PHA에 관해서는 익숙하지 않을 수 있습니다.
그러나 PHA가 식기, 식품 포장, 3D 프린팅, 섬유 섬유, 의료 기기 등과 같은 많은 분야에서 PHA가 사용되기 시작했다고 말하면, 당신은 그것이 우리 삶에서 멀지 않다고 생각할 것입니다.
"PHA는 폴리 하이드 록시 알 카노 네이트 물질의 패밀리로 세포에서 자란 새로운 물질입니다. 본질적으로 완전히 분해 될 수 있으며 무독성 및 무해합니다." Tsinghua University의 School of Life Sciences 교수 인 Chen Guoqiang는 Science and Technology의 기자와 인터뷰를 할 때 이런 식으로 소개했습니다.
30 년 전, Chen Guoqiang은 PHA가 미래의 녹색 재료의 방향이라고 결정하고 주저없이 PHA의 연구 및 개발에 착수했습니다. "이것은 지속적인 시행 착오의 과정입니다. 우리는 계속 벽에 부딪 히고 계속해서 부러졌습니다." 그는 말했다.
"박테리아 오염"의 통증을 해결하십시오
석유 기반 플라스틱의 사용을 줄이고 백인 오염을 유발하지 않기 위해 연구원들은 분해 가능한 대체 재료를 찾고 있습니다. 생물 제조는 대체 재료의 인식 된 생산 경로 중 하나입니다.
"이름에서 알 수 있듯이 바이오 제조는 유기체를 재 설계하고 변환하여 우수한 성능을 가진 섀시 세포를 얻은 다음이 세포를 공장으로 사용하여 인간에게 필요한 다양한 재료를 생산하는 것입니다." Chen Guoqiang은 기자들에게 말했다.
많은 생체 물질 중에서 PHA는 생체 적합성, 열가소성 및 분해성의 장점을 가지고 있습니다. 지난 몇 년간의 탐사와 실습을 바탕으로 1994 년 해외 박사후 연구를 완료 한 Chen Guoqiang은 Tsinghua University에 와서 팀을 구성하고 PHA의 대량 생산을 달성하는 방법을 연구하는 데 집중했습니다.
"실험실에서는 많은 문제가 노출되기 쉽지 않습니다. 공장에서는 규모가 확대되면 모든 문제가 올 것입니다." Chen Guoqiang은 첫 번째 문제가 "오염"이라는 것을 발견했습니다. 미생물 세포를 재배하는 과정에서 다른 곰팡이 및 미생물은 그들과 함께 성장할 것입니다.
미생물 세포가 "오염"되면, 전체 발효 과정은 큰 손실로 다시 시작되어야합니다. 세포가 감염되지 않도록하기 위해, 장비와 인력에 대한 요구가 있고 에너지 소비가 높은 엄격한 무균 작동이 수행되어야합니다.
"우리는 많은 종류의 미생물을 시도했지만이 문제를 해결할 수 없었습니다." Chen Guoqiang은 우연히 극단적 인 미생물을 생각했다고 회상했다.
극단적 인 미생물은 일반적으로 일반적인 미생물이 생존하기가 어렵고 다른 미생물에 의해 쉽게 감염되지 않는 극한 환경에서 자랍니다. 이를 통해 PHA 생산 공정은 복잡하고 번거로운 살균 작업이 필요없이 상대적으로 개방 될 수 있습니다.
그래서 Chen Guoqiang은 "오염"하기 어려운 halophilic microorganism에 관심을 돌 렸습니다.
불행히도, 팀원들은 여러 곳에서 수색했지만 모두 헛된 일을했습니다. 2006 년까지는 2006 년이 되어서야 마침내 소금 내성과 빠른 성장 특성으로 변형을 분리하여 소금 호수에서 검색 한 토양 샘플에서 낮은 위도, 낮과 밤 사이의 큰 온도 차이, 해수보다 염분이 높았습니다. 이것은 halophilic 박테리아입니다.
"섀시"의 기초 구축
올바른 변형으로, 섀시 세포를 구성하는 것이 바이오 제조를 달성하는 열쇠가되었습니다.
"섀시 세포는 발효 과정에서 포도당, 전분 및 식물성 오일과 같은 재생 가능한 바이오 매스를 PHA로 전환 할 수 있습니다." Chen Guoqiang은 "공장의 기계와 같으며 필요한 폴리머 재료를 지속적으로 생산할 수 있습니다."라고 말했습니다.
섀시 세포를 얻으려면, halophilic 박테리아의 유전자는 분해되어 조립되어야한다. 새로운 문제 - Halophiles는 너무 특별하고 기성품 분자 조작 도구가 부족합니다.
" '분자 메스', '분자 봉합 바늘'및 '분자 수송 체'는 모두 필요한 도구입니다." Chen Guoqiang은 "그들은 각각 미생물 유전자 절단, 재결합 및 운반을 담당하고있다"고 설명했다.
도구가 없으면 Halophiles는 볼 수는 있지만 사용하지 않는 "블랙 박스"와 같습니다.
플라스미드 벡터는 일반적으로 수용자 세포에 재조합 유전자를 도입하는 것을 담당하는 "분자 수송 체"에 사용된다. "이 도구만으로도 많은 에너지를 소비했습니다." Chen Guoqiang은 기자들 에게이 팀이 수백 개의 기존 플라스미드를 시도했지만 성공하지 못했다고 말했다.
무엇을해야합니까? 범위를 확장하고 새로운 플라스미드를 찾으십시오. 끊임없는 노력을 기울인 후, 모든 사람들은 잠재력으로 200 개 이상의 플라스미드를 선별하고 하나씩 테스트 한 후 마침내 전환점을 안내했습니다. 그 중 3 개는 사용될 수 있습니다!
플라스미드를 사용하면 미생물 유전자 변형의 "블랙 박스"가 열렸다.
이를 바탕으로 팀은 유전자 편집, 대사 조절 및 네트워크 최적화를위한 일련의 도구를 개발하여 다른 수준에서 섀시 셀의 성능을 수정하고 조절할 수 있습니다.
분자 조작 도구를 개발하는 데 R & D 팀이 10 년이 걸렸습니다. "이 과정은 매우 고통 스럽습니다." Chen Guoqiang은 성공의 비밀이 믿음과 끈기라고 인정했습니다.
마지막으로, 섀시 세포는 팀에 의해 구성되었습니다.
"다음 단계는 생산 검증입니다. 우리는 발효 공정 개선, 박테리아 형태 변환, 재료 분리 및 추출의 어려움을 극복하기 위해 7 ~ 8 년을 보냈습니다. Tsinghua University의 Life Sciences School of Life Sciences의 부교수가 소개했습니다.
"변형"의 길에서
2018 년 산업 증폭 동안 Chen Guoqiang은 국제적으로 "차세대 산업 생명 공학"을 처음 제안했으며 "소규모 시험", "파일럿 시험"및 대규모 생산에서 확인되었습니다.
그러나 이것이이 기술이 기업에서 인식 할 수 있다는 것을 의미하지는 않습니다. 팀은 새로운 레벨 변환 결과에 직면 해 있습니다.
" ''차세대 산업 생명 공학 '은 생산을 위해 멸균이 필요하지 않은 지속적인 발효 시스템을 사용합니다. 개방형, 고효율, 낮은 에너지 소비 및 수자원 보존의 장점이 있습니다. 2.0 기존의 생물 제조 기술의 2.0 버전입니다." 우 후크 (Wu Fuqing)는 이러한 파괴적인 특성으로 인해 전통적인 발효 회사가 걱정했다.
"항상 고온에서 엄격하게 밀봉되고 멸균되었습니다. 필요하지 않다고해서 필요하지 않습니까?" 일부 회사는 심지어 R & D 팀이 "바보"라고 생각합니다.
몇 번의 비틀림과 회전 후, 팀은 마침내 대규모 발효 회사가 기꺼이 시도 할 것을 발견했습니다. 상대방의 우려를 없애기 위해 발효 테스트는 현장에서 수행되었습니다.
200 입방 발효 탱크, 첫 번째 테스트, 성공!
상대방의 엔지니어가 의심되는 것 : "행운"요소가 있습니까? 그런 다음 다시 시도하면 여전히 성공할 것입니다! 협력에 성공적으로 도달했습니다.
2021 년에 Achievement Transformation Enterprise-Beijing Beijing Weiguochang Biotechnology Co., Ltd. (이하 "Weiguochang"이라고 함)가 설립되었고 산업화는 빠른 차선에 들어갔다.
"회사가 설립 된 후 시장의지도하에 실험실 과학 연구의 진보가 가속화되었습니다." Weiguochang의 부사장 인 Ouyang Pengfei는 "과거에는 9 년 동안 균주가 3 세대를 가졌으며 최근 몇 년 동안 1 년 만에 3 세대를 반복했습니다. 올해는 4 ~ 5 번 반복 될 것으로 예상됩니다. 세대. "
반복은 균주에 더 나은 성능을 제공했으며 산업화를위한보다 견고한 토대를 마련했습니다.
베이징 주 슈니에 연간 1,000 톤의 출력이있는 지능형 생산 데모 라인이 세워졌으며, 후베이의 Yichang에서 연간 30,000 톤의 생산량을 가진 생산 기반이 설립되었습니다 ... "우리는 또한 Chuan Ning과 손을 잡았습니다. 의료 등급의 PHA 산업의 적용을 촉진하고 Anhui Hefei에 'Lighthouse Factory'를 구축하여 다양한 응용 시나리오를 탐색하기위한 생명 공학. " Ouyang Pengfei가 소개되었습니다.
2023 년, halophilic 박테리아의 개발 및 활용과 "차세대 산업 생명 공학"의 기여에 근거하여 국제 대사 공학 협회는 Chen Guoqiang에게 "국제 대사 공학 상"을 수여했습니다. 오늘날 관련 기술은 개방형 바이오 제조 생산에 널리 사용되었습니다.
최근 개최 된 국립 과학 기술 컨퍼런스, 국립 과학 기술 어워드 컨퍼런스 및 두 아카데미의 학자 회의에서 사무 총장 Xi Jinping은 미래 과학 기술 및 산업 개발의 지휘권을 목표로해야한다고 강조했습니다. 새로운 세대 정보 기술, 인공 지능, 양자 기술, 생명 공학, 새로운 에너지 및 새로운 재료 분야의 과학 및 기술 혁신을 가속화하고 신흥 산업 및 미래 산업을 배양하고 개발합니다.
Chen Guoqiang은 미래를 바라보며 자신감이 가득합니다. "우리는 과학 및 기술 혁신과 산업 혁신의 심층 통합을 견고하게 장려하고 PHA 산업화 수준을 계속 개선하며 국가의"이중 탄소 "실현에 기여할 것입니다. 목표와 녹색 개발! "
