拿起PHA，你也许会认为生分。

但若是告诉你，PHA也曾运行在餐具、食物包装、3D打印、纺织纤维、医疗器械等诸多领域应用，你就会认为它离咱们的生涯并不远方。

“PHA即聚羟基脂肪酸酯材料眷属，是从细胞里长出的新材料。它在当然界可十足降解，无毒无害。”日前经受科技日报记者采访时，清华大学生命科学学院证明、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是异日绿色材料的场所，并义无反顾地走上生物制造PHA的研发之路。“这是一个不休试错的经由，咱们一次又一次碰壁，再一次次闯畴昔。”他说。

措置“染菌”之痛

为了减少石油基塑料使用，幸免酿成更多的白色欺侮，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从新想象和校阅，得到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各类材料。”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，在外洋作念完博士后接头的陈国强来到清华大学，组建团队，潜心接头如何竣事PHA量产。

PHA材料制成的3D打印摆件。

“在实验室，好多问题进犯易自满。而在工场，界限一放大，问题就都来了。”陈国强发现，首当其冲的难题是“染菌”——在培养微生物细胞经由中，其他菌类微生物会作陪其一王人滋长。

一朝微生物细胞“染菌”，通盘这个词发酵经由就得重新再来，牺牲广宽。而要想注意细胞被感染，就必须进行严格的无菌操作，对斥地、东谈主员条款尖刻，能耗也高。

“咱们尝试了好多种微生物，都无法措置这个问题。”陈国强回忆说，直到一次随机的契机，他猜测了极点微生物。

极点微生物一般滋长在普通微生物很难存活的极点环境中，不会狂妄被其他微生物感染。有了它，PHA分娩经由不错相对通达，无需采用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，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脾气的菌株，这即是嗜盐菌。

构造“底盘”之基

安妥的菌株有了，构造出底盘细胞成为竣事生物制造的重要。

“底盘细胞在发酵经由中，大致将葡萄糖、淀粉、植物油等可再生生物资，转机为PHA。”陈国强打譬如说，“它们好比工场里的机器，不错联翩而至地分娩出咱们需要的高分子材料。”

要想得到底盘细胞，就必须对嗜盐菌基因进行拆卸、拼装。新的问题随之而来——嗜盐菌太独特了，艰巨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。”陈国强解释谈，“它们折柳认真对微生物基因推行切割、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”，认真将重组后的基因导入受体细胞。“仅这一种器具，就奢靡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，都不成功。

怎样办？惟有扩大范围，寻找新的质粒。经过不懈致力，各人又筛选出具有后劲的两百多个质粒，逐一历练，终于迎来转机——有3个能用！

质粒有了，微生物基因校阅的“黑匣子”掀开了。

在此基础上，团队又开发出一系列基因裁剪、代谢调控、网罗优化的器具，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。“这个经由很晦气。”陈国强坦言，成功的诀要是信念与坚握。

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间，先后闯过了发酵工艺进步、细菌步地校阅、材料分离索求等难关，逾越了工业放大‘归天谷’。”团队成员、清华大学生命科学学院副接头员吴赴清先容。

踩实“转机”之路

工业放大攻坚时间，2018年，陈国强在国际上初度忽视“下一代工业生物技能”，并在“小试”“中试”与界限化分娩中得到考证。

但这并不代表此项技能就能得到企业的招供。团队靠近着新的关卡——效果转机。

“‘下一代工业生物技能’行使无需灭菌的纠合发酵体系进行分娩，具有通达式、高服从、幼稚耗和恣意水资源等优点，是传统生物制造技能的2.0升级版块。”吴赴清说，这些颠覆性脾气，反而让传统发酵企业挂念重重。

“一直以来，都要严格密封、高温灭菌，你说毋庸就毋庸了？”有的企业以致认为研发团队是在“忽悠”。

几经迤逦，团队终于找到一家风物尝试的大型发酵企业。为了破除对方挂念，发酵测试就在企业现场进行。

200立方发酵罐，第一次测试，成功！

对方工程师怀疑：是不是有“命运”要素？那就再来一次，照旧成功！合营随之成功达成。

2021年，效果转机企业——北京微构工场生物技能有限公司（以下简称“微构工场”）成立，产业化步入快车谈。

“公司成立后，在阛阓的牵引下，实验室科研确认全面提速。”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成就……“咱们还融合川宁生物推动医疗级PHA产业应用，在安徽合肥斥地‘灯塔工场’探索各类应用场景。”欧阳鹏飞先容。

2023年，基于嗜盐菌的开刊行使和“下一代工业生物技能”对业界的孝顺，国际代谢工程学会授予陈国强“国际代谢工程奖”。如今，关联技能已被往常应用于生物制造的通达式分娩中。

在最近召开的天下科技大会、国度科学技能奖励大会、两院院士大会上，习近平总布告强调，要对准异日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，耕种发展新兴产业和异日产业。

面向异日，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，握续提高PHA产业化水平，为我国竣事‘双碳’盘算和绿色发展孝顺力量！”