Μπορεί να αισθάνεστε άγνωστοι όταν πρόκειται για PHA.
Αλλά αν σας πω ότι η PHA έχει αρχίσει να χρησιμοποιείται σε πολλούς τομείς όπως επιτραπέζια σκεύη, συσκευασία τροφίμων, 3D εκτύπωση, κλωστοϋφαντουργικές ίνες, ιατρικές συσκευές κλπ., Θα αισθανθείτε ότι δεν απέχει πολύ από τη ζωή μας.
"Το PHA είναι μια οικογένεια πολυυδροξυαλαντανικών υλικών, το οποίο είναι ένα νέο υλικό που καλλιεργείται από τα κύτταρα. Είναι εντελώς αποικοδομήσιμο στη φύση και είναι μη τοξικό και αβλαβές". Ο Chen Guoqiang, καθηγητής της Σχολής Επιστημών Ζωής στο Πανεπιστήμιο Tsinghua και διευθυντής του Κέντρου Συνθετικών και Συστημάτων Βιολογίας, το εισήγαγε με αυτόν τον τρόπο όταν ερωτήθηκε από έναν δημοσιογράφο από την Science and Technology Daily.
Ήδη πριν από 30 χρόνια, ο Chen Guoqiang διαπίστωσε ότι η PHA ήταν η κατεύθυνση των μελλοντικών πράσινων υλικών και ξεκίνησε την έρευνα και την ανάπτυξη του Biomanufacturing PHA χωρίς δισταγμό. "Αυτή είναι μια διαδικασία συνεχούς δοκιμής και σφάλματος. Χτυπήσαμε ξανά και ξανά τον τοίχο και ξέσπασε ξανά και ξανά." Είπε.
Λύστε τον πόνο της "βακτηριακής μόλυνσης"
Προκειμένου να μειωθεί η χρήση πλαστικών με βάση το πετρέλαιο και να αποφευχθεί η πρόκληση περισσότερης λευκής ρύπανσης, οι ερευνητές αναζητούν αποικοδομήσιμα εναλλακτικά υλικά. Η βιομανή είναι μία από τις αναγνωρισμένες διαδρομές παραγωγής εναλλακτικών υλικών.
"Η βιομανή, όπως υποδηλώνει το όνομα, είναι ο επανασχεδιασμός και ο μετασχηματισμός των οργανισμών για να αποκτήσουν κύτταρα σασί με εξαιρετική απόδοση και στη συνέχεια να χρησιμοποιήσουν αυτά τα κύτταρα ως εργοστάσια για να παράγουν διάφορα υλικά που απαιτούνται από τον άνθρωπο". Ο Chen Guoqiang δήλωσε στους δημοσιογράφους.
Μεταξύ πολλών βιοϋλικών, το PHA έχει τα πλεονεκτήματα της βιοσυμβατότητας, της θερμοπλαστικότητας και της αποικοδομότητας. Με βάση την εξερεύνηση και την πρακτική των προηγούμενων ετών, το 1994, ο Chen Guoqiang, ο οποίος είχε ολοκληρώσει μεταδιδακτορική έρευνα στο εξωτερικό, ήρθε στο Πανεπιστήμιο Tsinghua για να σχηματίσει μια ομάδα και να επικεντρωθεί στη μελέτη του τρόπου επίτευξης μαζικής παραγωγής PHA.
"Στο εργαστήριο, πολλά προβλήματα δεν είναι εύκολο να εκθέσουν. Στο εργοστάσιο, μόλις διευρυνθεί η κλίμακα, όλα τα προβλήματα θα προκύψουν". Ο Chen Guoqiang διαπίστωσε ότι το πρώτο πρόβλημα ήταν η "μόλυνση" - στη διαδικασία καλλιέργειας μικροβιακών κυττάρων, άλλοι μύκητες και μικροοργανισμοί θα αναπτυχθούν μαζί τους.
Μόλις τα μικροβιακά κύτταρα "μολύνονται", ολόκληρη η διαδικασία ζύμωσης πρέπει να ξεκινήσει ξανά, με τεράστιες απώλειες. Προκειμένου να αποφευχθεί η μόλυνση των κυττάρων, πρέπει να πραγματοποιηθεί αυστηρή ασηπτική λειτουργία, η οποία απαιτεί τον εξοπλισμό και το προσωπικό και έχει υψηλή κατανάλωση ενέργειας.
"Προσπαθήσαμε πολλά είδη μικροοργανισμών, αλλά δεν μπορούσαμε να λύσουμε αυτό το πρόβλημα." Ο Chen Guoqiang υπενθύμισε ότι τυχαία, σκέφτηκε τους ακραίες μικροοργανισμούς.
Οι ακραίες μικροοργανισμοί γενικά αναπτύσσονται σε ακραία περιβάλλοντα όπου οι συνηθισμένοι μικροοργανισμοί δυσκολεύονται να επιβιώσουν και δεν μολύνονται εύκολα από άλλους μικροοργανισμούς. Με αυτό, η διαδικασία παραγωγής PHA μπορεί να είναι σχετικά ανοικτή, χωρίς την ανάγκη για πολύπλοκες και δυσκίνητες εργασίες αποστείρωσης.
Έτσι, ο Chen Guoqiang γύρισε την προσοχή του σε αλοφιλικούς μικροοργανισμούς που είναι δύσκολο να "μολυνθούν".
Δυστυχώς, τα μέλη της ομάδας έψαξαν σε πολλά μέρη, αλλά όλα επέστρεψαν μάταια. Δεν ήταν μέχρι το 2006 ότι τελικά απομονώθηκαν ένα στέλεχος τόσο με ανοχή αλατιού όσο και με ταχεία ανάπτυξη από ένα δείγμα εδάφους που ανακτήθηκε από μια αλατισμένη λίμνη με χαμηλό γεωγραφικό πλάτος, μεγάλη διαφορά θερμοκρασίας μεταξύ ημέρας και νύχτας και υψηλότερη αλατότητα από το θαλασσινό νερό. Αυτά είναι τα αλοφιλικά βακτήρια.
Κατασκευάζοντας τα θεμέλια του "σασί"
Με το σωστό στέλεχος, η κατασκευή κυττάρων σασί έχει γίνει το κλειδί για την επίτευξη της βιομανωτικής παραγωγής.
"Τα κύτταρα σασί μπορούν να μετατρέψουν την ανανεώσιμη βιομάζα όπως η γλυκόζη, το άμυλο και το φυτικό έλαιο σε PHA κατά τη διάρκεια της διαδικασίας ζύμωσης". Ο Chen Guoqiang είπε: "Είναι σαν μηχανήματα σε ένα εργοστάσιο, το οποίο μπορεί να παράγει συνεχώς τα πολυμερή υλικά που χρειαζόμαστε".
Για να ληφθούν κύτταρα σασί, τα γονίδια των αλφιλικών βακτηρίων πρέπει να αποσυναρμολογούνται και να συναρμολογούνται. Ακολούθησαν νέα προβλήματα - Οι αλόφιλοι είναι πολύ ξεχωριστοί και δεν έχουν έτοιμα εργαλεία μοριακής χειραγώγησης.
"Τα" μοριακά νυστέρια ", οι" βελόνες μοριακών ράμματος "και οι" μοριακοί μεταφορείς "είναι όλα τα απαραίτητα εργαλεία". Ο Chen Guoqiang εξήγησε: "Είναι υπεύθυνοι για την κοπή, ανασυνδυασμένη και μεταφορά μικροβιακών γονιδίων αντίστοιχα".
Χωρίς εργαλεία, οι αλόφιλοι είναι σαν ένα "μαύρο κουτί" που μπορεί να δει αλλά δεν χρησιμοποιείται.
Οι φορείς πλασμιδίων χρησιμοποιούνται συνήθως "μοριακοί μεταφορείς" που είναι υπεύθυνοι για την εισαγωγή ανασυνδυασμένων γονιδίων σε κύτταρα λήπτη. "Αυτό το εργαλείο μόνο έχει καταναλώσει πολλή ενέργεια μας." Ο Chen Guoqiang δήλωσε στους δημοσιογράφους ότι η ομάδα έχει δοκιμάσει εκατοντάδες υπάρχοντα πλασμίδια, αλλά κανένας από αυτούς δεν ήταν επιτυχής.
Τι να κάνω; Επεκτείνετε μόνο το πεδίο εφαρμογής και βρείτε νέα πλασμίδια. Μετά από αδιάφορες προσπάθειες, όλοι εξέτασαν περισσότερα από 200 πλασμίδια με δυνατότητες, τους εξέτασαν ένα προς ένα και τελικά προκάλεσαν ένα σημείο καμπής - 3 μπορούν να χρησιμοποιηθούν!
Με πλασμίδια, έχει ανοίξει το "μαύρο κουτί" της μικροβιακής γενετικής τροποποίησης.
Σε αυτή τη βάση, η ομάδα έχει αναπτύξει μια σειρά εργαλείων επεξεργασίας γονιδίων, μεταβολικής ρύθμισης και βελτιστοποίησης δικτύου, τα οποία μπορούν να τροποποιήσουν και να ρυθμίσουν την απόδοση των κυττάρων του πλαισίου από διαφορετικά επίπεδα.
Χρειάστηκε η ομάδα Ε & Α ένα πλήρες δέκα χρόνια για να αναπτύξει εργαλεία μοριακής χειραγώγησης. "Αυτή η διαδικασία είναι πολύ οδυνηρή." Ο Chen Guoqiang παραδέχτηκε ότι το μυστικό της επιτυχίας είναι η πίστη και η επιμονή.
Τέλος, τα κύτταρα του πλαισίου κατασκευάστηκαν από την ομάδα.
"Το επόμενο βήμα είναι η επαλήθευση της παραγωγής, περάσαμε άλλα επτά ή οκτώ χρόνια για να ξεπεράσουμε τις δυσκολίες βελτίωσης της διαδικασίας ζύμωσης, μετασχηματισμού βακτηριακής μορφολογίας, διαχωρισμού υλικών και εκχύλισης και διέσχισε τη βιομηχανική ενίσχυση" Death Valley. "Wu Fuqing, μέλος της ομάδας και μέλος της ομάδας και Συνεργάτης ερευνητής στη Σχολή Ζωής Επιστημών του Πανεπιστημίου Tsinghua, εισήγαγε.
Βγαίνοντας στο δρόμο του "Μετασχηματισμού"
Κατά τη διάρκεια της βιομηχανικής ενίσχυσης, το 2018, ο Chen Guoqiang πρότεινε για πρώτη φορά την "Βιομηχανική Βιοτεχνολογία της επόμενης γενιάς" και επαληθεύτηκε σε "δοκιμές μικρής κλίμακας", "πιλοτικές δοκιμές" και παραγωγή μεγάλης κλίμακας.
Αλλά αυτό δεν σημαίνει ότι αυτή η τεχνολογία μπορεί να αναγνωριστεί από τις επιχειρήσεις. Η ομάδα αντιμετωπίζει μια νέα μετατροπή επιπέδων των αποτελεσμάτων.
"Η βιομηχανική βιοτεχνολογία της επόμενης γενιάς χρησιμοποιεί ένα συνεχές σύστημα ζύμωσης που δεν απαιτεί αποστείρωση για την παραγωγή, έχει τα πλεονεκτήματα της ανοικτής, υψηλής απόδοσης, της κατανάλωσης χαμηλής ενέργειας και της διατήρησης του νερού. Ο Wu Fuqing δήλωσε ότι αυτά τα ανατρεπτικά χαρακτηριστικά έχουν κάνει τις παραδοσιακές εταιρείες ζύμωσης να ανησυχούν.
"Ήταν πάντα αυστηρά σφραγισμένο και αποστειρωμένο σε υψηλή θερμοκρασία. Είπατε ότι δεν το χρειάζεστε, οπότε δεν το χρειάζεστε;" Ορισμένες εταιρείες πιστεύουν ακόμη ότι η ομάδα Ε & Α "ξεγελάει".
Μετά από αρκετές περιστροφές και στροφές, η ομάδα βρήκε τελικά μια μεγάλη εταιρεία ζύμωσης που ήταν πρόθυμη να δοκιμάσει. Προκειμένου να διαλυθεί οι ανησυχίες του άλλου μέρους, η δοκιμή ζύμωσης διεξήχθη επί τόπου.
200 κυβική δεξαμενή ζύμωσης, η πρώτη δοκιμή, επιτυχία!
Ο μηχανικός του άλλου κόμματος υποψιάζεται: Υπάρχει παράγοντας "τύχης"; Στη συνέχεια, δοκιμάστε ξανά, θα πετύχει ακόμα! Η συνεργασία επιτεύχθηκε με επιτυχία.
Το 2021, ιδρύθηκε και η εκβιομηχάνιση εισήλθε στην Fast Lane, το 2021, ο μετασχηματισμός μετασχηματισμού-μετασχηματισμού, Ltd.
"Μετά την ίδρυση της εταιρείας, υπό την καθοδήγηση της αγοράς, η πρόοδος της εργαστηριακής επιστημονικής έρευνας επιταχύνθηκε". Ο Ouyang Pengfei, αντιπρόεδρος του Weiguochang, δήλωσε: "Στο παρελθόν, τα στελέχη είχαν τρεις γενιές σε 9 χρόνια, τα τελευταία χρόνια, έχουν επαναληφθεί τρεις γενιές σε ένα χρόνο, φέτος, αναμένεται να επαναληφθούν 4 έως 5 γενιές. "
Η επανάληψη έχει δώσει τα στελέχη καλύτερη απόδοση και έθεσε ένα πιο σταθερό θεμέλιο για την εκβιομηχάνιση.
Μια ευφυής γραμμή επίδειξης παραγωγής με ετήσια παραγωγή 1.000 τόνων έχει κατασκευαστεί στο Shunyi, το Πεκίνο και μια βάση παραγωγής με ετήσια παραγωγή 30.000 τόνων έχει δημιουργηθεί στο Yichang, Hubei ... "Έχουμε επίσης ενταχθεί με τα χέρια με τον Chuan Ning Βιοτεχνολογία για την προώθηση της εφαρμογής της βιομηχανίας ιατρικής ποιότητας PHA και την οικοδόμηση ενός «εργοστασίου φάρου» στο Hefei, Anhui για να διερευνήσει διάφορα σενάρια εφαρμογών ». Ouyang Pengfei εισήγαγε.
Το 2023, με βάση την ανάπτυξη και τη χρήση των αλοφιλικών βακτηριδίων και τη συμβολή της «βιομηχανικής βιοτεχνολογίας επόμενης γενιάς» στη βιομηχανία, η Διεθνής Εταιρεία Μεταβολικής Μηχανικής απονέμεται στον Chen Guoqiang το «Διεθνές Βραβείο Μεταβολικών Μηχανικών». Σήμερα, οι σχετικές τεχνολογίες έχουν χρησιμοποιηθεί ευρέως στην ανοικτή παραγωγή βιομανών.
Στο πρόσφατα συνεδριακό συνέδριο της Εθνικής Επιστήμης και Τεχνολογίας, το Διάσκεψη Εθνικών Επιστημών και Τεχνολογικών Βραβείων και το Συνέδριο Ακαδημαϊκών των δύο Ακαδημιών, ο Γενικός Γραμματέας Xi Jinping τόνισε ότι πρέπει να στοχεύσουμε στα διοικητικά ύψη της μελλοντικής επιστήμης και τεχνολογίας και βιομηχανικής ανάπτυξης, Επιταχύνουν την επιστημονική και τεχνολογική καινοτομία στους τομείς της τεχνολογίας της πληροφορίας νέας γενιάς, της τεχνητής νοημοσύνης, της κβαντικής τεχνολογίας, της βιοτεχνολογίας, της νέας ενέργειας και των νέων υλικών και την καλλιέργεια και την ανάπτυξη αναδυόμενων βιομηχανιών και μελλοντικών βιομηχανιών.
Κοιτάζοντας το μέλλον, ο Chen Guoqiang είναι γεμάτος εμπιστοσύνη: "Θα προωθήσουμε σταθερά τη βαθιά ενσωμάτωση της επιστημονικής και τεχνολογικής καινοτομίας και της βιομηχανικής καινοτομίας, συνεχίζουμε να βελτιώνουμε το επίπεδο της εκβιομηχάνισης PHA και να συμβάλουμε στην υλοποίηση της" διπλής άνθρακα "της χώρας μου, στόχος και πράσινη ανάπτυξη! "