คุณอาจรู้สึกไม่คุ้นเคยเมื่อพูดถึง PHA
แต่ถ้าฉันบอกคุณว่า PHA ได้เริ่มใช้ในหลายสาขาเช่นโต๊ะอาหารบรรจุภัณฑ์อาหารการพิมพ์ 3 มิติเส้นใยสิ่งทออุปกรณ์การแพทย์ ฯลฯ คุณจะรู้สึกว่ามันอยู่ไม่ไกลจากชีวิตของเรา
"PHA เป็นตระกูลของวัสดุ polyhydroxyalkanoate ซึ่งเป็นวัสดุใหม่ที่ปลูกจากเซลล์มันสามารถย่อยสลายได้อย่างสมบูรณ์ในธรรมชาติและไม่เป็นพิษและไม่เป็นอันตราย" Chen Guoqiang ศาสตราจารย์โรงเรียนวิทยาศาสตร์เพื่อชีวิตที่มหาวิทยาลัย Tsinghua และผู้อำนวยการศูนย์ชีววิทยาสังเคราะห์และระบบได้แนะนำในลักษณะนี้เมื่อเขาถูกสัมภาษณ์โดยนักข่าวจากวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีทุกวัน
เร็วเท่าที่ 30 ปีที่ผ่านมาเฉินกัวคียงระบุว่า PHA เป็นทิศทางของวัสดุสีเขียวในอนาคตและเริ่มต้นในการวิจัยและพัฒนาการผลิต biomanufacturing PHA โดยไม่ลังเล "นี่เป็นกระบวนการของการทดลองและข้อผิดพลาดอย่างต่อเนื่องเราตีกำแพงซ้ำแล้วซ้ำอีกและบุกเข้าไปซ้ำแล้วซ้ำอีก" เขาพูด
แก้ปัญหาความเจ็บปวดของ "การปนเปื้อนของแบคทีเรีย"
เพื่อลดการใช้พลาสติกที่ใช้ปิโตรเลียมและหลีกเลี่ยงการก่อให้เกิดมลพิษสีขาวมากขึ้นนักวิจัยได้มองหาวัสดุทางเลือกที่ย่อยสลายได้ การผลิตทางชีวภาพเป็นหนึ่งในเส้นทางการผลิตที่ได้รับการยอมรับของวัสดุทางเลือก
"การผลิตทางชีวภาพตามชื่อที่แนะนำคือการออกแบบและเปลี่ยนสิ่งมีชีวิตเพื่อให้ได้เซลล์แชสซีที่มีประสิทธิภาพที่ยอดเยี่ยมจากนั้นใช้เซลล์เหล่านี้เป็นโรงงานเพื่อผลิตวัสดุต่าง ๆ ที่มนุษย์ต้องการ" Chen Guoqiang กล่าวกับผู้สื่อข่าว
ในบรรดาวัสดุชีวภาพหลายแห่ง PHA มีข้อดีของความเข้ากันได้ทางชีวภาพเทอร์โมพลาสติกและการย่อยสลายได้ จากการสำรวจและการปฏิบัติในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมาในปี 1994 Chen Guoqiang ซึ่งได้เสร็จสิ้นการวิจัยหลังปริญญาเอกในต่างประเทศมาที่มหาวิทยาลัย Tsinghua เพื่อจัดตั้งทีมและมุ่งเน้นไปที่การศึกษาวิธีการผลิต PHA
"ในห้องปฏิบัติการปัญหามากมายไม่ใช่เรื่องง่ายที่จะเปิดเผยในโรงงานเมื่อขนาดใหญ่ขึ้นแล้วปัญหาทั้งหมดจะเกิดขึ้น" Chen Guoqiang พบว่าปัญหาแรกคือ "การปนเปื้อน" - ในกระบวนการปลูกเซลล์จุลินทรีย์เชื้อราและจุลินทรีย์อื่น ๆ จะเติบโตไปพร้อมกับพวกเขา
เมื่อเซลล์จุลินทรีย์ "ปนเปื้อน" กระบวนการหมักทั้งหมดจะต้องเริ่มต้นใหม่อีกครั้งด้วยการสูญเสียครั้งใหญ่ เพื่อป้องกันไม่ให้เซลล์ติดเชื้อต้องดำเนินการปลอดเชื้ออย่างเข้มงวดซึ่งเรียกร้องให้มีการใช้อุปกรณ์และบุคลากรและมีการใช้พลังงานสูง
"เราลองใช้จุลินทรีย์หลายชนิด แต่เราไม่สามารถแก้ปัญหานี้ได้" Chen Guoqiang จำได้ว่าโดยบังเอิญเขาคิดถึงจุลินทรีย์สุดขั้ว
จุลินทรีย์ที่รุนแรงโดยทั่วไปจะเติบโตในสภาพแวดล้อมที่รุนแรงซึ่งจุลินทรีย์ธรรมดาพบว่ามันยากที่จะอยู่รอดและไม่ติดเชื้อโดยจุลินทรีย์อื่น ๆ ด้วยกระบวนการผลิต PHA นั้นค่อนข้างเปิดกว้างโดยไม่จำเป็นต้องมีการดำเนินการฆ่าเชื้อที่ซับซ้อนและยุ่งยาก
ดังนั้น Chen Guoqiang จึงหันมาสนใจจุลินทรีย์ halophilic ที่ยากที่จะ "ปนเปื้อน"
น่าเสียดายที่สมาชิกในทีมค้นหาในหลาย ๆ ที่ แต่ทั้งหมดกลับมาอย่างไร้ประโยชน์ มันไม่ได้จนกว่าปี 2549 ในที่สุดพวกเขาก็แยกความเครียดด้วยความทนทานต่อเกลือและลักษณะการเจริญเติบโตอย่างรวดเร็วจากตัวอย่างดินที่ดึงมาจากทะเลสาบเกลือที่มีละติจูดต่ำความแตกต่างของอุณหภูมิสูงระหว่างกลางวันและกลางคืนและความเค็มสูงกว่าน้ำทะเล นี่คือแบคทีเรีย Halophilic
การสร้างรากฐานของ "แชสซี"
ด้วยความเครียดที่ถูกต้องการสร้างเซลล์แชสซีได้กลายเป็นกุญแจสำคัญในการบรรลุการผลิตทางชีวภาพ
"เซลล์แชสซีสามารถแปลงชีวมวลหมุนเวียนเช่นกลูโคสแป้งและน้ำมันพืชเป็น PHA ในระหว่างกระบวนการหมัก" Chen Guoqiang กล่าวว่า "พวกเขาเป็นเหมือนเครื่องจักรในโรงงานซึ่งสามารถผลิตวัสดุพอลิเมอร์ที่เราต้องการได้อย่างต่อเนื่อง"
เพื่อให้ได้เซลล์แชสซียีนของแบคทีเรีย halophilic จะต้องถูกถอดออกและประกอบ ปัญหาใหม่ตามมา - Halophiles นั้นพิเศษเกินไปและขาดเครื่องมือจัดการโมเลกุลสำเร็จรูป
"'scalpels โมเลกุล', 'Molecular Suture Needles' และ 'Molecular Transporters' เป็นเครื่องมือที่จำเป็นทั้งหมด" Chen Guoqiang อธิบายว่า "พวกเขามีหน้าที่รับผิดชอบในการตัดรวมและขนส่งยีนจุลินทรีย์ตามลำดับ"
หากไม่มีเครื่องมือ Halophiles ก็เหมือน "กล่องดำ" ที่สามารถมองเห็นได้ แต่ไม่ได้ใช้
เวกเตอร์พลาสมิดมักใช้ "โมเลกุลขนส่ง" ที่รับผิดชอบในการแนะนำยีนที่รวมตัวกันใหม่ในเซลล์ผู้รับ "เครื่องมือนี้เพียงอย่างเดียวใช้พลังงานของเราเป็นอย่างมาก" Chen Guoqiang กล่าวกับผู้สื่อข่าวว่าทีมได้ลองพลาสมิดที่มีอยู่หลายร้อยตัว แต่ไม่มีใครประสบความสำเร็จ
จะทำอย่างไร? ขยายขอบเขตและค้นหาพลาสมิดใหม่เท่านั้น หลังจากความพยายามอย่างไม่หยุดยั้งทุกคนได้คัดกรองพลาสมิดมากกว่า 200 พลาสมิดที่มีศักยภาพทดสอบทีละคนและในที่สุดก็นำไปใช้ในจุดเปลี่ยน - 3 ของพวกเขาสามารถใช้!
ด้วยพลาสมิด "กล่องดำ" ของการปรับเปลี่ยนทางพันธุกรรมของจุลินทรีย์ได้ถูกเปิดขึ้น
บนพื้นฐานนี้ทีมได้พัฒนาชุดเครื่องมือสำหรับการแก้ไขยีนการควบคุมการเผาผลาญและการเพิ่มประสิทธิภาพเครือข่ายซึ่งสามารถปรับเปลี่ยนและควบคุมประสิทธิภาพของเซลล์แชสซีจากระดับที่แตกต่างกัน
ทีม R&D ใช้เวลาสิบปีในการพัฒนาเครื่องมือการจัดการระดับโมเลกุล "กระบวนการนี้เจ็บปวดมาก" Chen Guoqiang ยอมรับว่าความลับของความสำเร็จคือศรัทธาและความเพียร
ในที่สุดทีมแชสซีก็ถูกสร้างขึ้นโดยทีม
"ขั้นตอนต่อไปคือการตรวจสอบการผลิตเราใช้เวลาอีกเจ็ดหรือแปดปีในการเอาชนะความยากลำบากในการปรับปรุงกระบวนการหมักการเปลี่ยนแปลงทางสัณฐานวิทยาของแบคทีเรียการแยกวัสดุและการสกัดและข้ามการขยายอุตสาหกรรม" Death Valley "Wu Fuqing สมาชิกในทีมและในทีม ผู้ร่วมงานวิจัยที่โรงเรียนวิทยาศาสตร์เพื่อชีวิตของมหาวิทยาลัย Tsinghua ได้แนะนำ
ก้าวไปตามถนนของ "การเปลี่ยนแปลง"
ในระหว่างการขยายอุตสาหกรรมในปี 2561 เฉินกัวเกียงเสนอครั้งแรกเสนอ "เทคโนโลยีชีวภาพอุตสาหกรรมยุคใหม่" ในระดับสากลและได้รับการตรวจสอบใน "การทดลองขนาดเล็ก", "การทดลองนำร่อง" และการผลิตขนาดใหญ่
แต่นี่ไม่ได้หมายความว่าเทคโนโลยีนี้สามารถรับรู้ได้จากองค์กร ทีมเผชิญกับการเปลี่ยนแปลงระดับใหม่ของผลลัพธ์
"'เทคโนโลยีชีวภาพอุตสาหกรรมรุ่นต่อไป' ใช้ระบบการหมักอย่างต่อเนื่องที่ไม่จำเป็นต้องมีการทำหมันสำหรับการผลิตมันมีข้อดีของการเปิดโล่งมีประสิทธิภาพสูงการใช้พลังงานต่ำและการอนุรักษ์น้ำ Wu Fuqing กล่าวว่าลักษณะที่ถูกโค่นล้มเหล่านี้ทำให้ บริษัท หมักแบบดั้งเดิมเป็นห่วง
"มันถูกปิดผนึกอย่างเคร่งครัดและฆ่าเชื้อที่อุณหภูมิสูงคุณบอกว่าคุณไม่ต้องการมันดังนั้นคุณไม่ต้องการมัน?" บาง บริษัท คิดว่าทีม R&D นั้น "หลอก"
หลังจากการบิดและเปลี่ยนหลายครั้งในที่สุดทีมก็พบว่า บริษัท หมักขนาดใหญ่ยินดีที่จะลอง เพื่อขจัดข้อกังวลของอีกฝ่ายการทดสอบการหมักได้ดำเนินการในสถานที่
ถังหมัก 200 ลูกบาศก์การทดสอบครั้งแรกประสบความสำเร็จ!
วิศวกรของอีกฝ่ายสงสัยว่า: มีปัจจัย "โชค" หรือไม่? จากนั้นลองอีกครั้งมันจะยังคงประสบความสำเร็จ! ความร่วมมือประสบความสำเร็จ
ในปี 2021 การเปลี่ยนแปลงความสำเร็จ Enterprise-Beijing Weiguochang Biotechnology Co. , Ltd. (ต่อไปนี้เรียกว่า "Weiguochang") ได้ก่อตั้งขึ้นและอุตสาหกรรมเข้าสู่ช่องทางที่รวดเร็ว
"หลังจากการจัดตั้ง บริษัท ภายใต้การแนะนำของตลาดความคืบหน้าของการวิจัยทางวิทยาศาสตร์ในห้องปฏิบัติการได้รับการเร่ง" Ouyang Pengfei รองประธาน Weiguochang กล่าวว่า "ในอดีตสายพันธุ์มีสามชั่วอายุคนใน 9 ปีในปีที่ผ่านมาพวกเขาได้รับการทำซ้ำสามชั่วอายุคนในหนึ่งปีในปีนี้คาดว่าจะทำซ้ำ 4 ถึง 5 รุ่น "
การทำซ้ำได้ให้ประสิทธิภาพที่ดีขึ้นและวางรากฐานที่แข็งแกร่งมากขึ้นสำหรับอุตสาหกรรม
สายสาธิตการผลิตอัจฉริยะที่มีผลผลิตต่อปี 1,000 ตันถูกสร้างขึ้นใน Shunyi, ปักกิ่งและฐานการผลิตที่มีผลผลิตต่อปี 30,000 ตันได้รับการจัดตั้งขึ้นใน Yichang, Hubei ... "เรายังได้ร่วมมือกับ Chuan Ning เทคโนโลยีชีวภาพเพื่อส่งเสริมการประยุกต์ใช้อุตสาหกรรม PHA ระดับการแพทย์และสร้าง 'โรงงานประภาคาร' ใน HEFEI, Anhui เพื่อสำรวจสถานการณ์การใช้งานต่างๆ " Ouyang Pengfei แนะนำ
ในปี 2023 ขึ้นอยู่กับการพัฒนาและการใช้ประโยชน์จากแบคทีเรีย Halophilic และการมีส่วนร่วมของ "เทคโนโลยีชีวภาพอุตสาหกรรมยุคใหม่" ให้กับอุตสาหกรรม, สมาคมระหว่างประเทศเพื่อการเผาผลาญวิศวกรรมการเผาผลาญที่ได้รับรางวัล Chen Guoqiang "รางวัลวิศวกรรมเมตาบอลิซึมนานาชาติ" วันนี้เทคโนโลยีที่เกี่ยวข้องมีการใช้กันอย่างแพร่หลายในการผลิตแบบเปิดการผลิตทางชีวภาพ
ในการประชุมวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีแห่งชาติที่จัดขึ้นเมื่อเร็ว ๆ นี้การประชุมรางวัลวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีแห่งชาติและการประชุมนักวิชาการของสองสถาบันการศึกษาเลขาธิการ Xi Jinping เน้นว่าเราต้องตั้งเป้าหมายที่ผู้บังคับบัญชาด้านวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีในอนาคตและการพัฒนาอุตสาหกรรม เร่งนวัตกรรมทางวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีในด้านเทคโนโลยีสารสนเทศรุ่นใหม่ปัญญาประดิษฐ์เทคโนโลยีควอนตัมเทคโนโลยีชีวภาพพลังงานใหม่และวัสดุใหม่และปลูกฝังและพัฒนาอุตสาหกรรมเกิดใหม่และอุตสาหกรรมในอนาคต
เมื่อมองถึงอนาคต Chen Guoqiang เต็มไปด้วยความมั่นใจ: "เราจะส่งเสริมการบูรณาการอย่างลึกซึ้งของนวัตกรรมทางวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีและนวัตกรรมอุตสาหกรรมอย่างต่อเนื่องเพื่อปรับปรุงระดับของอุตสาหกรรม PHA และมีส่วนร่วมในการตระหนักถึง" คาร์บอนคู่ "ของฉันในประเทศของฉัน เป้าหมายและการพัฒนาสีเขียว! "