[发明专利]用微生物聚合羟基乙酸的方法

说明书

发明领域

本发明涉及用于制备称为PGA的聚羟基乙酸聚合物的方法。更具体地，本发明涉及包含下述步骤的方法：

-用包括或不包括羟基乙酸的合适的碳源培养基因工程改造的微生物，所述微生物表达编码可将羟基乙酸转化成羟乙酰-CoA的酶的基因和至少一个编码参与PHA合成的酶的基因和

-回收聚羟基乙酸聚合物。

发明背景

PLA和PGA聚合物是生物可降解的热塑材料，具有广泛的工业和生物医药应用(Williams和Peoples，1996，CHEMTECH 26，38-44)。

这些聚酯在应用中具有重要的作用，不仅作为工业塑料，还作为医药生物聚合物，如药物递送载体(Drug delivery and targeting.Nature 392，5-10(1998)，Langer，R.)，生物材料支架和医疗设备(Biodegradable polyesters for medical andecological applications.Macromol.Rapid Commum.21，117-132(2000)，Ikada，Y.和Tsuji，H.；Sterilization，toxicity，biocompatibility and clinical applications ofpolylactic acid/polyglycolic acid copolymers.Biomaterials 17，93-102(1996)，Athanasiou，K.A.等)。PGA是聚酯树脂，具有如下良好的性质：即使在80％湿度下仍然有非常高的气体不渗透性，可生物降解性，高机械强度，和好的成型性能(Poly(glycolic acid)In polymer data handbook(Mark，J.E.编)566-569(Oxford University Press，New York，1999)Lu，L和Mikos，A.G)。这种独特的性质组合使PGA理想地适合于高性能包装和工业应用。今天，PGA的定向应用是用于碳酸软饮料和啤酒的多层聚对苯二酸乙二醇酯(PET)瓶。因为PGA提供的阻气性(gas barrier)是PET的100倍高，所以可以将这些瓶中使用的PET的量降低超过20％，同时保持相当的阻隔性，防止CO2损失。这种瓶的再设计具有降低成本的潜力。可能最重要的是，PGA独特的水解性质使其与广泛实施的工业PET循环过程高度相容，确保材料不干扰循环PET的纯度和质量。在另一种包装应用中，已显示PGA多层设计可增强生物基聚合物如聚乳酸(PLA)的阻气性和阻湿性。通过在生物可降解应用中扩展的使用，PGA将进一步为环境保护作出贡献。

目前，通过两种不同的化学途径制备PGA，环二酯的开环聚合或2-羟基羧酸的缩聚。环二酯的开环聚合为三个步骤：(i)α-羟基羧酸的缩聚，(ii)通过热解聚(thermal unzipping)反应合成环二酯和(iii)环二酯的开环聚合(Preparative Methods of Polymer Chemistry，第2版，Interscience Publishers Inc，New York 1963，Sorensen，W.R.和Campbell，T.W.；Controlled Ring-openingPolymerization of Lactide and Glycolide.Chem.Rev.104，6147-6176(2004)，Dechy-Cabaret，O.等)。可替换地，公知的是低分子量PGA可以通过羟基乙酸的直接缩聚而产生。只获得低分子量聚合物主要是由于去除聚合过程中的副产物水的困难，其易于解聚(Synthesis of polylactides with different molecularweights.Biomaterials 18，1503-1508(1997)，Hyon，S.-H.等)。因此，使用配位引发剂进行的环二酯开环聚合优选用于高分子量聚合物的合成。但是这个过程由于加入不易去除的溶剂或链偶联剂(引发剂)而具有不足。