ИИ разработал фермент, который разлагает пластик

Специалисты при помощи ИИ разработали фермент, который разлагает полиуретан – один из самых трудноперерабатываемых видов пластика. В лабораторных испытаниях удалось расщепить до 98% материала за 12 часов при 50 °C, а при повторном использовании разработка сохранила активность еще два раза.

Важно, что полиуретан – один из самых распространенных пластиков: только в 2024 году в мире произвели примерно 22 млн тонн. В рамках исследования ученые протестировали 15 известных природных ферментов, разрушающих полиуретаны, но только 3 показали хоть какую-то активность, и ни один не смог полностью разложить полимер до исходных молекул.

После специалисты применили искусственный интеллект. Исследователи взяли лучший из этих ферментов и с помощью ИИ начали искать похожие по структуре белки – через базу AlphaFold, которая предсказывает трехмерную форму белков по их аминокислотной последовательности. Эти данные стали обучающей выборкой для нейросети, способной предсказывать, какие аминокислоты образуют «карман» связывания – ту область фермента, где происходит реакция. Такого рода данные и ведут к дальнейшей работе по расщеплению пластика.

Главный инструмент работы – новая модель GRASE (Graph Neural Network-based Recommendation of Active and Stable Enzymes). Она объединяет графовую нейросеть с алгоритмом подбора аминокислотных позиций, балансируя между стабильностью фермента и его гибкостью, необходимой для работы с разными типами полиуретанов.

Ранее ученые Пермского национального исследовательского политехнического университета (ПНИПУ) создали приложение для диагностики сколиоза и состояния позвоночника. Точность анализа состояния здоровья свыше 75%.