兩根吸管被一起放到海水里，固定相機(jī)記錄了它們在海水中的變化。經(jīng)過9周的時間，右邊的吸管竟然整體消失了，而左邊的吸管看上去變化不大。視頻左邊的是普通的可降解塑料，而右邊能更快降解的神奇材料，叫PHA。

現(xiàn)在，這種神奇材料已經(jīng)在餐具、包裝袋、紡織品等很多領(lǐng)域開始出現(xiàn)了，它可以成為普通塑料的替代品。這些東西看上去和普通塑料制品并沒什么兩樣，但實際上，神奇材料PHA和普通塑料最大的不同就是，它是由微生物發(fā)酵生產(chǎn)出來的，可以完全地自然降解。

而普通的化工塑料，就像我們平時用的有塑料薄膜內(nèi)襯的一次性杯子，還有塑料吸管餐盒等等，可能需要30年到200年不等，才能完全分解。這些石油產(chǎn)物的塑料造成的白色污染，對人類的生存環(huán)境帶來巨大的危機(jī)。科學(xué)家一直在尋找可以完全自然降解的塑料替代品。那么利用生物制造方法生產(chǎn)出來的PHA，就被認(rèn)為是最有希望替代傳統(tǒng)塑料的、安全的生物材料。

從微生物細(xì)胞里

“長”出來的新材料

吸管、一次性餐具、咖啡杯還有孩子們愛玩兒的積木、各類3D打印材料，小包包、紡織品等如此豐富的產(chǎn)品都是由PHA制成的。PHA專業(yè)的名字叫聚羥基脂肪酸酯，它們是從微生物的細(xì)胞里“長”出來的新材料。聽起來很復(fù)雜，但它的本質(zhì)很簡單，就是微生物體內(nèi)的脂肪。

但這些微生物體內(nèi)的脂肪，和我們身上的贅肉可不一樣，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)PHA具有和PP、PE等合成塑料非常相似的物理特性，但在光學(xué)活性、熱塑性等方面還要更強(qiáng)，是傳統(tǒng)塑料的高級“平替”。科學(xué)家們利用合成生物學(xué)技術(shù)，將自然界中的一些特殊的微生物進(jìn)行基因改造和重組，并控制它們的代謝通路，讓它們具備生產(chǎn)PHA的能力。

PHA是理想醫(yī)學(xué)材料

可生產(chǎn)人造血管

由于它本身就是微生物體內(nèi)的產(chǎn)物，因此生物相容性極強(qiáng)，也是一種理想的醫(yī)學(xué)材料。科學(xué)家已經(jīng)在使用這些材料設(shè)計生產(chǎn)出人造血管，還有一些人造關(guān)節(jié)等，這些材料使用在人體內(nèi)，其生物相容性不會帶來有害的風(fēng)險。

我們知道傳統(tǒng)塑料要從石油中提煉，不僅白色污染嚴(yán)重，石油還是不可再生的，禁不住無限使用。而PHA能從微生物體內(nèi)長出來，微生物在地球上存在了幾十億年，是取之不盡、用之不竭的自然資源。

從微生物到“打工菌”

探秘PHA細(xì)胞工廠

清華大學(xué)科研團(tuán)隊從新疆艾丁湖中提取的微生物，叫作“嗜鹽菌”。科研團(tuán)隊選擇它作為基礎(chǔ)，通過二十多年的基因改造和迭代，過去湖水中的“嗜鹽菌”，現(xiàn)在已經(jīng)成為用于生產(chǎn)PHA的“打工菌”。只要給它投喂葡萄糖或者醋酸，就可以生產(chǎn)出各種各樣、性能不同的PHA材料。從一個個微生物細(xì)胞，怎樣變身成為新型塑料PHA的呢？

作為一個戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展方向，各地近年來也在加緊合成生物產(chǎn)業(yè)的布局。北京、上海、深圳等地都在圍繞合成生物領(lǐng)域布局創(chuàng)新中心、研發(fā)平臺，打造合成生物產(chǎn)業(yè)鏈，在資源整合和政策的支持下，我國合成生物制造可以快速迭代發(fā)展，會給我們的生產(chǎn)、生活帶來更多綠色、低碳、高效的可能。

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