國際研究團隊成功改造一種源自堆肥的細菌酶，使其能夠直接攻擊并降解商用聚氨酯（PU）鞋底泡沫，無需預先進行化學或物理處理。盡管目前降解率僅為1.4%，但該實驗驗證了生物酶法破解熱固性聚氨酯的技術可行性。

該酶名為CCPUR1，來源于丹麥富含聚氨酯的堆肥樣本中的Chelatococcus composti細菌。它屬于酰胺酶家族，具有較寬的活性腔和較高的熱穩(wěn)定性（熔點約68℃）。其天然功能并非針對塑料回收，而是適應堆肥復雜環(huán)境的副產物特性被研究人員發(fā)掘利用。

為提升酶與聚合物的結合效率，團隊通過分子動力學模擬分析了酶與底物的接觸界面，并對CCPUR1活性位點周圍的7個位置進行了氨基酸突變篩選，共測試29種變體。其中N308F:V312F變體將兩個氨基酸替換為苯丙氨酸，優(yōu)化了腔內空間并增強了對芳香族結構的相互作用，使模型底物催化效率提升約20倍。

在商用鞋底泡沫實測中，改性酶直接作用于未經預處理的PU片段。三天后檢測到底物水解、表面侵蝕及降解產物釋放，總降解比例達1.4%。該數(shù)值雖低，但證明了在無預處理條件下直接斷裂熱固性PU交聯(lián)網(wǎng)絡的突破。

全球聚氨酯年產量約2200萬噸，占商業(yè)塑料總量5%以上，廣泛用于鞋材、床墊、汽車座椅及建筑保溫。傳統(tǒng)回收以機械粉碎為主，難以恢復單體；化學解聚需高溫高壓及大量試劑。生物催化提供溫和條件的新路徑，但CCPUR1目前仍處實驗室概念驗證階段，尚未開展中試或工業(yè)化應用。

技術商業(yè)化面臨多重挑戰(zhàn)：需驗證對含添加劑配方及污染廢料的耐受性、酶長期運行穩(wěn)定性、重復使用能力、產物純度及全生命周期環(huán)境影響評估。當前核心目標是將三日降解率提升至具備工業(yè)經濟價值的水平。計算生物學與AI輔助設計有望加速下一代酶的性能迭代。

相關成果由丹麥奧胡斯大學與葡萄牙波爾圖大學團隊主導完成，發(fā)表于《Chem Catalysis》（Cell Press旗下期刊），獲諾和諾德基金會資助。