大阪公立大学人工光合成研究中心天尾丰教授、大阪市立大学研究生院理学研究科纪太悠研究生组成的研究团队，通过组合利用太阳光的光氧化还原系和2种酶，让二氧化碳与丙酮结合生成了3-羟基丁酸，该反应的收率高达约80%。3-羟基丁酸是制造不溶于水且具有强度的聚酯、通常多用于包装材料的多羟基丁酸（PHB）的原料。
图1.通过丙酮和二氧化碳合成3-羟基丁酸的新型人工光合作用（供图：大阪公立大学）
参考自然界的植物利用太阳能将二氧化碳固定成葡萄糖和淀粉的天然光合作用，研究团队认为如果能把二氧化碳作为原料固定成有机化合物，那么就可以制造出生物分解性塑料原料及塑料本身，从而实现完美的人工光合作用。
为此，研究团队在光合细菌中发现并提取出了丙酮羧化酶（Acetone carboxylase，AC）和3-羟基丁酸脱氢酶（3-Hydroxybutyrate Dehydrogenase，HBDH），并将二者加入到了由色素和催化剂构成的光氧化还原系中。
结果成功使二氧化碳与丙酮相结合，通过AC的作用生成了乙酰乙酸，通过HBDH的作用将乙酰乙酸转化成为3-羟基丁酸。丙酮的收率高达约80%，通过这种使用人工光合作用的新技术，高效合成了3-羟基丁酸。
天尾教授表示：“目前在推进之中中的大多数的人工光合作用，大都是要么分解水制氢，要么还原二氧化碳制取一氧化碳、甲酸、甲醇等，这些研究都旨在生成新一代燃料。而我们则重新审视了以二氧化碳为原料形成淀粉这种高分子材料的天然光合作用的原理，希望能够研发出以二氧化碳制造有用的生物降解性塑料的人工光合作用”。
原文：《科学新闻》
翻译：JST客观日本编辑部
【论文信息】
杂志：Chemical Communications
论文：Visible-light driven3-hydroxybutyrate synthesis from CO2 and acetone with the hybrid system of photocatalytic NADH regeneration and multi-biocatalysts
DOI：doi.org/10.1039/D2CC03660F
