PHA की बात करते समय आप अपरिचित महसूस कर सकते हैं।
लेकिन अगर मैं आपको बताता हूं कि PHA का उपयोग कई क्षेत्रों जैसे टेबलवेयर, फूड पैकेजिंग, 3 डी प्रिंटिंग, टेक्सटाइल फाइबर, मेडिकल डिवाइस आदि में किया जाना शुरू हो गया है, तो आप महसूस करेंगे कि यह हमारे जीवन से दूर नहीं है।
"PHA पॉलीहाइड्रॉक्सल्कानोएट सामग्री का एक परिवार है, जो कोशिकाओं से उगाई जाने वाली एक नई सामग्री है। यह प्रकृति में पूरी तरह से अपमानजनक है और गैर विषैले और हानिरहित है।" चेन गुओकियांग, त्सिंघुआ विश्वविद्यालय में स्कूल ऑफ लाइफ साइंसेज के प्रोफेसर और सेंटर फॉर सिंथेटिक एंड सिस्टम्स बायोलॉजी के निदेशक ने इसे इस तरह से पेश किया जब उन्हें विज्ञान और प्रौद्योगिकी दैनिक के एक रिपोर्टर द्वारा साक्षात्कार दिया गया था।
30 साल पहले की शुरुआत में, चेन गुओकियांग ने निर्धारित किया कि PHA भविष्य की हरित सामग्री की दिशा थी और बिना किसी हिचकिचाहट के PHA के Biomanufacturing PHA के अनुसंधान और विकास पर शुरू हुई। "यह निरंतर परीक्षण और त्रुटि की एक प्रक्रिया है। हमने बार -बार दीवार को मारा, और बार -बार टूट गए।" उसने कहा।
"बैक्टीरियल संदूषण" के दर्द को हल करें
पेट्रोलियम-आधारित प्लास्टिक के उपयोग को कम करने और अधिक सफेद प्रदूषण के कारण से बचने के लिए, शोधकर्ताओं ने अपमानजनक वैकल्पिक सामग्रियों की तलाश की है। Biomanufacturing वैकल्पिक सामग्रियों के मान्यता प्राप्त उत्पादन पथों में से एक है।
"Biomanufacturing, जैसा कि नाम से पता चलता है, उत्कृष्ट प्रदर्शन के साथ चेसिस कोशिकाओं को प्राप्त करने के लिए जीवों को फिर से डिज़ाइन करना और बदलना है, और फिर इन कोशिकाओं का उपयोग कारखानों के रूप में मनुष्यों द्वारा आवश्यक विभिन्न सामग्रियों का उत्पादन करने के लिए करता है।" चेन गुओकियांग ने संवाददाताओं को बताया।
कई बायोमैटिरियल्स में, PHA में बायोकंपैटिबिलिटी, थर्माप्लास्टी और गिरावट के फायदे हैं। पिछले कुछ वर्षों की खोज और अभ्यास के आधार पर, 1994 में, चेन गुओकियांग, जिन्होंने विदेश में पोस्टडॉक्टोरल रिसर्च पूरा किया था, एक टीम बनाने के लिए त्सिंघुआ विश्वविद्यालय में आए और अध्ययन पर ध्यान केंद्रित किया कि कैसे PHA के बड़े पैमाने पर उत्पादन प्राप्त किया जाए।
"प्रयोगशाला में, कई समस्याओं को उजागर करना आसान नहीं है। कारखाने में, एक बार जब पैमाना बढ़ जाता है, तो सभी समस्याएं आ जाएंगी।" चेन गुओकियांग ने पाया कि पहली समस्या "संदूषण" थी - माइक्रोबियल कोशिकाओं की खेती की प्रक्रिया में, अन्य कवक और सूक्ष्मजीव उनके साथ बढ़ेंगे।
एक बार जब माइक्रोबियल कोशिकाएं "दूषित" हो जाती हैं, तो पूरे किण्वन प्रक्रिया को भारी नुकसान के साथ फिर से शुरू करना पड़ता है। कोशिकाओं को संक्रमित होने से रोकने के लिए, सख्त सड़न रोकनेवाला संचालन किया जाना चाहिए, जो उपकरण और कर्मियों पर मांग कर रहा है, और उच्च ऊर्जा की खपत है।
"हमने कई प्रकार के सूक्ष्मजीवों की कोशिश की, लेकिन हम इस समस्या को हल नहीं कर सके।" चेन गुओकियांग ने याद किया कि संयोग से, उन्होंने अत्यधिक सूक्ष्मजीवों के बारे में सोचा।
चरम सूक्ष्मजीव आम तौर पर चरम वातावरण में बढ़ते हैं जहां साधारण सूक्ष्मजीवों को जीवित रहना मुश्किल लगता है, और आसानी से अन्य सूक्ष्मजीवों से संक्रमित नहीं होते हैं। इसके साथ, PHA उत्पादन प्रक्रिया अपेक्षाकृत खुली हो सकती है, जटिल और बोझिल नसबंदी संचालन की आवश्यकता के बिना।
इसलिए चेन गुओकियांग ने अपना ध्यान हालोफिलिक सूक्ष्मजीवों की ओर मारा, जो "दूषित" करना मुश्किल है।
दुर्भाग्य से, टीम के सदस्यों ने कई स्थानों पर खोज की, लेकिन सभी व्यर्थ लौट आए। यह 2006 तक नहीं था कि उन्होंने अंततः नमक सहिष्णुता और एक मिट्टी के नमूने से तेजी से विकास विशेषताओं दोनों के साथ एक तनाव को अलग कर दिया, जो एक नमक झील से कम अक्षांश, दिन और रात के बीच बड़े तापमान अंतर और समुद्री जल की तुलना में उच्च लवणता के साथ प्राप्त किया गया था। यह हेलोफिलिक बैक्टीरिया है।
"चेसिस" की नींव का निर्माण
सही तनाव के साथ, चेसिस कोशिकाओं का निर्माण करने के लिए Biomanufacturing को प्राप्त करने की कुंजी बन गई है।
"चेसिस कोशिकाएं अक्षय बायोमास जैसे ग्लूकोज, स्टार्च और वनस्पति तेल को किण्वन प्रक्रिया के दौरान PHA में बदल सकती हैं।" चेन गुओकियांग ने कहा, "वे एक कारखाने में मशीनों की तरह हैं, जो लगातार उन बहुलक सामग्रियों का उत्पादन कर सकते हैं जिनकी हमें आवश्यकता है।"
चेसिस कोशिकाओं को प्राप्त करने के लिए, हेलोफिलिक बैक्टीरिया के जीनों को असंतुष्ट और इकट्ठा किया जाना चाहिए। नई समस्याएं - हेलोफाइल्स बहुत विशेष हैं और तैयार किए गए आणविक हेरफेर उपकरणों की कमी है।
"'आणविक स्केलपेल', 'आणविक सिवनी सुई' और 'आणविक ट्रांसपोर्टर्स' सभी आवश्यक उपकरण हैं।" चेन गुओकियांग ने समझाया, "वे क्रमशः माइक्रोबियल जीन को काटने, पुनर्संयोजन और परिवहन के लिए जिम्मेदार हैं।"
उपकरणों के बिना, हेलोफाइल एक "ब्लैक बॉक्स" की तरह है जिसे देखा जा सकता है लेकिन इसका उपयोग नहीं किया जा सकता है।
प्लास्मिड वैक्टर आमतौर पर "आणविक ट्रांसपोर्टर्स" का उपयोग किया जाता है जो प्राप्तकर्ता कोशिकाओं में पुनर्संयोजित जीन को शुरू करने के लिए जिम्मेदार होते हैं। "इस उपकरण ने अकेले हमारी ऊर्जा का एक बहुत उपभोग किया है।" चेन गुओकियांग ने संवाददाताओं को बताया कि टीम ने सैकड़ों मौजूदा प्लास्मिड की कोशिश की है, लेकिन उनमें से कोई भी सफल नहीं रहा।
क्या करें? केवल दायरे का विस्तार करें और नए प्लास्मिड खोजें। प्रयासों के बाद, सभी ने क्षमता के साथ 200 से अधिक प्लास्मिड की जांच की, उन्हें एक -एक करके परीक्षण किया, और अंत में एक मोड़ बिंदु में प्रवेश किया - उनमें से 3 का उपयोग किया जा सकता है!
प्लास्मिड के साथ, माइक्रोबियल आनुवंशिक संशोधन के "ब्लैक बॉक्स" को खोला गया है।
इस आधार पर, टीम ने जीन संपादन, चयापचय विनियमन और नेटवर्क अनुकूलन के लिए उपकरणों की एक श्रृंखला विकसित की है, जो विभिन्न स्तरों से चेसिस कोशिकाओं के प्रदर्शन को संशोधित और विनियमित कर सकता है।
आणविक हेरफेर उपकरण विकसित करने के लिए आर एंड डी टीम को पूरे दस साल लग गए। "यह प्रक्रिया बहुत दर्दनाक है।" चेन गुओकियांग ने स्वीकार किया कि सफलता का रहस्य विश्वास और दृढ़ता है।
अंत में, चेसिस कोशिकाओं का निर्माण टीम द्वारा किया गया था।
"अगला कदम उत्पादन सत्यापन है। हमने किण्वन प्रक्रिया में सुधार, बैक्टीरियल आकृति विज्ञान परिवर्तन, सामग्री पृथक्करण और निष्कर्षण की कठिनाइयों को दूर करने के लिए एक और सात या आठ साल बिताए, और औद्योगिक प्रवर्धन को पार किया" डेथ वैली। त्सिंघुआ विश्वविद्यालय के स्कूल ऑफ लाइफ साइंसेज में एसोसिएट शोधकर्ता ने पेश किया।
"परिवर्तन" की सड़क पर कदम
औद्योगिक प्रवर्धन के दौरान, 2018 में, चेन गुओकियांग ने पहली बार "अगली पीढ़ी के औद्योगिक जैव प्रौद्योगिकी" को अंतरराष्ट्रीय स्तर पर प्रस्तावित किया था, और इसे "छोटे पैमाने पर परीक्षण", "पायलट परीक्षण" और बड़े पैमाने पर उत्पादन में सत्यापित किया गया था।
लेकिन इसका मतलब यह नहीं है कि इस तकनीक को उद्यमों द्वारा मान्यता दी जा सकती है। टीम परिणामों के एक नए स्तर-परिवर्तन का सामना करती है।
"अगली पीढ़ी के औद्योगिक जैव प्रौद्योगिकी 'एक निरंतर किण्वन प्रणाली का उपयोग करता है जिसे उत्पादन के लिए नसबंदी की आवश्यकता नहीं होती है। इसके पास खुले, उच्च दक्षता, कम ऊर्जा की खपत और जल संरक्षण के फायदे हैं। यह पारंपरिक जैवउपकरण प्रौद्योगिकी का 2.0 उन्नत संस्करण है।" वू फुकिंग ने कहा कि इन विध्वंसक विशेषताओं ने पारंपरिक किण्वन कंपनियों को चिंतित कर दिया है।
"यह हमेशा उच्च तापमान पर कड़ाई से सील और निष्फल किया गया है। आपने कहा कि आपको इसकी आवश्यकता नहीं है, इसलिए आपको इसकी आवश्यकता नहीं है?" कुछ कंपनियां यह भी सोचती हैं कि आर एंड डी टीम "मूर्ख" है।
कई ट्विस्ट और टर्न के बाद, टीम ने आखिरकार एक बड़ी किण्वन कंपनी को कोशिश करने के लिए तैयार पाया। दूसरे पक्ष की चिंताओं को दूर करने के लिए, किण्वन परीक्षण साइट पर किया गया था।
200 क्यूबिक किण्वन टैंक, पहला परीक्षण, सफलता!
दूसरे पक्ष के इंजीनियर को संदेह था: क्या "भाग्य" कारक है? फिर फिर से प्रयास करें, यह अभी भी सफल होगा! सहयोग सफलतापूर्वक पहुंच गया था।
2021 में, उपलब्धि परिवर्तन एंटरप्राइज-बीजिंग वेगुओचांग बायोटेक्नोलॉजी कं, लिमिटेड (इसके बाद "वेगुचांग" के रूप में संदर्भित) स्थापित किया गया था, और औद्योगिकीकरण ने फास्ट लेन में प्रवेश किया।
"कंपनी की स्थापना के बाद, बाजार के मार्गदर्शन में, प्रयोगशाला वैज्ञानिक अनुसंधान की प्रगति में तेजी आई है।" वेगुओचांग के उपाध्यक्ष ओयंग पेंगफाई ने कहा, "अतीत में, 9 वर्षों में उपभेदों की तीन पीढ़ियां थीं; हाल के वर्षों में, उन्हें एक वर्ष में तीन पीढ़ियों को फिर से शुरू किया गया है; इस वर्ष, यह 4 से 5 से 5 से 5 से 5 से पुनरावृत्त होने की उम्मीद है। पीढ़ी। "
पुनरावृत्ति ने उपभेदों को बेहतर प्रदर्शन दिया है और औद्योगिकीकरण के लिए अधिक ठोस आधार रखा है।
1,000 टन के वार्षिक आउटपुट के साथ एक बुद्धिमान उत्पादन प्रदर्शन लाइन शुन्य, बीजिंग में बनाई गई है, और 30,000 टन के वार्षिक उत्पादन के साथ एक उत्पादन आधार यिचंग, हुबेई में स्थापित किया गया है ... "हमने चुआन निंग के साथ भी हाथ मिलाया है बायोटेक्नोलॉजी मेडिकल-ग्रेड पीएचए उद्योग के आवेदन को बढ़ावा देने और विभिन्न आवेदन परिदृश्यों का पता लगाने के लिए हेफेई, एनहुई में एक 'लाइटहाउस फैक्ट्री' का निर्माण करने के लिए। " Ouyang Pengfei ने पेश किया।
2023 में, हेलोफिलिक बैक्टीरिया के विकास और उपयोग और उद्योग के लिए "अगली पीढ़ी के औद्योगिक जैव प्रौद्योगिकी" के योगदान के आधार पर, इंटरनेशनल सोसाइटी फॉर मेटाबोलिक इंजीनियरिंग ने चेन गुओकिआंग को "इंटरनेशनल मेटाबॉलिक इंजीनियरिंग अवार्ड" से सम्मानित किया। आज, संबंधित प्रौद्योगिकियों का उपयोग व्यापक रूप से बायोमेन्यूडिंग के खुले उत्पादन में किया गया है।
हाल ही में आयोजित राष्ट्रीय विज्ञान और प्रौद्योगिकी सम्मेलन में, राष्ट्रीय विज्ञान और प्रौद्योगिकी पुरस्कार सम्मेलन, और दो अकादमियों के शिक्षाविदों के सम्मेलन में, महासचिव शी जिनपिंग ने जोर दिया कि हमें भविष्य के विज्ञान और प्रौद्योगिकी और औद्योगिक विकास की कमांडिंग हाइट्स पर लक्ष्य रखना चाहिए, नई पीढ़ी के सूचना प्रौद्योगिकी, कृत्रिम बुद्धिमत्ता, क्वांटम प्रौद्योगिकी, जैव प्रौद्योगिकी, नई ऊर्जा और नई सामग्रियों के क्षेत्रों में वैज्ञानिक और तकनीकी नवाचार में तेजी लाना, और उभरते उद्योगों और भविष्य के उद्योगों की खेती और विकसित करना है।
भविष्य की ओर देखते हुए, चेन गुओकियांग आत्मविश्वास से भरा है: "हम वैज्ञानिक और तकनीकी नवाचार और औद्योगिक नवाचार के गहरे एकीकरण को ठोस रूप से बढ़ावा देंगे, पीएचए औद्योगिकीकरण के स्तर में सुधार करना जारी रखेंगे, और" दोहरे कार्बन "के मेरे देश के अहसास में योगदान करेंगे। लक्ष्य और हरे रंग का विकास! "