拿起PHA跳蛋 户外，你也许会以为生分。

但淌若告诉你，PHA仍是运行在餐具、食物包装、3D打印、纺织纤维、医疗器械等诸多领域应用，你就会以为它离咱们的生计并不远方。

“PHA即聚羟基脂肪酸酯材料家眷，是从细胞里长出的新材料。它在当然界可统共降解，无毒无害。”日前接受科技日报记者采访时，清华大学生命科学学院磨真金不怕火、合成与系统生物学中心主任陈国强这么先容。

早在30年前，陈国强就认定PHA是将来绿色材料的标的，并义无反顾地走上生物制造PHA的研发之路。“这是一个束缚试错的经由，咱们一次又一次碰壁，再一次次闯以前。”他说。

陈国强拿着PHA材料制成的3D打印摆件。科技日报记者 张盖伦 摄

照应“染菌”之痛

为了减少石油基塑料使用，幸免酿成更多的白色浑浊，科研东谈主员一直在寻找可降解的替代材料。生物制造，就是公认的替代材料分娩旅途之一。

“生物制造，顾名念念义，是通过对生物体进行再行缱绻和改良，取得性能优良的底盘细胞，再以这些细胞为工场，制造出东谈主类需要的种种材料。”陈国强告诉记者。

在诸多的生物材料中，PHA具有生物相容性、热塑性、可降解等上风。基于此前数年的探索与推行，1994年，在海外作念完博士后计划的陈国强来到清华大学，组建团队，潜心计划怎样达成PHA量产。

PHA材料制成的3D打印摆件。

“在实验室，许多问题绝交易透露。而在工场，范围一放大，问题就王人来了。”陈国强发现，首当其冲的辛苦是“染菌”——在培养微生物细胞经由中，其他菌类微生物会追随其沿途滋长。

一朝微生物细胞“染菌”，通盘这个词发酵经由就得从新再来，亏蚀重大。而要想防患细胞被感染，就必须进行严格的无菌操作，对开发、东谈主员条款尖刻，能耗也高。

“咱们尝试了许多种微生物，王人无法照应这个问题。”陈国强回忆说，直到一次就怕的契机，他意料了极点微生物。

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极点微生物一般滋长在广阔微生物很难存活的极点环境中，不会节略被其他微生物感染。有了它，PHA分娩经由不错相对开放，无需禁受复杂繁琐的灭菌操作。

于是，陈国强将成见投向了难以“染菌”的嗜盐微生物。

很缺憾，团队成员跑遍多地寻找，均无功而返。直到2006年，在一个纬度低、日夜温差大、盐度比海水还高的盐湖中取回的土样中，他们终于分离出了兼具耐盐和快速滋长秉性的菌株，这等于嗜盐菌。

构造“底盘”之基

相宜的菌株有了，构造出底盘细胞成为达成生物制造的环节。

“底盘细胞在发酵经由中，大略将葡萄糖、淀粉、植物油等可再生生物资，调度为PHA。”陈国强打譬如说，“它们好比工场里的机器，不错绵绵束缚地分娩出咱们需要的高分子材料。”

要想取得底盘细胞，就必须对嗜盐菌基因进行拆卸、拼装。新的问题随之而来——嗜盐菌太出奇了，短缺现成的分子操作器用。

“‘分子手术刀’‘分子缝合针’‘分子运输车’王人是必备器用。”陈国强评释谈，“它们永别正经对微生物基因实行切割、重组、运输。”

 

莫得器用，嗜盐菌犹如一个“黑匣子”，能看，不可用。

质粒载体是常用的“分子运输车”，正经将重组后的基因导入受体细胞。“仅这一种器用，就耗尽了咱们多数元气心灵。”陈国强告诉记者，团队先后尝试了数百种现存的质粒，王人不奏凯。

怎样办？惟有扩大范围，寻找新的质粒。经过不懈尽力，众人又筛选出具有后劲的两百多个质粒，逐个测验，终于迎来转换——有3个能用！

质粒有了，微生物基因改良的“黑匣子”绽放了。

在此基础上，团队又开发出一系列基因剪辑、代谢调控、网罗优化的器用，不错从不同层面来修饰、调控底盘细胞的性能。

开发分子操作器用，研发团队用了整整十年。“这个经由很恶运。”陈国强坦言，奏凯的诀要是信念与坚抓。

终于，底盘细胞被团队构造了出来。

“接下来是分娩考证，咱们又用了七八年时期，先后闯过了发酵工艺耕种、细菌花式改良、材料分离索求等难关，逾越了工业放大‘示寂谷’。”团队成员、清华大学生命科学学院副计划员吴赴清先容。

踩实“调度”之路

工业放大攻坚时间，2018年，陈国强在国际上初度提议“下一代工业生物技能”，并在“小试”“中试”与范围化分娩中得到考证。

但这并不代表此项技能就能取得企业的招供。团队濒临着新的关卡——后果调度。

“‘下一代工业生物技能’期骗无需灭菌的贯穿发酵体系进行分娩，具有开放式、高效力、稚童耗和省俭水资源等优点，是传统生物制造技能的2.0升级版块。”吴赴清说，这些颠覆性特色，反而让传统发酵企业费心重重。

“一直以来，王人要严格密封、高温灭菌，你说无须就无须了？”有的企业以至以为研发团队是在“忽悠”。

几经曲折，团队终于找到一家快活尝试的大型发酵企业。为了撤销对方费心，发酵测试就在企业现场进行。

200立方发酵罐，第一次测试，奏凯！

对方工程师怀疑：是不是有“运谈”身分？那就再来一次，照旧奏凯！合营随之到手达成。

2021年，后果调度企业——北京微构工场生物技能有限公司（以下简称“微构工场”）竖立，产业化步入快车谈。

“公司竖立后，在阛阓的牵引下，实验室科研推崇全面提速。”微构工场副总裁欧阳鹏飞说，“以前，菌种9年迭代3代；最近几年，1年就迭代3代；本年，有望迭代4到5代。”

迭代让菌株有了更好性能，让产业化落地有了更坚实的基础。

年产千吨的智能分娩示范线在北京顺义建成，年产3万吨的分娩基地在湖北宜昌竖立……“咱们还汇聚川宁生物推动医疗级PHA产业应用，在安徽合肥辅助‘灯塔工场’探索种种应用场景。”欧阳鹏飞先容。

2023年，基于嗜盐菌的开发期骗和“下一代工业生物技能”对业界的孝敬，国际代谢工程学会授予陈国强“国际代谢工程奖”。如今，联系技能已被鄙俚应用于生物制造的开放式分娩中。

在最近召开的寰宇科技大会、国度科学技能奖励大会、两院院士大会上，习近平总文书强调，要对准将来科技和产业发展制高点，加速新一代信息技能、东谈主工智能、量子科技、生物科技、新动力、新材料等领域科技翻新，培育发展新兴产业和将来产业。

面向将来，陈国强信心满怀：“咱们将塌实推动科技翻新和产业翻新深度交融，抓续提高PHA产业化水平，为我国达成‘双碳’指标和绿色发展孝敬力量！”

作家：张盖伦