到约30℃、约23℃到约28℃、约24℃到约30℃、约24℃到约28℃、约25℃到约30℃、约25℃到约28℃、约26℃到约30℃、以及约26℃到约28℃的温度范围。在一些实施方案中,温度为约22℃、约23℃、约24℃、约25℃、约26℃、约27℃、约28℃、约29℃、约30℃、约31℃、或约32℃。在一些实施方案中,培养在约50%、60%、70%、80%、90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%或99%的湿度下进行。在一些实施方案中,在约22℃至约32℃的温度下和在约50%、60%、70%、80%、90%或95%的湿度下培养至少12周后,生物基聚合物约5%、10%、20%、30%、40%、50%、60%、70%、80%、90%、95%或100%降解为亚单位。
在一些实施方案中,亚单位包含多元醇、二羧酸、二元醇或其中两种或更多种的组合。在一些实施方案中,二羧酸独立地选自乙二酸、丙二酸、丁二酸、戊二酸、己二酸、庚二酸、辛二酸、壬二酸和癸二酸。在一些实施方案中,二元醇独立地选自乙二醇;1,2 丙二醇;1,3-丙二醇;甘油;1,3-丁二醇;1,4-丁二醇;2-甲基-1,3-丙二醇;2,3-丁二醇;三羟甲基丙烷;1,5-戊二醇;1,6-己二醇;3-甲基-1,5-戊二醇;1,7-庚二醇;1,8-辛二醇;1,9-壬二醇;和1,10-癸二醇。
在另一个方面,本文公开了回收生物基聚合物产品的方法,该方法包含:
培养生物基聚合物产品,其中该生物基聚合物产品包含生物基聚合物,所述培养在从所述生物基聚合物的解聚中产生亚单位的混合物的条件下进行;
纯化该混合物以获得一种或多种分离的亚单位;以及
合成包含所述一种或多种分离的亚单位中的至少一种的预聚合物。
在一些实施方案中,生物基聚合物是聚氨酯。在一些实施方案中,聚氨酯是一种或多种线性脂肪族聚酯多元醇和二异氰酸酯的聚合物产品。在一些实施方案中,一种或多种线性脂肪族聚酯多元醇是由一种或多种生物来源的二元醇和一种或多种生物来源的二羧酸生产的。在一些实施方案中,一种或多种生物来源的二元醇、一种或多种生物来源的二羧酸或其组合来自藻类。
在一些实施方案中,一种或多种生物来源的二元醇或一种或多种生物来源的二羧酸是非支化的。在一些实施方案中,一种或多种生物来源的二元醇和一种或多种生物来源的二羧酸是非支化的。在一些实施方案中,一种或多种生物来源的二元醇和一种或多种生物来源的二羧酸是支化的。在一些实施方案中,支化的一种或多种生物来源的二元醇选自1,2-丙二醇;2-甲基-1,3-丙二醇;2,2-二甲基-1,3-丙二醇;1,2-丁二醇;1,3-丁二醇;2,3-丁二醇;3-甲基-1,5-戊二醇;和2-甲基-2,4-戊二醇,或其中两种或更多种的组合。
在一些实施方案中,一种或多种生物来源的二元醇和一种或多种生物来源的二羧酸的碳链长度为2-10个碳。在一些实施方案中,一种或多种生物来源的二元醇或一种或多种生物来源的二羧酸的碳链长度为2-4个碳。在一些实施方案中,一种或多种生物来源的二元醇和一种或多种生物来源的二羧酸的碳链长度为2-4个碳。 在一些实施方案中,一种或多种生物来源的二元醇和一种或多种生物来源的二羧酸的碳链长度为5-20个碳。在一些实施方案中,一种或多种生物来源的二羧酸选自戊二酸、己二酸、庚二酸、辛二酸、壬二酸、癸二酸、十二烷二酸和十八烷二酸,或其中两种或更多种的组合。
在一些实施方案中,亚单位的混合物包括二羧酸和二元醇。
在一些实施方案中,一种或多种分离的亚单位包含二羧酸。在一些实施方案中,一种或多种分离的亚单位包含二元醇。
在一些实施方案中,预聚合物由两种分离的亚单位合成,其中的每种亚单位具有不同的化学结构。在一些实施方案中,两种分离的亚单位包含二元醇和二羧酸。
在一些实施方案中,二羧酸选自乙二酸、丙二酸、丁二酸、戊二酸、己二酸、庚二酸、辛二酸、壬二酸和癸二酸。
在一些实施方案中,二元醇选自乙二醇;1,2 丙二醇;1,3-丙二醇;甘油;1,3-丁二醇;1,4-丁二醇;2-甲基-1,3-丙二醇;2,3-丁二醇;三羟甲基丙烷;1,5-戊二醇;1,6-己二醇;3-甲基-1,5-戊二醇;1,7-庚二醇;1,8-辛二醇;1,9-壬二醇;和1,10-癸二醇。
在一些实施方案中,该生物基聚合物产品包含交联成分。
在一些实施方案中,生物基聚合物产品包含聚氨酯泡沫。在一些实施方案中,聚氨酯泡沫包含开孔泡沫。在一些实施方案中,聚氨酯泡沫包含闭孔泡沫。在一些实施方案中,该泡沫按ASTM D796测量的密度为0.05 g/cc至0.75 g/cc;按ASTM D2240测量的硬度为20Asker C单位至80 Asker C单位;按ASTM D412测量的拉伸度为0.5 MPa至5 MPa;按ASTMD2209和ASTM D2211测量的伸长率为50%至900%;按ASTM D624测量的Die C撕裂值为2 N/mm至20 N/mm;按ASTM D3574测量的分裂撕裂值为0.5 N/mm至3 N/mm;按ASTM D3574测量的压缩率为5%至20%;按DIN 53512测量的回弹性为10%至60%。
在一些实施方案中,泡沫的密度为约0.05 g/L至约0.75 g/L。在一些实施方案中,泡沫的密度为约0.075 g/L至约0.6 g/L。在一些实施方案中,泡沫的密度为约0.075 g/L至约0.3 g/L。在一些实施方案中,泡沫的密度为约0.45 g/L至约0.6 g/L。
在一些实施方案中,该生物基聚合物产品包含热塑性聚氨酯(TPU)。在一些实施方案中,生物基聚合物产品包含粘合剂。
在一些实施方案中,该生物基聚合物产品包含在鞋、内底或中底中。
在一些实施方案中,该方法进一步包含从预聚物中合成聚合物。在一些实施方案中,该聚合物是聚氨酯、聚酯或聚酯聚氨酯。在一些实施方案中,该合成不利用任何石油基成分。在一些实施方案中,该聚合物是具有用于制造鞋内底(footbed)和中底的商业规格的泡沫形式的聚氨酯,其包含按ASTM D796测量的0.05 g/cc至0.75 g/cc的密度;按ASTMD2240测量的20 Asker C单位至80 Asker C单位的硬度;按ASTM D412测量的0.5 MPa至5MPa的拉伸度;按ASTM D2209和ASTM D2211测量的50%至900%的伸长率;按ASTM D624测量的2 N/mm至20 N/mm的Die C撕裂值;按ASTM D3574测量的0.5 N/mm至3 N/mm的分裂撕裂值;按ASTM D3574测量的5%至20%的压缩率;以及按DIN 53512测量的10%至60%的回弹性。在一些实施方案中,泡沫的密度为约0.05 g/L至约0.75 g/L。在一些实施方案中,泡沫的密度为约0.075 g/L至约0.6 g/L。在一些实施方案中,泡沫的密度为约0.075 g/L至约0.3g/L。在一些实施方案中,泡沫的密度为约0.45 g/L至约0.6 g/L。
在一些实施方案中,聚氨酯以热塑性聚氨酯(TPU)的形式存在。
在一些实施方案中,聚氨酯以粘合剂的形式存在。在一些实施方案中,粘合剂由以下来制备:选自聚己内酯和聚(乙基-壬二酸酯)和聚(乙基-共-丙基-壬二酸酯)或其中两种或更多种的组合的多元醇;选自丙二醇、乙二醇、二羟甲基丙酸和乙二胺(EDA)的一种或多种;以及选自六亚甲基二异氰酸酯(HDI)、七亚甲基二异氰酸酯(HpDI)、甲苯二异氰酸酯(TDI)和异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)的一种或多种二异氰酸酯。
在一些实施方案中,从生物基聚合物的降解中生成亚单位混合物的条件导致了生物基聚合物约5%至约100%降解为亚单位。在一些实施方案中,从生物基聚合物的降解中生成亚单位混合物的条件导致了生物基聚合物约5%、10%、20%、30%、40%、50%、60%、70%、80%、90%、95%或100%降解为亚单位。在一些实施方案中,从生物基聚合物的降解中生成亚单位混合物的条件导致了生物基聚合物至少约5%、10%、20%、30%、40%、50%、60%、70%、80%、90%、95%或100%降解为亚单位。
在一些实施方案中,所述条件包括含有独立地选自酸、碱、微生物和酶中的一种或多种。
在一些实施方案中,酸选自盐酸、硝酸、硫酸、氢溴酸、氢碘酸或高氯酸,或其中两种或更多种的组合。
在一些实施方案中,碱选自氢氧化锂、氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化钙、氢氧化锶或氢氧化钡,或其中两种或更多种的组合。
在一些实施方案中,该酶是从土壤、堆肥或海水中的微生物中分离出来的。
在一些实施方案中,该微生物选自细菌或真菌。在一些实施方案中,该细菌选自金黄杆菌属、苍白杆菌属、类节杆菌属、潘多拉菌属、假单胞菌属、根瘤菌属、窄食单胞菌属、交替单胞菌属、海杆菌属、无色杆菌属、布氏杆菌属或芽孢杆菌属。
在一些实施方案中,该酶是丝氨酸水解酶、脂肪酶、酯酶或其组合。
在一些实施方案中,该酶来自选自金黄杆菌属、 枝孢菌属、苍白杆菌属、类节杆菌属、潘多拉菌属、假单胞菌属、根瘤菌属、窄食单胞菌属、交替单胞菌属、海杆菌属、无色杆菌属、布氏杆菌属或芽孢杆菌属的生物体。
在一些实施方案中,该酶来自选自噬尼古丁类节杆菌、大洋假单胞菌、铜绿假单胞菌、海洋交替单胞菌、 枯草芽孢杆菌、马耳他布氏杆菌、烟曲霉的生物体。
在一些实施方案中,该酶是丝氨酸水解酶、脂肪酶、酯酶或其中两种或更多种的组合。在一些实施方案中,该酶是丝氨酸水解酶。在一些实施方案中,该酶是一种脂肪酶。在一些实施方案中,该酶是酯酶。
在一些实施方案中,该酶包含LipA或CE1或两者。在一些实施方案中,该酶包含LipA。在一些实施方案中,该酶包含CE1。
在一些实施方案中,LipA是全长的酶或者是功能性片段。在一些实施方案中,LipA是经修饰的LipA,包含一个或多个取代。在一些实施方案中,经修饰的LipA包含缬氨酸到亮氨酸的取代。在一些实施方案中,LipA包含与SEQ ID NO: 1的至少80%、85%、90%、95%、96%、96%、97%、98%、99%或100%的序列同一性。
在一些实施方案中,CE1是全长的酶或者是功能性片段。在一些实施方案中,CE1是经修饰的CE1,包含一个或多个取代。在一些实施方案中,经修饰的CE1包含缬氨酸到异亮氨酸的取代。在一些实施方案中,CE1包含与SEQ ID NO: 2的至少80%、85%、90%、95%、96%、96%、97%、98%、99%或100%的序列同一性。
在一些实施方案中,生物基聚合物是由藻类衍生的材料制备的。
在一些实施方案中,该生物基聚合物产品进一步包含调节速率的化合物,其中与没有调节速率的化合物时的生物基聚合物的降解相比,调节速率的化合物加速生物基聚合物的降解。在一些实施方案中,生物基聚合物产品还包含调节速率的化合物,其中与没有调节速率的化合物时的生物基聚合物的降解相比,调节速率的化合物减缓生物基聚合物的降解。
在一些实施方案中,调节速率的化合物以约0.1% w/w至约5% w/w的量存在于生物基聚合物产品中。这包括约0.1%、0.2%、0.3%、0.4%、0.5%、0.6%、0.7%、0.8%、0.9%、1.0%、1.1%、1.2%、1.3%、1.4%、1.5%、1.6%、1.7%、1.8%、1.9%、2.0%、2.1%、2.2%、2.3%、2.4%、2.5%、2.6%、2.7%、2.8%、2.9%、3.0%、3.1%、3.2%、3.3%、3.4%、3.5%、3.6%、3.7%、3.8%、3.9%、4.0%、4.1%、4.2%、4.3%、4.4%、4.5%、4.6%、4.7%、4.8%、4.9%和5.0% w/w(包括其中的增量)的量。
在一些实施方案中,与高交联度(即>5%)的生物基聚合物相比,生物基聚合物的低交联度(即≤5%)会导致更快的降解。在一些实施方案中,与低交联度(即≤5%)的生物基聚合物相比,生物基聚合物的高交联度会导致较慢的降解。
在一些实施方案中,该调节速率的化合物是交联剂或扩链添加剂。
在一些实施方案中,交联剂选自C
在一些实施方案中,扩链添加剂选自:三羟甲基丙烷;乙二醇;1,2-和1,3-丙二醇;1,4-和2,3-丁二醇;1,6-己二醇;1,8-辛二醇;新戊二醇;环己烷二甲醇;2-甲基-1,3-丙二醇;甘油;1,2,6-己三醇;1,2,4-丁三醇;三羟甲基乙烷;季戊四醇;对环己二醇;甘露醇;山梨醇;甲基糖苷;二甘醇;三甘醇;四甘醇;二丙二醇;二丁二醇;或其中两种或更多种的组合。
在一些实施方案中,调节速率的化合物包含矿物质、盐、维生素,或其中两种或更多种的组合。
在一些实施方案中,矿物质选自氮、钾、磷酸盐、铁、钙、硫、镁、钴、锌以及其中两种或更多种的组合。
在一些实施方案中,盐选自CaCl
在一些实施方案中,维生素选自选自对氨基苯甲酸(PABA)、叶酸、生物素、硫辛酸、巯基乙磺酸、烟酸、泛酸、吡哆醇(B6)、核黄素(B2)、硫胺素(B1)、维生素B12或维生素K,或其中两种或更多种的组合。
在一些实施方案中,该调节速率的化合物包含开孔剂。在一些实施方案中,开孔剂选自VORANOL
在一些实施方案中,培养步骤是在水溶液中进行的。在一些实施方案中,水溶液是海水或盐水。在一些实施方案中,水溶液缺乏碳源。
在一些实施方案中,培养是在约22℃至约32℃的温度下进行的。这包括约22℃到约30℃、约22℃到约28℃、约23℃到约30℃、约23℃到约28℃、约24℃到约30℃、约24℃到约28℃、约25℃到约30℃、约25℃到约28℃、约26℃到约30℃、或约26℃到约28℃的温度。在一些实施方案中,培养在约22℃、约23℃、约24℃、约25℃、约26℃、约27℃、约28℃、约29℃、约30℃、约31℃、或约32℃的温度下进行。
在一些实施方案中,培养在约50%、60%、70%、80%、90%或95%的湿度下进行。在一些实施方案中,培养在约50%、60%、70%、80%、90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%或99%的湿度下进行。
在一些实施方案中,培养进行至少12周。这包括12、13、14、15、16、17、18、19、20、21、22、23、24、25、26、27、28、29、30、31、32、33、34、35、36、37、38、39、40、41、42、43、44、45、46、47、48、49、50、51或52周(包括其中的增量)的时间段。
在一些实施方案中,在约22℃到约32℃的温度和约50%、60%、70%、80%、90%或95%的湿度下培养至少12周。在一些实施方案中,在约22℃至约32℃的温度和约50%、60%、70%、80%、90%或95%的湿度下培养12、13、14、15、16、17、18、19、20、21、22、23、24、25、26、27、28、29、30、31、32、33、34、35、36、37、38、39、40、41、42、43、44、45、46、47、48、49、50、51或52周。
在一些实施方案中,从生物基聚合物降解产生亚单位混合物的条件导致了生物基聚合物至少约5%、10%、20%、30%、40%、50%、60%、70%、80%、90%、95%或100%降解为亚单位,其中该培养在约22℃至约32℃的温度和约50%、60%、70%、80%、90%或95%的湿度下进行至少12周。在一些实施方案中,从生物基聚合物降解产生亚单位混合物的条件导致了生物基聚合物至少约5%、10%、20%、30%、40%、50%、60%、70%、80%、90%、95%或100%降解为亚单位,其中该培养在约22℃至约32℃的温度和约50%、60%、70%、80%、90%或95%的湿度下进行12、13、14、15、16、17、18、19、20、21、22、23、24、25、26、27、28、29、30、31、32、33、34、35、36、37、38、39、40、41、42、43、44、45、46、47、48、49、50、51或52周。
在另一个方面,本文公开了回收生物基聚合物产品的方法,该方法包含:
培养生物基聚合物产品,其中该生物基聚合物产品包含聚氨酯,所述培养在从所述聚氨酯的解聚中产生亚单位的混合物的条件下进行;
纯化该混合物以获得一种或多种分离的亚单位;以及
合成包含一种或多种分离亚单位中至少一种的预聚合物;
其中该聚氨酯是一种或多种线性脂肪族聚酯多元醇和二异氰酸酯的聚合产品;一种或多种线性脂肪族聚酯多元醇是由一种或多种生物来源的二元醇和一种或多种生物来源的二羧酸生产的;一种或多种生物来源的二羧酸或其组合来自藻类;该条件包含含有独立地选自酸、碱、微生物和酶中的一种或多种;该培养在约22℃至约32℃的温度和约50%、60%、70%、80%、90%或95%的湿度下进行12、13、14、15、16、17、18、19、20、21、22、23、24、25、26、27、28、29、30、31、32、33、34、35、36、37、38、39、40、41、42、43、44、45、46、47、48、49、50、51或52周;以及从生物基聚合物的降解中产生亚单位混合物的条件导致了生物基聚合物至少约5%、10%、20%、30%、40%、50%、60%、70%、80%、90%、95%或100%降解为亚单位。
除非另有定义,否则本文使用的所有技术和科学术语与本技术所属领域的普通技术人员通常理解的含义相同。尽管任何与本文所述相似或等效的方法和材料也可用于本技术的实施或测试,但现在描述的是具有代表性的示例性方法和材料。
在提供数值范围的情况下,除非上下文另有明确规定,否则可以理解为在该范围的上限和下限以及该规定范围内的任何其他规定值或间隔值之间,每个中间值至下限单位的十分之一都被包含在本技术中。这些较小范围的上限和下限可以独立地包括在较小的范围内,并且也被涵盖在本技术范围内,但须符合所述范围中任何具体排除的极限。当所述范围包括极限中的一个或两个时,本技术中也包括排除了这些被包括的极限中的任何一个或两个的范围。
本公开内容不限于所描述的特定实施方案,因为这些实施方案当然地会有所不同。还应理解的是,本文使用的术语只出于描述特定的实施方案的目的,而不旨在限制,因为本技术的范围将只受所附权利要求书的限制。
本领域的技术人员在阅读本公开内容后会发现,本文中描述和说明的每个单独的实施方案都有独立的成分和特征,它们可以很容易地与其他几个实施方案中的任何一个的特征分离或结合,而不偏离本技术的范围或精神。任何引述的方法都可以按照引述的事件顺序或逻辑上可能的任何其他顺序进行。
实施例
实施例1. 聚酯聚氨酯的一般合成
为了制备二元醇为末端的聚酯,将合适的二羧酸与二元醇以n个二羧酸比(n+1)个二元醇的摩尔比进行反应。二元醇选自:乙二醇;1,2 丙二醇;1,3-丙二醇;甘油;1,3-丁二醇;1,4-丁二醇;2-甲基-1,3-丙二醇;2,3-丁二醇;三羟甲基丙烷;1,5-戊二醇;1,6-己二醇;3-甲基-1,5-戊二醇;1,7-庚二醇;1,8-辛二醇;1,9-壬二醇;和1,10-癸二醇,或使用任何合适的分子二醇。n的值是根据所需的分子量确定的。简而言之,将适当的试剂加入反应器中并在搅拌下加热到120-140℃,并有足够的N
聚氨酯是由上述二元醇为末端的聚酯和潜在的(取决于配方):水、表面活性剂、催化剂和扩展剂制备的,形成“B面”。然后通过机械混合,将其与化学计量的异氰酸酯(A面)结合以产生反应性树脂。操作条件从室温到稍高的温度(40-60℃),取决于起始材料的粘度。将反应性树脂倒入模具中铸成膜,或作为板坯原料浇铸等等。在室温下或在烤箱中(40-60℃)发生固化。
按照实施例1所描述的使用由~1:1:1的丁二酸、1,4-丁二醇和1,3-丙二醇制备的多元醇来制备泡沫。其他成分信息如下:
表面活性剂是NIAX
将丙酮(100毫升)装入1000毫升的反应器中,该反应器配有氮气入口、机械搅拌器、温度探针和冷凝器。由壬二酸和乙二醇制成的聚酯多元醇,其平均分子量为2240(OH数为50),在60℃下真空干燥。在氮气流的作用下,将多元醇(252克)和二羟甲基丙酸(DMPA)(10克)加入反应器。加入两滴二月桂酸二丁基锡催化剂,并在34℃下机械地搅拌该混合物直到得到透明的溶液。在氮气下向反应器中加入两种异氰酸酯反应物,异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)(48.8克)和六亚甲基二异氰酸酯(HDI)(18.9克)。混合物在不加热的情况下进行搅拌,直到放热反应消退。然后将该混合物加热到65℃,并在此温度下再搅拌4小时。将溶液冷却到35℃,加入丙酮(200毫升)和三乙胺(6克),并继续搅拌15分钟。通过加入乙二胺(5.4克)完成链的延伸。在剧烈的搅拌下,将得到的粘稠聚合物溶液慢慢分散在去离子水(550毫升)中。通过真空蒸馏除去丙酮,得到860克水性聚氨酯分散体PUD-004。
聚酯多元醇是使用相对于二元酸的摩尔过量的二元醇通过缩聚法合成的。通过使n摩尔的二元酸与k摩尔的二元醇反应,其中n
根据上述方案,制作了以下多元醇:
用于与上述多元醇制备最终聚氨酯的二异氰酸酯包括亚甲基二苯基二异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、七亚甲基二异氰酸酯或异佛尔酮二异氰酸酯。 实施例2. 基于藻类的聚氨酯泡沫的制备及其测试 壬二多元醇泡沫立方体的特性
在四种不同的环境样本中培养基于藻类的聚氨酯泡沫立方体 为了确定基于藻类的聚氨酯是否容易被生物降解,制造了基于藻类的多元醇,然后将其转化为聚氨酯泡沫。将两种二元醇(1,4-丁二醇和1,3-丙二醇)和一种二羧酸(丁二酸)聚合成聚酯多元醇。然后将4,4 亚甲基二苯基二异氰酸酯(MDI)与多元醇反应,产生只有四种基本成分的PU泡沫,便于识别分解产物(见图2)。 使用图1中描述的测试范例对PU泡沫进行了测试。 为了产生泡沫,将多元醇和MDI在DAC 600.1 Flacktek高速混合器的混合杯中以2000 rpm的速度搅拌15秒,然后倒入2厘米厚的方形模具(20 cm×20 cm),并在50℃的烤箱中固化至少2小时。固化的泡沫冷却过夜,切下单个2厘米的方形立方体样品用于随后的降解研究。对每个立方体进行编号和称重,使得可以跟踪随时间的变化。 将一式三套的立方体置于三种不同的环境(土壤、堆肥和海水)中,并在四个不同的时间点(0、4、8和12周)进行物理测量(质量和力偏转),同时还有对照样品作为背景参考。 在三种不同的环境样品中对十二个立方体(一式三份,四个时间点)进行培养。在30℃下持续高湿培养堆肥和土壤样品,而在室温下摇晃培养海洋样品。在0、4、8和12周时,对样品的微生物组含量以及泡沫的物理特性进行了检测。通过质量、尺寸和物理特性(包括压缩回弹)的测量,土壤和家庭堆肥这两种环境显示出了泡沫的急剧退化,而简单的海水中的泡沫显示出少得多的退化。在不拘泥于任何一种理论的情况下,这可能是由于海水环境中缺乏可用的营养物质(例如铁、氮或磷酸盐)。图3示出了随时间变化的泡沫立方体的照片。12周后泡沫的放大图像(图4)显示,与对照相比,土壤和堆肥样品中的孔壁和支柱退化,导致收缩和更多孔的泡沫。颜色在对照组和培养的样品之间也有变化。值得注意的是,虽然变黄是PU降解的典型迹象,但一些颜色差异可能来自环境本身的物质。 从微生物中分离DNA用于微生物组序列分析 在几种环境中培养泡沫立方体可以确定泡沫立方体在物理上的降解,并且也可以确定不同环境中与降解泡沫有关的微生物组。 在环境培养4、8和12周时,将PU立方体从所有检查的环境中取出,并切成小段。用一次性无菌刀片对立方体的外表面和内部进行切片,然后进一步切成大约2x2x1 mm的切片。按照地球微生物组DNA提取标准方案(Earth Microbiome DNA Extraction Protocol),使用带有0.15克至0.20克的起始材料的Qiagen MagAttract KingFisher PowerSoil DNA试剂盒(cat #: 27000-4-KF)提取DNA。此外,用同样的方法制备基线堆肥和土壤材料进行DNA提取。然后准备DNA文库用于按照地球微生物组标准方案(Earth MicrobiomeProtocol)中对16S(细菌)和ITS(真菌)的测序进行Illumina测序,使用Promega Wizard SV凝胶和PCR清洁系统(cat#: A9281)来清洁池(Thompson et al., Nature, 2017, 551,457–463)。下一代测序是在Illumina MiSeq系统上进行的,读数为2x250 bp。使用QIIME2管线对数据进行分析(Bolyen et al., Nature Biotechnology, 2019, 37: 852–857)。分类数据库SILVA和UNITE分别用于16S(细菌)和ITS(真菌)的读数分类(Quast et al., Nucl.Acids Res., 2013, 41 (D1): D590-D596;Nilsson et al., Nucl. Acids Res., 2018,47 (D1):D259-D264.)。 为了确定存在于堆肥和土壤培养的PU上的细菌和真菌群落,采用了16S和ITS元基因组测序。对堆肥和土壤培养基的分析表明,每次取样都存在背景生物多样性。在来自背景培养基的PU材料上富集了几个细菌科。在此处,前5种生物体是指12周时在PU内部发现的丰度最高的5种生物体。在堆肥中,前5个细菌科,伯克氏菌科( 对图5A中的前5种生物体还进行了基于时间的“种”水平分析(图5B)。与在培养基中相对没有变化的丰度相比,来自堆肥和土壤的前5个细菌种被发现在12周的过程中在PU内部上的丰度增加,从第8周到第12周有明显的增长。对于真菌来说,只有少数的种比培养基中的丰度更高:在堆肥中的未培养的种(Uncultured sp.)和kalrae 爪甲白藓菌( 识别降解过程中释放的聚氨酯分解产物
在7820A GCMS上进行样品分析。入口温度为150℃,流速设定为2 mL/分钟。烘箱设置在50℃,持续4分钟,然后以15℃/分钟的速度升温到150℃并保持5分钟。多元醇和泡沫酶样品的GCMS色谱图见图6和图7。根据随时间推移出现的二元醇峰,所测试的四种酶中有两种明显降解了多元醇和泡沫。这些构成多元醇重要部分的二元醇在对照试验中没有出现,而在皱褶假丝酵母菌和黑曲霉菌酯酶试验中只不明显地出现。在假单胞菌胆固醇酯酶和枯草杆菌脂肪酶试验中,在7和8.5分钟出现了明显的二元醇峰。 在与假单胞菌胆固醇酯酶培养24小时后,通过GCMS对多元醇样品进行进一步检查,在较早的保留时间识别出两个二元醇和二羧酸单体,随后在较晚的保留时间识别出部分降解产物(一个二元醇和二羧酸的二聚体;一个二羧酸和两个二元醇或一个二元醇和两个二羧酸的三聚体)。为了进一步验证较晚的保留时间的化合物,用强碱处理降解的样品以完全水解任何剩余的水溶性聚合物片段。值得注意的是,观察到多元醇片段的峰完全消失且所有三个产物的峰都增加了。 在PU泡沫样品中也观察到类似的趋势。二元醇和二羧酸峰也存在,但丰度较小,这是可预期到的,由于泡沫颗粒结构限制了酶对可用的表面积的接触。 通过LCMS检测PU泡沫+酶样品中MDA的存在:质量跟踪为199.2 m/z,对应于MDA+H
当检查这些化学相关的分子特征在生物样品上的空间分布时,再次观察到基质或PU聚合物相关的特征在整个样品上显示出广泛和相对均匀的分布(图8B和C),而与预期的生物降解产物相关的离子特征被定位到生物体接触PU膜的生物降解部位(图8D-F)。这些分布表明,生物体正在降解PU膜以产生但不一定消耗预期的降解产物。除了基于对照的特征分类外,还观察到一些离子分布(例如206 m/z(图SX2)),它们以类似于生物降解产物的方式定位在生物体上,但除了作为低强度或非均匀噪声外,在对照样品上没有出现。因为单靠IMS分析无法识别这些特征,所以假设这些是生物体代谢的产物,或者是PU膜降解的未知副产物。 泡沫生物降解与物理特性的损失的相关性 本研究中使用的泡沫只含有多元醇、MDI、表面活性剂、催化剂和水,并创造了具有多孔蜂窝结构的低密度(约200 kg/m 从不同的环境的培养基中取出立方体,在清水中清洗,然后让立方体风干24小时,以此来确定立方体的质量。如图9所示,在研究过程中,土壤和堆肥的立方体的质量迅速下降,并且似乎与图3所示的立方体尺寸的减少密切相关。立方体的物理回弹性是根据ASTMD3574 C标准,使用配备MultiTest-dV样品台的AFG 2500N压缩试验机(MecMesin Inst),通过测量压缩力挠度来确定的。这种测试方法包括将立方体压缩到其原始高度的50%,然后进行减压,以每分钟100 mm的恒定速度进行10次压缩-减压循环。绘制输出数据为力与位移的关系。记录下所有立方体的第10个循环的最大的力值。 所有样品的立方体质量和最大的力都被归一化为初始的、降解前的值。在图9和图10中,对每个环境的4、8和12周时间点中的每一个,输出数据被绘制为该初始值的百分比。12周后,堆肥中的样品损失了30±3%的质量和41±3%的CFD。土壤中的样品显示出更大的降解,质量损失71±9%、CFD减少71.5±0.8%。随着时间的推移的CFD的减少可以部分地由质量的损失所解释。施加在聚合物质表面积上的力分布在聚合物中,因而当受到相等的应力时,表面积相似但表面密度较低的物质在每个分子上有更多的应力,由此会记录较低的应变。立方体内剩余聚合物链的链长和状况也可能是CFD随时间下降的因素,因为部分降解的聚合物链也会记录较低的应变值。在海水中培养的立方体没有显示出可感知的变化。 分离能够降解基于藻类的聚酯聚氨酯泡沫的单独的生物体 为了从堆肥和土壤中找出能够利用PU生长的生物体,进行了适应性实验,其中将生物体放在以PU为唯一碳源的最小培养基中。最小培养基是用M9盐溶液与微量元素的混合物制备的(表1)。PU泡沫通过浸泡在液氮中然后使用高速搅拌器来制造细小的颗粒,从而进行低温粉碎。烧瓶、培养基和PU经过高压灭菌以确保无菌。在125 mL烧瓶中加入25 mL最小培养基、0.5克PU颗粒、以及1克来自堆肥或土壤的接种物。还准备了装有接种物但没有PU的对照烧瓶以确保在实验结束时生物体不单独在最小培养基上存活。还准备了装有PU最小培养基但没有接种物的对照烧瓶以说明污染情况。 表1. M9最小培养基组合物
对于每个培养阶段,烧瓶都在室温下以100 rpm的速度摇晃。然后将烧瓶中的1 mL液体作为接种物放入新鲜的PU最小培养基烧瓶中用于随后的培养阶段。在每个传代结束时,制备1:1000和1:10,000的稀释液,并将每个稀释液的50 µL接种到LB和PDA培养基上,在室温下培养48小时。每周对新鲜的烧瓶进行接种,共8周。8周后,独特的菌落数量似乎稳定下来,因此,培养时间增加到2周,然后接种到新鲜烧瓶。在第12代时,从每个平板上挑出具有独特形态的单个菌落,用Phire Plant Direct PCR Master Mix(cat# F160S)与适当的16S(515F,806R)和ITS1(ITS1-F,ITS2)引物进行PCR扩增。将样品送去进行Sanger测序。 从堆肥中,12次传代后在PU最小培养基中富集的生物体(表2)包括无色杆菌属、马耳他布氏杆菌、假单胞菌属、普沙根瘤菌( 表2. 以PU为唯一碳源的12次传代后剩余存活的细菌物种表
聚氨酯膜上单个分离物的微生物培养 如上所述,通过在最小的板的表面沉积泡沫膜来准备IMS测试的样品。部分通过无菌手术刀被切除以提供微生物可以同时接触聚氨酯、培养基中的盐和氧气的区域。这种方法在培养分离物方面是成功的,但不利于识别单个菌落本身。事实证明,摇床方法在识别能够降解PU泡沫的单个分离物方面效率显著更高。 接种从微生物组测序中确定的物种以确定能够自行降解膜的物种 在整个传代实验过程中,有几个物种因其降解泡沫的能力而受到关注,该能力基于PU破碎的视觉线索:改变颜色、在液体中下沉、体积缩小。将感兴趣的物种接种到由带有PU薄膜的最小培养基制成的平板上,以观察是否有可能分离出利用泡沫作为碳源的单个菌落。使用IMS对这些膜的分解产物进行了成像,其产生了一些特征证实了降解正在发生。 鉴定的酶在大肠杆菌( 根据酶学试验,选择了CE1和LipA这两种酶在大肠杆菌中进行表达。CE1是在假单胞菌中发现的胆固醇酯酶,而LipA是在枯草芽孢杆菌中发现的脂肪酶。 从土壤中分离出的铜绿假单胞菌和从168号菌株的库存培养中分离出的枯草杆菌中提取DNA。设计引物来扩增先前被认为具有PU生物降解特性的酶:铜绿假单胞菌的胆固醇酯酶(CE1)和枯草芽孢杆菌的脂肪酶(LipA)。用引物来PCR扩增来自DNA提取物中的各个酶。通过在1%琼脂糖凝胶上进行电泳分离,并通过Sanger测序对分离的条带进行测序(图15),确认感兴趣的区域PCR扩增成功。 然后用PCR扩增的基因在大肠杆菌中表达蛋白质。将每个基因扩增并克隆到pET28a大肠杆菌表达载体中。在该载体中使用了连接到SUMO融合蛋白的His标签,以帮助检测蛋白及在酶表达后帮助蛋白折叠。用无缝组装来组装带有感兴趣的基因的载体骨架。组装后的产品首先被转化到大肠杆菌DH5α细胞中,并进行测序以确认cDNA的正确克隆。对于LipA,序列基因与NCBI的序列相同,不同之处在于点突变导致的从缬氨酸到亮氨酸的变化,而这个位置据预测不在活性部位附近。对于CE1,在活性位点之外也有将缬氨酸变为异亮氨酸的单点突变。然后,将该质粒转化到大肠杆菌BL21细胞中,优化这些细胞进行蛋白质表达,并再次测序以确认转化成功。 BL21转化体细胞在37℃生长3小时,然后用500 mM IPTG诱导,在室温下生长过夜。使用Sigma-Aldrich的脂肪酶活性试剂盒对粗裂解液进行脂肪酶检测以分析两种纯化的重组酶的酶活性。诱导的BL21细胞的三份样本显示LipA的活性为0.33 µmol甘油产量/分钟,相比之下未诱导的BL21细胞的为-0.03 µmol甘油产量/分钟。 通过Western Blot分析,确认了LipA和CE1这两种酶的成功诱导。因为这些蛋白质上有His标签,所以用His抗体来进行Western Blot分析。在IPTG诱导的细胞裂解液中看到了预期大小的His标签蛋白,但在非诱导的细胞裂解液中没有,这表明IPTG成功诱导了这些蛋白。 实施例3. 多元醇的分支和链长对聚氨酯生物降解率的影响 聚氨酯的生物降解率可以通过改变多元醇片段的化学特性来控制,特别是通过修改多元醇内单体成分的碳链长度和分支结构。这些修饰决定了聚氨酯结构中硬片段和软片段成分的数量。具有较长碳链和较少分支的聚氨酯具有较大的软片段与硬片段的比例,其使得酯和氨基甲酸乙酯键进行水解而实现更好的生物降解。 本技术的聚氨酯泡沫(非支化、较短链长)与本技术的另外两种聚氨酯泡沫:一种具有支化的多元醇部分(图17),一种具有较长碳链长度的多元醇部分(图18)。由非支化的、较短链长的单体制成的泡沫对应于实施例1A中描述的泡沫。用以下制备对应物:(1)丁二酸、2-甲基-1,3-丙二醇和MDI(具有支化多元醇部分的比较例)或(2)丁二酸、癸二酸、1,3-丙二醇和MDI(具有较长碳链长度多元醇部分的比较例)也以类似方式制备。与非支化、较短链长度的聚氨酯泡沫相比,支化的聚氨酯泡沫在土壤中12周内表现出较少的结构降解,而长链聚氨酯泡沫在堆肥中12周内表现出较大的降解。 评估了一套五种聚氨酯胶粘剂配方(PUD-009、PUD-001、PUD-004、PUD-010和SBU-006),其中多元醇区域的硬片段和软片段成分不同(图19)。 这五种配方的制备方法如实施例1B所述。PUD-001由聚己内酯、二羟甲基丙酸、异佛尔酮二异氰酸酯和乙二胺制备。PUD-004由聚(壬二酸-乙二醇)、二羟甲基丙酸、异佛尔酮二异氰酸酯和六亚甲基二异氰酸酯的混合物、以及乙二胺制备。PUD-009由聚(壬二酸-乙二醇)、丙二醇、甲苯二异氰酸酯、二羟甲基丙酸和乙二胺制备。PUD-010由聚(壬二酸-乙二醇)、丙二醇、异佛尔酮二异氰酸酯、二羟甲基丙酸和乙二胺制备。SBU-006由聚(壬二酸-乙二醇)、丙二醇、甲苯二异氰酸酯和乙二胺制备。 降解的研究基于视觉分析和着色、粘合性能(例如粘性)和生物体生长等方面的变化排名。研究发现,与其对应物相比,含有更多软片段的样品显示出增加的生物降解。例如,PUD-009、PUD-001和PUD-004在多元醇区域含有不同长度的长碳链。更具体地说,PUD-009和PUD-001同样含有连接在短碳链上的长碳链,而PUD-004含有稍短的碳链,但仍为软片段。由于化学特性(例如分支),表现出较少的生物降解的粘合剂有更多的硬片段。 实施例4. 营养添加剂对聚氨酯生物降解率的影响 聚氨酯泡沫的生物降解率可以通过在泡沫成分中添加营养物作为添加剂来提高。向材料中添加营养物可以促进微生物的生长,导致生物降解率的提高,特别是在营养物供应有限的环境中(例如海洋)。 降解试验(图20)表明,在室温下的海水中放置12周后,与未注入营养物的聚氨酯泡沫样品相比,注入基本营养物的聚氨酯泡沫样品表现出更大的生物降解性,这体现在压缩力损失更大。在室温下,在去离子水而不是在海水中,对注入和未注入的泡沫的对照样品进行了评估。在这个实施例中,没有注入的泡沫样品对应于实施例1A中描述的泡沫。类似地制备注入培养基的泡沫样品,但水被替换为f/2培养基,其含有表3中列出的成分。 表3. 促进海水中的生物降解的f/2培养基的内含物。
f/2微量金属溶液:
f/2维生素溶液:
实施例5. 泡沫密度对聚氨酯的生物降解率的影响。 聚氨酯的生物降解率可由泡沫的密度控制。随着聚氨酯密度的增加,由于缺乏水解所需的水分吸收,生物降解的速度会下降。密度的增加导致泡沫材料内的空气减少,从而使材料更加坚硬。 同样配方的聚氨酯泡沫(与实施例1A中的单体相同)被制成两种不同的密度:0.288 g/cm 实施例6. 外表面层对聚氨酯的生物降解率的影响 聚氨酯泡沫的生物降解可以通过外表面层的存在以及该表面层的厚度来控制。外表面层能减少吸水和微生物对聚氨酯泡沫的接触,从而减少微生物在生物降解过程中水解泡沫的机会。预计外表面层也会进行生物降解,但速度较慢。因此,修改外表面(存在和厚度)可以作为减缓或加快生物降解的方法。检查了两组聚氨酯样品:一组具有外表面层,另一组没有任何外表面层(图22)。外表面层是由创造泡沫的成型过程中产生的。没有外表面层的样品相当于实施例1A的泡沫,其外层被切除,而具有外表面层的样品是膜制的对应物,其中由于模具的立方体形状,所有侧面都具有外表面层。在堆肥中生物降解4周后,没有外表面层的样品中质量损失更大。样品在56℃、>80%的湿度、有或无堆肥的堆肥培养箱中进行测试。 实施例7. 开孔度对聚氨酯的生物降解率的影响 聚氨酯泡沫的生物降解可以通过添加一种或多种开孔剂来改变,该开孔剂也充当表面活性剂。 对实施例1A的四个聚氨酯样品进行了评估,其具有浓度增加的开孔剂(NIAXTM L-6164)。在聚氨酯配方中加入开孔剂可以增加吸水性(图23),在开孔剂浓度为0.25份每百份多元醇(pphp)时吸水性最明显。在评估的三个开孔剂浓度中,0.25 pphp的浓度导致了最高的降解率,这可能是由于聚氨酯样品的吸水能力更强(图24)。所有的样品都在温度为56℃、湿度>80%、有或无堆肥的堆肥培养箱中进行测试。 还可以通过修饰聚氨酯的异氰酸酯部分,以改变所产生的泡沫的孔隙率,从而调整开孔度。样品M、样品H和“简单泡沫”都是用实施例1A中的单体(即丁二酸、1,4-丁二醇、1,3-丙二醇和MDI)制备的。样品M的密度(0.150 g/cm 实施例8. 成核对聚氨酯的生物降解率的影响 在聚氨酯泡沫的倒入过程中,成核是在液体中产生许多小气泡的过程。这些气泡在泡沫结构中产生气体膨胀的场所。通过机械剪切混合物以夹带气泡来将更多的成核位点引入泡沫中。 在这项实施例中,对一个多元醇样品的混合物进行了机械剪切以引入小气泡作为成核位点,从而在倒入前增加孔数量(较小的孔),而在另一种情况下(相当于实施例1A的基线样品)在倒入前没有对混合物进行机械剪切。如图26所示,具有数量较多的体积较小的孔的泡沫(例如,由于成核位点数量较多)在堆肥中4周后,比具有数量较少的体积较大的孔的泡沫(没有额外成核的基线样品)降解得更慢。 等效物 应当理解,虽然已经结合上述实施例描述了本公开的内容,但前述的描述和实施方案旨在说明而非限制本公开的范围。本公开的范围内的其他方面、优点和修改对于本公开所涉及的领域的技术人员来说是显而易见的。 除非另有定义,否则本文使用的所有技术和科学术语与本公开内容所属领域的普通技术人员通常理解的含义相同。本文提供的所有核苷酸序列都是按5′到3′方向排列的。 本文说明性地描述的实施方案可以在没有任何未在本文中具体公开的元素、限制或限定的情况下适当地实施。因此,例如,术语“包含”、“包括”、“含有”等应被广义地理解而不受限制。此外,本文采用的术语和表达方式已被用作描述的术语,而非限制的术语,在使用这些术语和表达方式时,无意排除所示出的和描述的特征或其部分的任何等效物,但应该认识到,在本公开的范围内可以进行各种修改。 因此,应该理解的是,尽管本公开的内容已经通过具体的实施方案和任选的特征进行了具体的公开,但本领域的技术人员可以对其中公开的实施方案进行修改、改进和变化,并且这种修改、改进和变化视为在本公开的范围内。本文中提供的材料、方法和实施例是特定实施方案的代表,是示范性的且并不旨在作为对本公开范围的限制。 本文对公开的范围进行了广义的和一般性的描述。属于一般性描述的每个狭义的种和亚属组也构成了本公开的一部分。这包括对带有从属中删除任何主题的附带条件或负面限制的公开内容的一般性描述,无论被删除的材料是否在本文中具体叙述。 此外,当本公开的特征或方面以马尔库什组的术语描述时,本领域的技术人员将认识到,本公开的实施方案也因此以马尔库什组的任何单个成员或成员的子组的术语来描述。 本公开的某些实施方案如下: 1. 一种对生物基聚合物产品进行生物降解的方法,该方法包含将生物基聚合物产品与第一微生物进行培养,或基本上由其组成,或由其组成,其中该生物基聚合物产品包含生物基聚合物,并且生物基聚合物产品和第一微生物的培养是在使生物基聚合物降解为亚单位的条件下进行的。 2. 根据实施方案1所述的方法,其中所述生物基聚合物是聚氨酯。 3. 根据实施方案2所述的方法,其中所述聚氨酯是一种或多种线性脂肪族聚酯多元醇和二异氰酸酯的聚合产物。 4. 根据实施方案3所述的方法,其中一种或多种线性脂肪族聚酯多元醇是由一种或多种生物来源的二元醇和一种或多种生物来源的二羧酸产生的。 5. 根据实施方案4所述的方法,其中该一种或多种生物来源的二元醇、一种或多种生物来源的二羧酸或其组合来源于藻类。 6. 根据实施方案4所述的方法,其中该一种或多种生物来源的二元醇或一种或多种生物来源的二羧酸是非支化的。 7. 根据实施方案4所述的方法,其中该一种或多种生物来源的二元醇和一种或多种生物来源的二羧酸是非支化的。 8. 根据实施方案4所述的方法,其中该一种或多种生物来源的二元醇和一种或多种生物来源的二羧酸是支化的。 9. 根据实施方案1-8中任一项所述的方法,其中该一种或多种生物来源的二元醇或一种或多种生物来源的二羧酸的碳链长度为2-4个碳。 10. 根据实施方案1-8中任一项所述的方法,其中该一种或多种生物来源的二元醇和一种或多种生物来源的二羧酸的碳链长度为2-4个碳。 11. 根据实施方案1-8中任一项所述的方法,其中该一种或多种生物来源的二元醇和一种或多种生物来源的二羧酸的碳链长度为5-20个碳。 12. 根据实施方案1-11中任一项所述的方法,其中该生物基聚合物产品进一步包含调节速率的化合物,其中与没有该调节速率的化合物时的生物基聚合物的降解相比,该调节速率的化合物加速生物基聚合物的降解。 13. 根据实施方案1-11中任一项所述的方法,其中该生物基聚合物产品进一步包含调节速率的化合物,其中与没有该调节速率的化合物时的生物基聚合物的降解相比,该调节速率的化合物减缓生物基聚合物的降解。 14. 根据实施方案13所述的方法,其中该调节速率的化合物是交联剂或扩链添加剂。 15. 根据实施方案14所述的方法,其中所述交联剂选自C 16. 根据实施方案14所述的方法,其中该扩链添加剂选自:三羟甲基丙烷;乙二醇;1,2-和1,3-丙二醇;1,4-和2,3-丁二醇;1,6-己二醇;1,8-辛二醇;新戊二醇;环己烷二甲醇;2-甲基-1,3-丙二醇;甘油;1,2,6-己三醇;1,2,4-丁三醇;三羟甲基乙烷;季戊四醇;对环己二醇;甘露醇;山梨醇;甲基糖苷;二甘醇;三甘醇;四甘醇;二丙二醇;二丁二醇;或其中两种或更多种的组合。 17. 根据实施方案12所述的方法,其中该调节速率的化合物包含矿物质、盐、维生素或其中两种或更多种的组合,或基本上由其组成,或由其组成。 18. 根据实施方案17所述的方法,其中所述矿物质选自氮、钾、磷酸盐、铁、钙、硫、镁、钴、锌以及其中两种或更多种的组合。 19. 根据实施方案17所述的方法,其中所述盐选自CaCl 20. 根据实施方案17所述的方法,其中所述盐选自CaCl 21. 根据实施方案12所述的方法,其中所述调节速率的化合物是开孔剂。 22. 根据实施方案21所述的方法,其中所述开孔剂选自VORANOL 23. 根据实施方案1-22中任一项所述的方法,其中所述生物基聚合物产品包含外表面层。 24. 根据实施方案23所述的方法,其中所述外表面层由与生物基聚合物相同的聚合物组成。 25. 根据实施方案1-24中任一项所述的方法,其中所述生物基聚合物产品包含泡沫,或基本上由其组成,或由其组成。 26. 根据实施方案25所述的方法,其中所述生物基聚合物产品包含开孔泡沫,或基本上由其组成,或由其组成。 27. 根据实施方案25所述的方法,所述生物基聚合物产品包含闭孔泡沫,或基本上由其组成,或由其组成。 28. 根据实施方案25-27中任一项所述的方法,其中所述泡沫的密度为约0.075g/L至约0.3 g/L。 29. 根据实施方案25-27中任一项所述的方法,其中所述泡沫的密度为约0.45 g/L至约0.6 g/L。 30. 根据实施方案25-29中任一项所述的方法,其中所述生物基聚合物在倒入前被机械剪切。 31. 根据实施方案25-29中任一项所述的方法,其中所述生物基聚合物在倒入前没有被机械剪切。 32. 根据实施方案1-31中任一项所述的方法,其中所述生物基聚合物产品被包含在鞋、内底或中底中。 33. 根据实施方案1-20中任一项所述的方法,其中所述生物基聚合物产品包含热塑性聚氨酯(TPU),或基本上由其组成,或由其组成。 34. 根据实施方案1-20中任一项所述的方法,其中所述生物基聚合物产品包含粘合剂,或基本上由其组成,或由其组成。 35. 根据实施方案1-34中任一项所述的方法,其中所述培养在水溶液中进行。 36. 根据实施方案35所述的方法,其中所述水溶液是海水或盐水。 37. 根据实施方案35或实施方案36所述的方法,其中所述水溶液缺乏碳源。 38. 根据实施方案1-37中任一项所述的方法,其中所述第一微生物选自细菌或真菌。 39. 根据实施方案38所述的方法,其中所述细菌选自金黄杆菌属、苍白杆菌属、类节杆菌属、潘多拉菌属、假单胞菌属、根瘤菌属、窄食单胞菌属、交替单胞菌属、海杆菌属、无色杆菌属、布氏杆菌属和芽孢杆菌属。 40. 根据实施方案1-37中任一项所述的方法,其中所述第一微生物选自噬尼古丁类节杆菌、大洋假单胞菌、铜绿假单胞菌、海洋交替单胞菌、枯草芽孢杆菌、马耳他布氏杆菌和烟曲霉。 41. 根据实施方案1-40中任一项所述的方法,其中所述第一微生物表达将生物基聚合物降解为亚单位的至少一种酶,其中所述至少一种酶包含丝氨酸水解酶、脂肪酶、酯酶或其中的两种或更多种的组合,或基本上由其组成,或由其组成。 42. 根据实施方案1-40中任一项所述的方法,其中所述第一微生物表达将生物基聚合物降解为亚单位的至少一种酶,其中所述至少一种酶包含LipA或CE1或两者,或基本上由其组成,或由其组成。 43. 根据实施方案1-42中任一项所述的方法,其中所述培养进一步包含1、2、3或4种额外的微生物。 44. 根据实施方案43所述的方法,其中在额外的微生物的存在下加速了所述生物基聚合物产品的降解速率。 45. 根据实施方案43或实施方案44所述的方法,其中所述第一微生物或额外的微生物中的至少一种代谢亚甲基二苯胺(MDA)。 46. 根据实施方案44-46中任一项所述的方法,其中所述额外的微生物中的每一种都表达将生物基聚合物降解为亚单位的至少一种酶,其中所述至少一种酶包含丝氨酸水解酶、脂肪酶、酯酶或其中的两种或更多种的组合,或基本上由其组成,或由其组成。 47. 根据实施方案44-46中任一项所述的方法,其中所述额外的微生物中的每一种都表达将生物基聚合物降解为亚单位的至少一种酶,其中所述至少一种酶包含LipA或CE1或两者,或基本上由其组成,或由其组成。 48. 根据实施方案42或实施方案47所述的方法,其中所述LipA是全长的酶或是功能性片段。 49. 根据实施方案42、47或48中任一项所述的方法,其中所述LipA是经修饰的LipA,包含一个或多个取代。 50. 根据实施方案49所述的方法,其中所述经修饰的LipA包含缬氨酸到亮氨酸的取代。 51. 根据实施方案42或47-50中任一项所述的方法,其中所述LipA包含与SEQ IDNO: 1的至少80%、85%、90%、95%、96%、96%、97%、98%、99%或100%的序列同一性。 52. 根据实施方案42或实施方案47所述的方法,其中所述CE1为全长的酶或为功能性片段。 53. 根据实施方案42、47或52中任一项所述的方法,其中所述CE1为经修饰的CE1,包含一个或多个取代。 54. 根据实施方案53所述的方法,其中所述经修饰的CE1包含缬氨酸到异亮氨酸的取代。 55. 根据实施方案42、47或52-54中任一项所述的方法,其中所述CE1包含与SEQID NO:2的至少80%、85%、90%、95%、96%、96%、97%、98%、99%或100%的序列同一性。 56. 根据实施方案1-55中任一项所述的方法,其中所述培养导致所述生物基聚合物约5%、10%、20%、30%、40%、50%、60%、70%、80%、90%、95%或100%降解为亚单位。 57. 根据实施方案1-56中任一项所述的方法,其中所述亚单位包含多元醇、二羧酸、二元醇或其中两种或更多种的组合,或基本上由其组成,或由其组成。 58. 根据实施方案57所述的方法,其中所述二羧酸独立地选自:乙二酸、丙二酸、丁二酸、戊二酸、己二酸、庚二酸、辛二酸、壬二酸和癸二酸。 59. 根据实施方案57所述的方法,其中所述二元醇独立地选自:乙二醇;1,2 丙二醇;1,3-丙二醇;甘油;1,3-丁二醇;1,4-丁二醇;2-甲基-1,3-丙二醇;2,3-丁二醇;三羟甲基丙烷;1,5-戊二醇;1,6-己二醇;3-甲基-1,5-戊二醇;1,7-庚二醇;1,8-辛二醇;1,9-壬二醇;和1,10-癸二醇。 60. 根据实施方案1-59中任一项所述的方法,其中所述培养在约22℃至约32℃的温度下进行。 61. 根据实施方案60所述的方法,其中所述培养在约22℃至约30℃、约22℃至约28℃、约23℃至约30℃、约23℃至约28 ℃、约24℃至约30℃、约24℃至约28℃、约25℃至约30℃、约25℃至约28℃、约26℃至约30℃、或约26℃至约28℃的温度下进行。 62. 根据实施方案60所述的方法,其中所述培养在约22℃、约23℃、约24℃、约25℃、约26℃、约27℃、约28℃、约29℃、约30℃、约31℃、或约32℃的温度下进行。 63. 根据实施方案1-62中任一项所述的方法,其中所述培养在约50%、60%、70%、80%、90%、或100%的湿度下进行。 64. 根据实施方案1-63中任一项所述的方法,其中所述培养进行至少12周。 65. 一种降解生物基聚合物产品的方法,该方法包含将生物基聚合物产品与酸或碱进行培养,或基本上由其组成,或由其组成,其中所述生物基聚合物产品包含生物基聚合物,并且所述生物基聚合物产品与酸或碱的培养是在使生物基聚合物降解为亚单位的条件下进行的。 66. 根据实施方案65所述的方法,其中所述生物基聚合物是聚氨酯。 67. 根据实施方案66所述的方法,其中所述聚氨酯是一种或多种线性脂肪族聚酯多元醇和二异氰酸酯的聚合产物。 68. 根据实施方案67所述的方法,其中所述一种或多种线性脂肪族聚酯多元醇是由一种或多种生物来源的二元醇和一种或多种生物来源的二羧酸产生的。 69. 根据实施方案68所述的方法,其中所述一种或多种生物来源的二元醇、一种或多种生物来源的二羧酸或其组合来源于藻类。 70. 根据实施方案65-69中任一项所述的方法,其中所述生物基聚合物产品进一步包括调节速率的化合物,其中与没有所述调节速率的化合物时的生物基聚合物的降解相比,所述调节速率的化合物加速所述生物基聚合物的降解。 71. 根据实施方案65-69中任一项所述的方法,其中所述生物基聚合物产品进一步包含调节速率的化合物,其中与没有所述调节速率的化合物时的生物基聚合物的降解相比,所述调节速率的化合物减缓所述生物基聚合物的降解。 72. 根据实施方案71所述的方法,其中所述调节速率的化合物是交联剂或扩链添加剂。 73. 根据实施方案72所述的方法,其中所述交联剂选自C 74. 根据实施方案72所述的方法,其中所述扩链添加剂选自:三羟甲基丙烷;乙二醇;1,2-和1,3-丙二醇;1,4-和2,3-丁二醇;1,6-己二醇;1,8-辛二醇;新戊二醇;环己烷二甲醇;2-甲基-1,3-丙二醇;甘油;1,2,6-己三醇;1,2,4-丁三醇;三羟甲基乙烷;季戊四醇;对环己二醇;甘露醇;山梨醇;甲基糖苷;二甘醇;三甘醇;四甘醇;二丙二醇;二丁二醇;或其中两种或更多种的组合。 75. 根据实施方案65-74中任一项所述的方法,其中所述培养在水溶液中进行。 76. 根据实施方案75所述的方法,其中所述水溶液是海水或盐水。 77. 根据实施方案65-76中任一项所述的方法,其中所述生物基聚合物产品包含泡沫,或基本上由其组成,或由其组成。 78. 根据实施方案77所述的方法,其中所述生物基聚合物产品包含开孔泡沫,或基本上由其组成,或由其组成。 79. 根据实施方案77所述的方法,所述生物基聚合物产品包含闭孔泡沫,或基本上由其组成,或由其组成。 80. 根据实施方案65-79中任一项所述的方法,其中所述生物基聚合物产品被包含在鞋、内底或中底中。 81. 根据实施方案65-76中任一项所述的方法,其中所述生物基聚合物产品包含热塑性聚氨酯(TPU),或基本上由其组成,或由其组成。 82. 根据实施方案65-76中任一项所述的方法,其中所述生物基聚合物产品包含粘合剂,或基本上由其组成,或由其组成。 83. 根据实施方案65-82中任一项的方法,其中所述培养导致生物基聚合物约5%、10%、20%、30%、40%、50%、60%、70%、80%、90%、95%或100%降解为亚单位。 84. 根据实施方案83所述的方法,其中所述亚单位包含多元醇、二羧酸、二元醇或其中两种或更多种的组合,或基本上由其组成,或由其组成。 85. 根据实施方案84所述的方法,其中所述二羧酸独立地选自:乙二酸、丙二酸、丁二酸、戊二酸、己二酸、庚二酸、辛二酸、壬二酸和癸二酸。 86. 根据实施方案84所述的方法,其中所述二元醇独立地选自:乙二醇;1,2 丙二醇;1,3-丙二醇;甘油;1,3-丁二醇;1,4-丁二醇;2-甲基-1,3-丙二醇;2,3-丁二醇;三羟甲基丙烷;1,5-戊二醇;1,6-己二醇;3-甲基-1,5-戊二醇;1,7-庚二醇;1,8-辛二醇;1,9-壬二醇;和1,10-癸二醇。 87. 根据实施方案65-86中任一项所述的方法,其中所述培养在约22℃至约32℃的温度下进行。 88. 根据实施方案87所述的方法,其中所述培养在约22℃到约30℃、约22℃到约28℃、约23℃到约30℃、约23℃到约28℃、约24℃到约30℃、约24℃到约28℃、约25℃到约30℃、约25℃到约28℃、约26℃到约30℃、 或约26 ºC到约28 ºC的温度下进行。 89. 根据实施方案87的方法,其中所述培养在约22℃、约23℃、约24℃、约25℃、约26℃、约27℃、约28℃、约29℃、约30℃、约31℃、或约32℃的温度下进行。 90. 根据实施方案65-89中任一项的方法,其中所述培养在约50%、60%、70%、80%、90%或100%的湿度下进行。 91. 根据实施方案65-90中任一项所述的方法,其中所述培养进行至少12周。 92. 根据实施方案65-91中任一项所述的方法,其中所述酸选自盐酸、硝酸、硫酸、氢溴酸、氢碘酸或高氯酸,或其中两种或更多种的组合。 93. 根据实施方案65-91中任一项所述的方法,其中所述碱选自氢氧化锂、氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化钙、氢氧化锶或氢氧化钡,或其中两种或更多种的组合。 94. 一种可降解的聚合物产品,其包含生物基聚合物和调节速率的化合物,或基本上由其组成,或由其组成,其中所述生物基聚合物包含生物基聚合物;所述生物基聚合物是聚氨酯、聚酯或聚酯聚氨酯;而调节速率的化合物是包含在生物基聚合物内的交联剂或添加剂。 95. 根据实施方案94所述的可降解聚合物产品,其中所述交联剂选自C 96. 根据实施方案94或实施方案95所述的可降解聚合物产品,其中所述调节速率的化合物以约0.1% w/w至约5% w/w的量存在于可降解聚合物产品中。 97. 根据实施方案94所述的可降解聚合物产品,其中所述添加剂是维生素、盐或矿物质。 98. 根据实施方案97所述的可降解聚合物产品,其中所述维生素选自对氨基苯甲酸(PABA)、叶酸、生物素、硫辛酸、巯基乙磺酸、烟酸、泛酸、吡哆醇(B6)、核黄素(B2)、硫胺素(B1)、维生素B12、或维生素K,或其中两种或更多种的组合。 99. 根据实施方案97所述的可降解聚合物产品,其中所述盐选自CaCl 100. 根据实施方案97所述的可降解聚合物产品,其中所述盐选自CaCl 101. 根据实施方案97所述的可降解聚合物产品,其中所述矿物质选自氮、钾、磷酸盐、铁、钙、硫、镁、钴、锌以及其中两种或更多种的组合。 102. 根据实施方案94所述的可降解聚合物产品,其中所述添加剂是开孔剂。 103. 根据实施方案102的可降解聚合物产品,其中开孔剂选自VORANOL 104. 根据实施方案94-103中任一项所述的可降解聚合物产品,其中所述可降解聚合物产品为泡沫的形式。 105. 根据实施方案104的可降解聚合物产品,其中所述泡沫包含开孔泡沫,或基本上由其组成,或由其组成。 106. 根据实施方案104所述的可降解聚合物产品,其中所述泡沫包含闭孔泡沫,或基本上由其组成,或由其组成。 107. 根据实施方案104-106中任一项所述的可降解聚合物产品,其中所述泡沫的密度为约0.075 g/L至约0.3 g/L。 108. 根据实施方案104-106中任一项所述的可降解聚合物产品,其中所述泡沫的密度为约0.075 g/L至约0.6 g/L。 109. 根据实施方案104-108中任一项所述的可降解聚合物产品,其中所述生物基聚合物在倒入前被机械剪切。 110. 根据实施方案104-108中任一项所述的可降解聚合物产品,其中所述生物基聚合物在倒入前没有被机械剪切。 111. 根据实施方案104-110中任一项所述的可降解聚合物产品,其中所述可降解聚合物产品包含外表面层。 112. 根据实施方案111的可降解聚合物产品,其中所述外表面层由与生物基聚合物相同的聚合物组成。 113. 根据实施方案94-101中任一项所述的可降解聚合物产品,其中所述可降解聚合物产品为热塑性聚氨酯(TPU)的形式。 114. 根据实施方案94-101中任一项所述的可降解聚合物产品,其中所述可降解聚合物产品为粘合剂的形式。 115. 根据实施方案94-114中任一项所述的可降解聚合物产品,其中所述生物基聚合物是一种或多种多元醇和二异氰酸酯的聚合产物。 116. 根据实施方案115所述的可降解聚合物产品,其中所述多元醇是由一种或多种生物来源的二元醇、一种或多种生物来源的二羧酸或其组合产生的。 117. 根据实施方案116所述的可降解聚合物产品,其中所述一种或多种生物来源的二元醇、一种或多种生物来源的二羧酸或其组合来源于藻类。 118. 根据实施方案116或实施方案117所述的可降解聚合物产品,其中所述一种或多种生物来源的二元醇或一种或多种生物来源的二羧酸是非支化的。 119. 根据实施方案116或实施方案117所述的可降解聚合物产品,其中所述一种或多种生物来源的二元醇和一种或多种生物来源的二羧酸是非支化的。 120. 根据实施方案116或实施方案117所述的可降解聚合物产品,其中所述一种或多种生物来源的二元醇和一种或多种生物来源的二羧酸是支化的。 121. 根据实施方案116或实施方案117所述的可降解聚合物产品,其中所述一种或多种生物来源的二元醇或一种或多种生物来源的二羧酸的碳链长度为2-4个碳。 122. 根据实施方案116或实施方案117所述的可降解聚合物产品,其中所述一种或多种生物来源的二元醇和一种或多种生物来源的二羧酸的碳链长度为2-4个碳。 123. 根据实施方案116或实施方案117所述的可降解聚合物产品,其中所述一种或多种生物来源的二元醇和一种或多种生物来源的二羧酸的碳链长度为5-20个碳。 124. 根据实施方案116或实施方案117所述的可降解聚合物产品,其中所述一种或多种生物来源的二羧酸独立地选自:乙二酸、丙二酸、丁二酸、戊二酸、己二酸、庚二酸、辛二酸、壬二酸和癸二酸。 125. 根据实施方案116或实施方案117所述的可降解聚合物产品,其中所述一种或多种生物来源的二元醇独立地选自:乙二醇;1,2 丙二醇;1,3-丙二醇;甘油;1,3-丁二醇;1,4-丁二醇;2-甲基-1,3-丙二醇;2,3-丁二醇;三羟甲基丙烷;1,5-戊二醇;1,6-己二醇;3-甲基-1,5-戊二醇;1,7-庚二醇;1,8-辛二醇;1,9-壬二醇;和1,10-癸二醇。 126. 根据实施方案94-125中任一项所述的可降解聚合物产品,其中所述可降解聚合物产品是可生物降解的聚合物产品。 127. 根据实施方案94-126中任一项所述的可降解聚合物产品,其中生物基聚合物约5%、10%、20%、30%、40%、50%、60%、70%、80%、90%、95%或100%在至少12周后降解为亚单位。 128. 根据实施方案127所述的可降解聚合物产品,其中所述亚单位包含多元醇、二羧酸、二元醇或其中两种或更多种的组合,或基本上由其组成,或由其组成。 129. 根据实施方案128所述的可降解聚合物产品,其中所述二羧酸独立地选自:乙二酸、丙二酸、丁二酸、戊二酸、己二酸、庚二酸、辛二酸、壬二酸和癸二酸。 130. 根据实施方案128所述的可降解聚合物产品,其中所述二元醇独立地选自:乙二醇;1,2 丙二醇;1,3-丙二醇;甘油;1,3-丁二醇;1,4-丁二醇;2-甲基-1,3-丙二醇;2,3-丁二醇;三羟甲基丙烷;1,5-戊二醇;1,6-己二醇;3-甲基-1,5-戊二醇;1,7-庚二醇;1,8-辛二醇;1,9-壬二醇;和1,10-癸二醇。 131. 根据实施方案94-130中任一项所述的可降解聚合物产品,其中所述降解在约22℃至约32℃的温度下进行。 132. 一种鞋、内底或中底,其包含实施方案94-131中任一项所述的可降解聚合物产品,或基本上由其组成,或由其组成。 133. 一种回收生物基聚合物产品的方法,该方法包含以下步骤,或基本上由以下步骤组成,或由以下步骤组成: 培养生物基聚合物产品,其中所述生物基聚合物产品包含生物基聚合物,所述培养在从所述生物基聚合物的解聚中产生亚单位的混合物的条件下进行; 纯化所述混合物以获得一种或多种分离的亚单位;以及 合成预聚物,所述预聚物包含所述一种或多种分离亚单位中的至少一种,或基本上由其组成,或由其组成。 134. 根据实施方案133所述的方法,其中所述生物基聚合物是聚氨酯。 135. 根据实施方案133或实施方案134所述的方法,其中所述亚单位的混合物包含二羧酸和二元醇,或基本上由其组成,或由其组成。 136. 根据实施方案133-135中任一项所述的方法,其中所述一种或多种分离的亚单位包含二羧酸,或基本上由其组成,或由其组成。 137. 根据实施方案133-136中任一项所述的方法,其中所述一种或多种分离的亚单位包含二元醇,或基本上由其组成,或由其组成。 138. 根据实施方案133-137中任一项所述的方法,其中所述预聚物是由两种分离的亚单位合成的,每种亚单位具有不同的化学结构。 139. 根据实施方案138所述的方法,其中所述两种分离的亚单位包含二元醇和二羧酸,或基本上由其组成,或由其组成。 140. 根据实施方案135、实施方案136或实施方案139所述的方法,其中所述二羧酸选自:乙二酸、丙二酸、丁二酸、戊二酸、己二酸、庚二酸、辛二酸、壬二酸和癸二酸。 141. 根据实施方案135、实施方案137或实施方案139所述的方法,其中所述二元醇选自:乙二醇;1,2 丙二醇;1,3-丙二醇;甘油;1,3-丁二醇;1,4-丁二醇;2-甲基-1,3-丙二醇;2,3-丁二醇;三羟甲基丙烷;1,5-戊二醇;1,6-己二醇;3-甲基-1,5-戊二醇;1,7-庚二醇;1,8-辛二醇;1,9-壬二醇;和1,10-癸二醇。 142. 根据实施方案133-141中任一项所述的方法,其中所述生物基聚合物产品包含交联成分,或基本上由其组成,或由其组成。 143. 根据实施方案133-141中任一项所述的方法,其中所述生物基聚合物产品进一步包含调节速率的化合物,其中与没有该调节速率的化合物时的生物基聚合物的降解相比,所述调节速率的化合物加速该生物基聚合物的降解。 144. 根据实施方案133-141中任一项所述的方法,其中所述生物基聚合物产品进一步包含调节速率的化合物,其中与没有该调节速率的化合物时的生物基聚合物的降解相比,所述调节速率的化合物减缓该生物基聚合物的降解。 145. 根据实施方案144所述的方法,其中所述调节速率的化合物是交联剂或扩链添加剂。 146. 根据实施方案145所述的方法,其中所述交联剂选自C 147. 根据实施方案145所述的方法,其中所述扩链添加剂选自:三羟甲基丙烷;乙二醇;1,2-和1,3-丙二醇;1,4-和2,3-丁二醇;1,6-己二醇;1,8-辛二醇;新戊二醇;环己烷二甲醇;2-甲基-1,3-丙二醇;甘油;1,2,6-己三醇;1,2,4-丁三醇;三羟甲基乙烷;季戊四醇;对环己二醇;甘露醇;山梨醇;甲基糖苷;二甘醇;三甘醇;四甘醇;二丙二醇;二丁二醇;或其中两种或更多种的组合。 148. 根据实施方案143所述的方法,其中所述调节速率的化合物包含矿物质、盐、维生素或其中两种或更多种的组合,或基本上由其组成,或由其组成。 149. 根据实施方案148所述的方法,其中所述矿物质选自氮、钾、磷酸盐、铁、钙、硫、镁、钴、锌以及其中两种或更多种的组合。 150. 根据实施方案148所述的方法,其中所述盐选自CaCl 151. 根据实施方案148所述的方法,其中所述盐选自CaCl 152. 根据实施方案148所述的方法,其中所述维生素选自对氨基苯甲酸(PABA)、叶酸、生物素、硫辛酸、巯基乙磺酸、烟酸、泛酸、吡哆醇(B6)、核黄素(B2)、硫胺素(B1)、维生素B12或维生素K,或其中两种或更多种的组合。 153. 根据实施方案133-152中任一项所述的方法,其中所述生物基聚合物产品包含聚氨酯泡沫,或基本上由其组成,或由其组成。 154. 根据实施方案153所述的方法,其中所述聚氨酯泡沫包含开孔泡沫,或基本上由其组成,或由其组成。 155. 根据实施方案153所述的方法,其中所述聚氨酯泡沫包含闭孔泡沫,或基本上由其组成,或由其组成。 156. 根据实施方案133-152中任一项所述的方法,其中所述聚合物是具有用于制造鞋内底和中底的商业规格的泡沫形式的聚氨酯,其包含按ASTM D796测量的0.05 g/cc至0.75 g/cc的密度;按ASTM D2240测量的20 Asker C单位至80 Asker C单位的硬度;按ASTMD412测量的0.5 MPa至5 MPa的拉伸度;按ASTM D2209和ASTM D2211测量的50%至900%的伸长率;按ASTM D624测量的2 N/mm至20 N/mm的Die C撕裂值;按ASTM D3574测量的0.5 N/mm至3 N/mm的分裂撕裂值;按ASTM D3574测量的5%至20%的压缩率;以及按DIN 53512测量的10%至60%的回弹性。 157. 根据实施方案133-156中任一项所述的方法,其中所述生物基聚合物产品被包含在鞋、内底或中底中。 158. 根据实施方案133-152中任一项所述的方法,其中所述生物基聚合物产品包含热塑性聚氨酯(TPU),或基本上由其组成,或由其组成。 159. 根据实施方案133-152中任一项所述的方法,其中所述生物基聚合物产品包含聚氨酯粘合剂,或基本上由其组成,或由其组成。 160. 根据实施方案133-159中任一项所述的方法,进一步包含从预聚物中合成聚合物。 161. 根据实施方案160所述的方法,其中所述聚合物是聚氨酯、聚酯或聚酯聚氨酯。 162. 根据实施方案160或实施方案161所述的方法,其中所述合成不利用任何石油基成分。 163. 根据实施方案133-162中任一项所述的方法,其中从生物基聚合物的降解中产生亚单位的混合物的条件导致生物基聚合物约5%、10%、20%、30%、40%、50%、60%、70%、80%、90%、95%或100%降解为亚单位。 164. 根据实施方案133-163中任一项所述的方法,其中所述条件包括含有独立地选自酸、碱、微生物或酶中的一种或多种,或基本上由其组成,或由其组成。 165. 根据实施方案164所述的方法,其中所述酸选自盐酸、硝酸、硫酸、氢溴酸、氢碘酸或高氯酸,或其中两种或更多种的组合。 166. 根据实施方案164所述的方法,其中所述碱选自氢氧化锂、氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化钙、氢氧化锶或氢氧化钡,或其中两种或更多种的组合。 167. 根据实施方案164所述的方法,其中所述酶是从土壤、堆肥或海水中的微生物中分离出来的。 168. 根据实施方案164或实施方案167所述的方法,其中所述微生物选自细菌或真菌。 169. 根据实施方案168所述的方法,其中所述细菌选自金黄杆菌属、苍白杆菌属、类节杆菌属、潘多拉菌属、假单胞菌属、根瘤菌属、窄食单胞菌属、交替单胞菌属、海杆菌属、无色杆菌属、布氏杆菌属或芽孢杆菌属。 170. 根据实施方案164所述的方法,其中所述酶是丝氨酸水解酶、脂肪酶、酯酶或其组合。 171. 根据实施方案164所述的方法,其中所述酶来源于选自金黄杆菌属、 枝孢菌属、苍白杆菌属、类节杆菌属、潘多拉菌属、假单胞菌属、根瘤菌属、窄食单胞菌属、交替单胞菌属、海杆菌属、无色杆菌属、布氏杆菌属或芽孢杆菌属的生物体。 172. 根据实施方案170所述的方法,其中所述酶来源于选自噬尼古丁类节杆菌、大洋假单胞菌、铜绿假单胞菌、海洋交替单胞菌、 枯草芽孢杆菌、马耳他布氏杆菌、烟曲霉的生物体。 173. 根据实施方案164所述的方法,其中所述酶包含LipA或CE1或两者,或基本上由其组成,或由其组成。 174. 根据实施方案173所述的方法,其中所述LipA是全长的酶或者是功能性片段。 175. 根据实施方案173所述的方法,所述LipA是经修饰的LipA,包含一个或多个取代。 176. 根据实施方案175所述的方法,所述经修饰的LipA包含缬氨酸到亮氨酸的取代。 177. 根据实施方案173-176中任一项所述的方法,其中所述LipA包含与SEQ IDNO: 1的至少80%、85%、90%、95%、96%、96%、97%、98%、99%或100%的序列同一性。 178. 根据实施方案173所述的方法,其中所述CE1是全长的酶或者是功能性片段。 179. 根据实施方案173所述的方法,其中所述CE1是经修饰的CE1,包含一个或多个取代。 180. 根据实施方案179所述的方法,其中所述经修饰的CE1包含缬氨酸到异亮氨酸的取代。 181. 根据实施方案173或178-180中任一项所述的方法,其中所述CE1包含与SEQID NO:2的至少80%、85%、90%、95%、96%、96%、97%、98%、99%或100%的序列同一性。 182. 根据实施方案133-181中任一项所述的方法,其中所述生物基聚合物是由来源于藻类的材料制备的。 183. 根据实施方案133-182中任一项所述的方法,其中所述培养步骤在水溶液中进行。 184. 根据实施方案183所述的方法,其中所述水溶液是海水或盐水。 185. 根据实施方案183或实施方案184所述的方法,其中所述水溶液缺乏碳源。 186. 根据实施方案133-185中任一项所述的方法,其中所述培养在约22℃至约32℃的温度下进行。 187. 根据实施方案186所述的方法,其中所述培养在约22℃到约30℃、约22℃到约28℃、约23℃到约30℃、约23℃到约28℃、约24℃到约30℃、约24℃到约28℃、约25℃到约30℃、约25℃到约28℃、约26℃到约30℃、或约26℃到约28℃的温度下进行。 188. 根据实施方案186所述的方法,其中所述培养在约22℃、约23℃、约24℃、约25℃、约26℃、约27℃、约28℃、约29℃、约30℃、约31℃、或约32℃的温度下进行。 189. 根据实施方案133-188中任一项所述的方法,其中所述培养在约50%、60%、70%、80%、90%或100%的湿度下进行。 190. 根据实施方案133-189中任一项所述的方法,其中所述培养进行至少12周。 191. 一种制备聚氨酯的方法,该方法包含以下步骤,或基本上由以下步骤组成,或由以下步骤组成: 在第一聚合反应中,将一种或多种二元醇与一种或多种二羧酸接触,以获得线性脂肪族聚酯多元醇;和 在第二聚合反应中,将线性脂肪族聚酯多元醇与二异氰酸酯接触,以获得聚氨酯; 其中至少约5%的聚氨酯在与一种或多种酶在约22℃至约32 ℃的温度下培养12周后降解。 192. 根据实施方案191所述的方法,其中所述二异氰酸酯是亚甲基双(苯基异氰酸酯)(MDI)、甲苯二异氰酸酯(TDI)、六亚甲基二异氰酸酯(HDI)、萘二异氰酸酯(NDI)、亚甲基双环己基异氰酸酯(HMDI)、异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI),或其中两种或更多种的组合。 193. 根据实施方案191或实施方案192所述的方法,其中所述一种或多种二元醇来源于藻类。 194. 根据实施方案191-193中任一项所述的方法,其中所述一种或多种二元醇包含乙二醇;1,2 丙二醇;1,3-丙二醇;甘油;1,3-丁二醇;1,4-丁二醇;2-甲基-1,3-丙二醇;2,3-丁二醇;三羟甲基丙烷;1,5-戊二醇;1,6-己二醇;3-甲基-1,5-戊二醇;1,7-庚二醇;1,8-辛二醇;1,9-壬二醇;或1,10-癸二醇;或其中两种或更多种的组合,或基本上由其组成,或由其组成。 195. 根据实施方案191-194中任一项所述的方法,其中所述一种或多种二羧酸来源于藻类。 196. 根据实施方案191-195中任一项所述的方法,其中所述一种或多种二羧酸包含乙二酸、丙二酸、丁二酸、戊二酸、己二酸、庚二酸、辛二酸、壬二酸或癸二酸,或其中两种或更多种的组合,或基本上由其组成,或由其组成。 197. 根据实施方案191-196中任一项所述的方法,其中所述一种或多种二元醇与等摩尔量的所述一种或多种二羧酸接触。 198. 根据实施方案191-197中任一项所述的方法,其中所述线性脂肪族聚酯多元醇的分子量为约400至约4000,OH数为约14 mg KOH/g至约140 mg KOH/g。 199. 根据实施方案191-198中任一项所述的方法,其中所述聚氨酯进一步包含调节速率的化合物,其中与没有该调节速率的化合物时的生物基聚合物的降解相比,所述调节速率的化合物加速该生物基聚合物的降解。 200. 根据实施方案199所述的方法,其中所述调节速率的化合物包含矿物质、盐、维生素或其中两种或更多种的组合,或基本上由其组成,或由其组成。 201. 根据实施方案200所述的方法,其中所述矿物质选自氮、钾、磷酸盐、铁、钙、硫、镁、钴、锌,以及其中两种或更多种的组合。 202. 根据实施方案200所述的方法,其中所述盐选自CaCl 203. 根据实施方案199所述的方法,其中所述调节速率的化合物是开孔剂。 204. 根据实施方案203所述的方法,其中所述开孔剂选自VORANOL 205. 根据实施方案191-204中任一项所述的方法,其中所述聚氨酯为泡沫的形式。 206. 根据实施方案191-205中任一项所述的方法,其中所述方法在形成聚氨酯的步骤期间避免了在倒入前的机械剪切。 207. 根据实施方案191-202中任一项所述的方法,其中所述聚氨酯是热塑性聚氨酯(TPU)的形式。 208. 根据实施方案191-202中任一项所述的方法,其中所述聚氨酯是粘合剂的形式。 209. 根据实施方案191-208中任一项所述的方法,其中至少约6%、10%、15%、20%、25%、30%、40%、50%、60%、70%、80%、90%、95%或100%的聚氨酯在与一种或多种酶在约22℃至约32℃的温度下培养12周后降解。 210. 根据实施方案209所述的方法,其中所述培养在约22℃到约30℃、约22℃到约28℃、约23℃到约30℃、约23℃到约28℃、约24℃到约30℃、约24℃到约28℃、约25℃到约30℃、约25℃到约28℃、约26℃到约30℃、或约26℃到约28℃的温度下进行。 211. 根据实施方案209所述的方法,其中所述培养在约22℃、约23℃、约24℃、约25℃、约26℃、约27℃、约28℃、约29℃、约30℃、约31℃或约32℃的温度下进行。 212. 根据实施方案191-211中任一项所述的方法,其中所述培养在约50%、60%、70%、80%、90%或95%的湿度下进行。 213. 根据实施方案191-212中任一项所述的方法,其中所述一种或多种酶来自从土壤、堆肥或海水中分离出来的真菌。 214. 根据实施方案191-213中任一项所述的方法,其中所述一种或多种酶来自选自金黄杆菌属、苍白杆菌属、类节杆菌属、潘多拉菌属、假单胞菌属、根瘤菌属、窄食单胞菌属、交替单胞菌属、海杆菌属或芽孢杆菌属的细菌。 215. 根据实施方案191-213中任一项所述的方法,其中所述一种或多种酶中的至少一种是丝氨酸水解酶、脂肪酶、酯酶或其中两种或更多种的组合。 216. 根据实施方案191-213中任一项所述的方法,其中所述一种或多种酶中的至少一种包含LipA或CE1或两者,或基本上由其组成,或由其组成。 217. 根据实施方案216所述的方法,其中所述LipA是全长的酶或者是功能性片段。 218. 根据实施方案216或实施方案217的方法,其中所述LipA是经修饰的LipA,包含一个或多个取代。 219. 根据实施方案218所述的方法,其中所述经修饰的LipA包含缬氨酸到亮氨酸的取代。 220. 根据实施方案216-219中任一项所述的方法,其中所述LipA包含与SEQ IDNO: 1的至少80%、85%、90%、95%、96%、96%、97%、98%、99%或100%的序列同一性。 221. 根据实施方案216所述的方法,其中所述CE1是全长的酶或者是功能性片段。 222. 根据实施方案216所述的方法,其中所述CE1是经修饰的CE1,包含一个或多个取代。 223. 根据实施方案222所述的方法,其中经修饰的CE1包含缬氨酸到异亮氨酸的取代。 224. 根据实施方案216或221-223中任一项所述的方法,其中所述CE1包含与SEQID NO: 2的至少80%、85%、90%、95%、96%、96%、97%、98%、99%或100%的序列同一性。 参考文献 1. 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