“活”材料將生物制造效能提高12倍

  微生物在什么樣的環(huán)境下能更快、更茁壯地生長(cháng)，如今有了新視角。3月23日，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(diǎn)實(shí)驗室余子夷教授團隊與英國劍橋大學(xué)團隊合作，研發(fā)出一種能控制微生物細胞生長(cháng)的微載體及其活體功能材料制備工藝，能將細胞的生物制造效能提升12倍，該成果近日發(fā)表于國際權威期刊《自然·通訊》。

  “目前行業(yè)內利用微生物實(shí)施生物制造時(shí)，往往使用懸浮培養工藝，這種方式的生產(chǎn)效率受到一定限制，而且不利于微生物的多細胞協(xié)作�！庇嘧右慕榻B，為了使目前多細胞工業(yè)菌株的生物制造穩定性更強，效率更高，他們研制出一種核殼結構的蛋白質(zhì)基的細胞微載體，將其構建成具有催化特征的活體材料，實(shí)現了苯乙醇物質(zhì)的高效生物合成。

  余子夷解釋?zhuān)�這種微米級大小細胞微載體可以看作一個(gè)雞蛋殼，里面注有生長(cháng)液，微生物細胞可以在這些液體中自由游動(dòng)，增強生物活性和細胞代謝水平。

  “實(shí)驗表明，工業(yè)微生物不僅能在液體殼中懸浮生長(cháng)，還能通過(guò)固體殼的保護實(shí)現菌株的高密度培養�？臻g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，達到了綠色生物制造的目的�！庇嘧右慕榻B，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。

  據介紹，這類(lèi)核殼還可以根據不同的需求裝載不同的微生物，形成不同的活性功能后，再通過(guò)3D打印構建不同形狀的活體功能材料。

  “研究的難點(diǎn)在于選擇合適的材料、工藝做成核殼結構，并將微生物注入核殼內�！庇嘧右慕榻B，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(guò)微通道束形為一個(gè)個(gè)小液滴，再通過(guò)控制流速、尺寸、微生物的種類(lèi)、數目等，把微生物細胞可控地注入微載體內。

余子夷表示，研究成果為構建新型的活體功能材料、3D器官打印等領(lǐng)域研究提供了思路，有望促進(jìn)醫藥、生物燃料、環(huán)境治理和食品工業(yè)等領(lǐng)域的綠色生物經(jīng)濟發(fā)展。

來(lái)源：科技日報

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