作者:王心怡 来源:中国科学报 发布时间:2017/7/24 9:57:37
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微生物所
嗜盐微生物合成医学材料研究取得新进展

 

本报讯 地球上存在着一类喜欢生活在高盐环境中的微生物,极端的生活环境使这类嗜盐微生物进化出了特殊的生存能力。对嗜盐微生物的研究不仅为探索生命的极限适应机制提供了重要启示,同时也为其特殊功能和代谢产物的利用提供了可能。

通过10余年的系统工作,中国科学院微生物研究所向华研究组已从基因组层面系统阐明了以地中海富盐菌为代表的嗜盐古菌参与生物可降解塑料PHBHV合成与降解的关键酶、关键途径和相关调控因子,并利用代谢工程提高了PHBHV的产量,是嗜盐古菌合成生物可降解塑料领域的系统性突破。

近日,该团队以此为基础,在利用嗜盐古菌合成高附加值生物医学材料基础研究方面又取得了新的进展,上述最新进展已于近期发表在生物材料学领域知名期刊Biomaterials(《生物材料》)上。论文第一作者韩静博士指出:最新进展为进一步开发极端微生物资源、合成高附加值生物医用材料开拓了新的方向,也将提升嗜盐微生物PHBHV在疤痕愈合、软骨修复、神经修复等多个领域中的医用价值。

地中海富盐菌可利用多种廉价碳源高效合成3HV单体比例恒定(~10 mol%)的PHBHV,并可采用水提法方便地提取,因此具有重要的工业开发潜力。针对该菌合成PHBHV种类较单一的问题,向华团队以该菌为细胞工厂,通过发酵工程技术合成了具有不同单体聚合方式的系列无规共聚物R-PHBHV和高规整共聚物O-PHBHV。聚合物的3HV单体含量由10 mol%提高到了60 mol%,丰富了嗜盐菌PHBHV的材料性能,如新合成的PHBHV的断裂伸长率由5%提高到了508%。

为了进一步推动嗜盐微生物合成的PHBHV在再生医学领域的高附加值应用,该团队对材料在模拟体液(含有脂肪酶的PBS)和兔子体内的降解性能以及生物相容性进行了系统研究。与PLA(FDA批准的生物医用高分子材料)以及细菌来源的Reu-PHB和Reu-PHBHV相比,嗜盐微生物来源的PHBHV更有利于成纤维细胞和成骨细胞的贴附和增殖,表现出了更好的细胞相容性。嗜盐微生物合成的PHBHV在兔子皮下的降解速度要比在模拟体液中的降解速度快,且不同材料表现出不同的降解速度。向华研究组发现,当植入兔子皮下,与细菌材料和PLA相比,嗜盐古菌PHBHV仅仅引起了轻微的炎症反应。因此,嗜盐微生物合成的PHBHV具有多样化的降解速度和良好的生物相容性,暗示这类材料将在不同的生物医药领域具有广阔的应用前景。(王心怡)

《中国科学报》 (2017-07-24 第5版 创新周刊)
 
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