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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365速发国际手艺一旦应用，，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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