拿起PHA天天射qvod，你也许会以为生分。
但若是告诉你，PHA也曾运转在餐具、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活命并不远处。
“PHA即聚羟基脂肪酸酯材料眷属，是从细胞里长出的新材料。它在当然界可皆备降解，无毒无害。”日前接受科技日报记者采访时，清华大学人命科学学院西宾、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是畴昔绿色材料的办法，并义无反顾地走上生物制造PHA的研发之路。“这是一个陆续试错的流程，咱们一次又一次碰壁，再一次次闯往日。”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
握住“染菌”之痛
为了减少石油基塑料使用，幸免变成更多的白色浑浊，科研东说念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出产旅途之一。
“生物制造，顾名想义，是通过对生物体进行从新盘算和矫正，取得性能优良的底盘细胞，再以这些细胞为工场，制造出东说念主类需要的各样材料。”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履行，1994年，在海外作念完博士后盘考的陈国强来到清华大学，组建团队，潜心盘考如何结束PHA量产。
PHA材料制成的3D打印摆件。
“在实验室，许多问题闭塞易披露。而在工场，规模一放大，问题就都来了。”陈国强发现，首当其冲的费事是“染菌”——在培养微生物细胞流程中，其他菌类微生物会跟随其通盘孕育。
一朝微生物细胞“染菌”，通盘发酵流程就得从新再来，亏蚀普遍。而要想防护细胞被感染，就必须进行严格的无菌操作，对开发、东说念主员条目残忍，能耗也高。
“咱们尝试了许多种微生物，都无法握住这个问题。”陈国强回忆说，直到一次无意的契机，他猜度了顶点微生物。
顶点微生物一般孕育在普通微生物很难存活的顶点环境中，不会平淡被其他微生物感染。有了它，PHA出产流程不错相对通达，无需继承复杂繁琐的灭菌操作。
于是，陈国强将眼神投向了难以“染菌”的嗜盐微生物。
很缺憾天天射qvod，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孕育本性的菌株，这即是嗜盐菌。
构造“底盘”之基
顺应的菌株有了，构造出底盘细胞成为结束生物制造的要道。
“底盘细胞在发酵流程中，大约将葡萄糖、淀粉、植物油等可再生生物资，调遣为PHA。”陈国强打比喻说，“它们好比工场里的机器，不错逐渐接续地出产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——嗜盐菌太特等了，短少现成的分子操作器具。
“‘分子手术刀’‘分子缝合针’‘分子输送车’都是必备器具。”陈国强讲明说念，“它们永别风雅对微生物基因履行切割、重组、输送。”
莫得器具，嗜盐菌犹如一个“黑匣子”，能看，不可用。
质粒载体是常用的“分子输送车”，风雅将重组后的基因导入受体细胞。“仅这一种器具，就蹧跶了咱们多量元气心灵。”陈国强告诉记者，团队先后尝试了数百种现存的质粒，都不告捷。
如何办？只须扩大范围，寻找新的质粒。经过不懈勇猛，人人又筛选出具有后劲的两百多个质粒，逐一查验，终于迎来转化——有3个能用！
质粒有了，微生物基因矫正的“黑匣子”大开了。
在此基础上，团队又开发出一系列基因剪辑、代谢调控、收罗优化的器具，不错从不同层面来修饰、调控底盘细胞的性能。
开发分子操作器具，研发团队用了整整十年。“这个流程很可怜。”陈国强坦言，告捷的诀窍是信念与坚握。
终于，底盘细胞被团队构造了出来。
“接下来是出产考据，咱们又用了七八年时刻，先后闯过了发酵工艺擢升、细菌步地矫正、材料分离索取等难关，进步了工业放大‘牺牲谷’。”团队成员、清华大学人命科学学院副盘考员吴赴清先容。
国内试镜踩实“调遣”之路
工业放大攻坚期间，2018年，陈国强在国际上初度提议“下一代工业生物期间”，并在“小试”“中试”与规模化出产中得到考据。
但这并不代表此项期间就能取得企业的认同。团队靠近着新的关卡——后果调遣。
“‘下一代工业生物期间’运用无需灭菌的知晓发酵体系进行出产，具有通达式、高服从、粗劣耗和从简水资源等优点，是传统生物制造期间的2.0升级版块。”吴赴清说，这些颠覆性本性，反而让传统发酵企业费神重重。
“一直以来，都要严格密封、高温灭菌，你说无须就无须了？”有的企业致使以为研发团队是在“忽悠”。
几经迤逦，团队终于找到一家欢欣尝试的大型发酵企业。为了撤废对方费神，发酵测试就在企业现场进行。
200立方发酵罐，第一次测试，告捷！
对方工程师怀疑：是不是有“气运”成分？那就再来一次，如故告捷！配合随之成功达成。
2021年，后果调遣企业——北京微构工场生物期间有限公司（以下简称“微构工场”）成立，产业化步入快车说念。
“公司成立后，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。
年产千吨的智能出产示范线在北京顺义建成，年产3万吨的出产基地在湖北宜昌设置……“咱们还麇集川宁生物鼓舞医疗级PHA产业应用，在安徽合肥设置‘灯塔工场’探索各样应用场景。”欧阳鹏飞先容。
2023年，基于嗜盐菌的开发运用和“下一代工业生物期间”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，筹商期间已被往常应用于生物制造的通达式出产中。
在最近召开的世界科技大会、国度科学期间奖励大会、两院院士大会上，习近平总文告强调，要对准畴昔科技和产业发展制高点，加速新一代信息期间、东说念主工智能、量子科技、生物科技、新动力、新材料等领域科技翻新，汲引发展新兴产业和畴昔产业。
面向畴昔，陈国强信心满怀：“咱们将塌实鼓舞科技翻新和产业翻新深度交融，握续提高PHA产业化水平，为我国结束‘双碳’指标和绿色发展孝敬力量！”
作家：张盖伦