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清华大学生科院微生物实验室:将细菌酿成塑料

时间:2013-07-23     泉源:中国聚合物网
“微生物是一个很巧妙的工具,, ,, ,,是许多生产环节的中坚实力,, ,, ,,使用适当,, ,, ,,可以生产许多质料、化学药品、燃料,, ,, ,,并且都是情形友好型的产品。。。。。”清华大学生命科学学院微生物实验室(以下简称实验室)主任陈国强在接受《中国科学报》记者采访时体现。。。。。

  克日,, ,, ,,记者走进这所于1986年建设的实验室,, ,, ,,这里的科研职员从事的是以微生物为基实质料的生物化工手艺研究,, ,, ,,这些手艺并没有都停留在实验阶段,, ,, ,,不少早已获得工业化应用。。。。。

  履历转型

  1994年,, ,, ,,陈国强来到微生物实验室,, ,, ,,继续主任一职。。。。。

  由此,, ,, ,,实验室最先转向以微生物生物聚酯“聚羟基脂肪酸酯”科研为主,, ,, ,,并进入快速生耐久,, ,, ,,从二元酸研究生长到以分子生物学和基因工程为基础,, ,, ,,工业微生物学为支柱,, ,, ,,基础研究和应用开发为最终目的的综合实验室。。。。。

  实验室的研究职员组成,, ,, ,,也从简单的微生物专业职员生长到有分子生物学、微生物学、化学、高分子科学和质料科学等专业的多学科步队。。。。。

  现在,, ,, ,,实验室研究的课题主要是微生物法合成新型质料、手性药物中心体的微生物合成和微生物合成质料的组织工程应用等。。。。。这些课题作育了多位能掌握从分子生物学基础出发,, ,, ,,到发酵生产工艺建设和产品接纳等手艺的专业人才。。。。。

  这里的科研职员使用基因工程、代谢工程,, ,, ,,以及合成生物学的要领,, ,, ,,获得了许多可以制造差别类型质料的微生物菌种。。。。。

  陈国强谈到:“我们也与工业界开展相助,, ,, ,,使用菌种生产差别类型的质料。。。。。海内现在大部学生物聚酯方面的质料,, ,, ,,使用的是我们实验室的手艺。。。。。”

  最初的相助研究生长

  实验室初期履历过难题时期。。。。。陈国强谈到,, ,, ,,在2000年以前,, ,, ,,实验室获得的科研经费很是少,, ,, ,,也正是在那时,, ,, ,,与企业的应用开发成为获得研究经费的主要手段。。。。。

  1997年左右,, ,, ,,美国宝洁公司希望实验室能提供一项制造聚羟基脂肪酸酯PHA共聚物的手艺。。。。。这是一种使用微生物合成手艺生产的高分子生物质料,, ,, ,,通俗而言就是一种环保塑料,, ,, ,,质料的名字叫3-羟基丁酸和3-羟基己酸的共聚物,, ,, ,,简称PHBHHx。。。。。那时还没有人能够大规模生产这种质料。。。。。

  在那之前,, ,, ,,宝洁生产的产品每年要爆发上百万吨塑料废品。。。。。这些塑料都是石油化工所制,, ,, ,,由于不可降解性会对情形造成污染。。。。。他们期望使用PHBHHx制成产品外包装,, ,, ,,从而减轻情形压力。。。。。

  “那是我们实验室第一次做手艺转化,, ,, ,,开发出了一个菌种,, ,, ,,其时还拿到广东的一个发酵厂去做发酵。。。。。”陈国强谈到。。。。。PHA的优点是生物可降解,, ,, ,,使用的是可一连生长的质料,, ,, ,,好比淀粉、纤维素质料、脂肪酸等来做发酵质料,, ,, ,,作育细菌,, ,, ,,通过一定的制备工艺生产出PHA。。。。。

  陈国强从办公桌边上拿出一袋白色粉末,, ,, ,,记者用手触摸,, ,, ,,发明其手感和面粉类似,, ,, ,,这正是PHA质料。。。。。而这种质料可以制作塑料薄膜、塑料包装等质料。。。。。

  他指着桌边饮水机上的水桶说:“像这种聚乙烯(PE)的塑料是使用石油制造,, ,, ,,经由高温、高压、催化剂等手段加工出来的,, ,, ,,很难在常温常压下降解。。。。。而微生物生产塑料,, ,, ,,只需30℃左右、一个大气压的条件下,, ,, ,,通过特有工业装置(发酵罐)就能制备出来,, ,, ,,生产手段非;;;;;繁。。。。。”


  进入人体的可降解塑料

  “我们在做微生物相关实验的同时,, ,, ,,也注重研究差别塑料特征。。。。。”陈国强谈到,, ,, ,,PHBHHx的生物可降解性、生物组织相容性、压电性等优点,, ,, ,,在生物医学、电子科技等领域有着普遍的应用远景。。。。。

  在这方面,, ,, ,,实验室曾与山东鲁抗集团相助。。。。。鲁抗集团生产医疗方面的植入质料,, ,, ,,而这莳植入物需要可降解塑料,, ,, ,,PHBHHx其优良的特征,, ,, ,,使其进入有机体后,, ,, ,,不会像其他质料一样引起生物体的强烈倾轧。。。。。

  能够用于人体的组织移植物,, ,, ,,将PHBHHx制成响应的组织骨架植入人体中,, ,, ,,其粗糙的外貌可增强细胞生长,, ,, ,,从而增进响应组织结构的形成。。。。。当新生组织长成之后,, ,, ,,PHBHHx会被生物体降解,, ,, ,,自动扫除,, ,, ,,不留后患。。。。。

  同样,, ,, ,,人们还可以使用PHBHHx包裹药物,, ,, ,,其在人体内抵达药物缓慢释放、延伸作用时间、易于抵达作用位点的效果。。。。。

  合成生物学是未来重点

  “实验室现在的偏向主要是合成生物学领域。。。。。通俗来讲,, ,, ,,就是将具有差别优良特征的基因从细菌、真菌、植物、动物平疏散出来,, ,, ,,或者直接用化学要领合成出来,, ,, ,,通过适当毗连,, ,, ,,将它们的优势集中,, ,, ,,在一个宿主中表达,, ,, ,,获得所需要的优良产品或特征。。。。。”陈国强说。。。。。

  好比,, ,, ,,实验室正在举行维生素B12的代谢通路构建,, ,, ,,维生素B12在医学方面的应用很是多。。。。。若是用野生微生物来做的话,, ,, ,,转化率很低,, ,, ,,才150毫克/升,, ,, ,,缘故原由在于这种微生物的生长速率很是慢。。。。。以是维生素B12是现在最贵的维生素。。。。。

  实验室的科研职员将眼光瞄准了生长快速的大肠杆菌,, ,, ,,在其体内重新构建一条含有30多个基因的合成通路。。。。。大肠杆菌15分钟便能滋生一代,, ,, ,,而其他细菌可能要3小时以上才华滋生一代,, ,, ,,现在这项事情已靠近尾声。。。。。

  “1公斤维生素B12可以卖到几万元,, ,, ,,而金年会手艺一旦应用,, ,, ,,有望让这个价钱降低到原来的十分之一。。。。。”陈国强说,, ,, ,,这种研究的意义在于,, ,, ,,让腾贵的维生素B12变得自制,, ,, ,,最终沾恩的是老黎民。。。。。

  他最后谈到,, ,, ,,石化工业生产的塑料质料面临的就是“不可再生”和“不可降解”。。。。。而使用微生物生产PHA的最大特点,, ,, ,,就是“可再生”和“可降解”,, ,, ,,实验室的研究偏向也是一条有望部分取代石化工业的环保低碳之路。。。。。

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