微生物在什麽樣的環境下能更快、更茁壯地生長，如今有了新視角。3月23日，記者從南京工業大學獲悉，該校材料化學工程國家重點實驗室餘子夷教授團隊與英國劍橋大學團隊合作，研發出一種能控製微生物細胞生長的微載體及其活體功能材料製備工藝，能將細胞的生物製造效能提升12倍，該成果近日發表於國際權威期刊《自然·通訊》。
“目前行業內利用微生物實施生物製造時，往往使用懸浮培養工藝，這種方式的生產效率受到一定限製，而且不利於微生物的多細胞協作。”餘子夷介紹，為了使目前多細胞工業菌株的生物製造穩定性更強，效率更高，他們研製出一種核殼結構的蛋白質基的細胞微載體，將其構建成具有催化特征的活體材料，實現了苯乙醇物質的高效生物合成。
餘子夷解釋，這種微米級大小細胞微載體可以看作一個雞蛋殼，裏麵注有生長液，微生物細胞可以在這些液體中自由遊動，增強生物活性和細胞代謝水平。
“實驗表明，工業微生物不僅能在液體殼中懸浮生長，還能通過固體殼的保護實現菌株的高密度培養。空間的限製可以更有效地抑製工業微生物逃逸，這就保證了生物製造的環境安全，達到了綠色生物製造的目的。”餘子夷介紹，這一技術的突破使苯乙醇生產從原先的1克/升提升至12克/升，效率提升12倍。
據介紹，這類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後，再通過3D打印構建不同形狀的活體功能材料。
“研究的難點在於選擇合適的材料、工藝做成核殼結構，並將微生物注入核殼內。”餘子夷介紹，他們在嚐試多種材料後，對雙鍵明膠改性，利用液滴微流控技術，將水溶液通過微通道束形為一個個小液滴，再通過控製流速、尺寸、微生物的種類、數目等，把微生物細胞可控地注入微載體內。
餘子夷表示，研究成果為構建新型的活體功能材料、3D器官打印等領域研究提供了思路，有望促進醫藥、生物燃料、環境治理和食品工業等領域的綠色生物經濟發展。
來源：科技日報
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