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〔科技日報〕“活”材料 將生物制造效能提高12倍
時間：2023-04-10
來源：科技日報
作者：金鳳 楊芳
攝影： 編輯：吉星雨
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◎本報記者 金 鳳 通訊員 楊 芳
4月3日，科技日報記者從南京工業(yè)大學(xué)獲悉，該校材料化學(xué)工程國家重點實驗室余子夷教授團(tuán)隊聯(lián)合英國劍橋大學(xué)團(tuán)隊，研發(fā)出一種能控制微生物細(xì)胞生長的微載體及其活體功能材料制備工藝，能將細(xì)胞的生物制造效能提升12倍，相關(guān)研究成果近日發(fā)表于國際權(quán)威期刊《自然·通訊》。
“目前行業(yè)內(nèi)利用微生物實施生物制造時，往往使用懸浮培養(yǎng)工藝，這種方式的生產(chǎn)效率受到一定限制，且不利于微生物的多細(xì)胞協(xié)作。”余子夷介紹，為了使目前多細(xì)胞工業(yè)菌株的生物制造穩(wěn)定性更強(qiáng)、效率更高，他們研制出一種核殼結(jié)構(gòu)的蛋白質(zhì)基的細(xì)胞微載體，將其構(gòu)建成具有催化特征的活體材料，實現(xiàn)了苯乙醇物質(zhì)的高效生物合成。余子夷解釋，這種微米級大小的細(xì)胞微載體可以看作一個雞蛋殼，里面注有生長液，微生物細(xì)胞可以在這些液體中自由游動，這能增強(qiáng)生物活性和細(xì)胞代謝水平。
“實驗表明，工業(yè)微生物不僅能在微載體內(nèi)部的生長液中懸浮生長，還能依靠微載體外殼的保護(hù)實現(xiàn)菌株的高密度培養(yǎng)。空間的限制可以更有效地抑制工業(yè)微生物逃逸，這就保證了生物制造的環(huán)境安全，達(dá)到了綠色生物制造的目的。”余子夷介紹，這一技術(shù)的突破使苯乙醇生產(chǎn)從原先的1克/升提升至12克/升，效率提升12倍。
據(jù)介紹，這類細(xì)胞微載體還可以根據(jù)實際需求裝載不同的微生物，形成具有感知環(huán)境、自我修復(fù)等功能的生物墨水，再通過3D打印制造形態(tài)可控的活體功能材料。
“該研究的難點在于選擇合適的材料、工藝做成核殼結(jié)構(gòu)的微載體，并將微生物注入核殼的內(nèi)部。”余子夷介紹，他們在嘗試多種材料后，對雙鍵明膠改性，利用液滴微流控技術(shù)，將水溶液通過微通道束形為一個個小液滴，再通過控制流速、尺寸、微生物的種類、數(shù)目等，把微生物細(xì)胞按需分配至核殼結(jié)構(gòu)的微載體內(nèi)。
2023年4月6日《科技日報》：http://digitalpaper.stdaily.com/http_www.kjrb.com/kjrb/html/2023-04/06/content_551580.htm?div=-1
