摘要：合成微生物群落是由多种遗传背景清晰的微生物构成的人工系统,具有复杂度低、可控性高、稳定性强等优势,适用于工业生产、人类健康和环境修复等领域。本文在综述合成微生物群落的设计原理和构建方法基础上,特别聚焦其在聚羟基脂肪酸酯(polyhydroxyalkanoate,PHA)生物合成中的应用。作为合成生态学的核心内容、合成生物学的新兴前沿,构建高效、稳定、可控的合成微生物群落需要制定相应策略来调控微生物相互作用、空间结构组装、鲁棒性维持和生物防护。近年来,合成微生物群落已应用于生产药物、生物燃料、生物材料等高价值化学品,其中PHA作为传统塑料的理想替代品受到密切关注。提升并扩大PHA合成菌株的碳源利用能力和范围,降低PHA生产成本,成为合成微生物群落应用于PHA生物合成的研究重点。

摘要：目的对天然生物材料聚羟基脂肪酸酯(polyhydroxyalkanoate,PHA)在骨科领域应用的研究进展进行综述。方法查阅近年来PHA在骨缺损、骨修复和骨肿瘤中的相关研究文献并进行综述,从PHA用于骨修复的优势、面向骨修复的PHA医用器件制备及其在骨科的应用等多方面阐述PHA的研究概况。结果PHA具有良好的生物可降解性、生物相容性和潜在的骨诱导能力,是较好的骨组织修复材料;除了传统的PHA医用植入物,利用静电纺丝法、3D打印等技术可设计出多种功能化PHA医用器件,以满足自发诱导骨再生,可注射微创修复骨组织、抗菌协同骨修复、辅助建立三维骨肿瘤模型、干细胞定向成骨分化等多种骨科临床需求。结论PHA在骨科领域的应用是医用转化的研究热点之一,虽然目前还未达到临床使用要求,但其针对骨缺损的组织工程修复优势已经逐步体现,具有较好的骨科应用前景。

摘要：以茶粉(TPF)为原料,经甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)改性后采用溶液法与聚羟基脂肪酸酯(PHA)复合,制得PHA/TPF复合材料;采用智能拉伸试验机、傅里叶红外光谱仪、热重分析仪和扫描电子显微镜对复合材料的力学性能、化学结构、热稳定性和微观形貌进行表征,研究了TPF和GMA含量对复合材料性能的影响及其作用机理。结果表明,PHA/TPF复合材料的拉伸强度和断裂伸长率随TPF的增加呈先增后减的变化趋势;TPF含量为15%(质量分数,下同)时,PHA/TPF复合材料的力学性能最佳,与纯PHA相比拉伸强度提高了约28.87%、断裂伸长率提高了约52.31%。经GMA改性后,TPF在PHA基体中的相容性和分散性得到明显改善,提升了PHA/TPF复合材料的力学性能和热稳定性;随GMA用量的增大,PHA/TPF/GMA复合材料的拉伸强度和断裂伸长率呈先增后减的变化趋势;GMA用量为3%时复合材料性能最佳,与PHA/GMA复合材料相比,拉伸强度提高了约66.03%、断裂伸长率提高了约45.01%。

摘要：聚羟基脂肪酸酯解聚酶(polyhydroxyalkanoate depolymerase,PHAD)可用于聚羟基脂肪酸酯(polyhydroxyalkanoate,PHA)的降解回收,为开发热稳定性好的PHAD,本研究在大肠杆菌(Escherichiacoli)BL21(DE3)中成功表达了来自短须嗜热单孢菌(Thermomonospora umbrina)的PHA解聚酶(TumPHAD),并通过二硫键理性设计获得了热稳定性提升的突变体A190C/V240C,其最适温度为60℃,比野生型提高20℃,50℃半衰期为7h,是野生型酶的21倍。将突变体A190C/V240C用于典型PHA之一的聚羟基丁酸酯(polyhydroxybutyrate,PHB)降解,在50℃条件下,PHB的2 h和12 h降解率较野生型分别提高了2.1倍和3.8倍。本研究获得的TumPHAD突变体A190C/V240C具有耐高温、热稳定性好和PHB降解能力强的特点,对PHB的降解回收具有重要意义。

摘要：背景：聚羟基脂肪酸酯材料是一类具有良好生物相容性和完全可降解性的生物塑料，但由于生产成本相对较高因而暂时限制了其普及应用。目的：拟采用溶剂浇铸法、热致相分离法、分子自组装法制作聚羟基脂肪酸酯支架材料，并利用扫描电镜对3种多孔材料的结构进行观察分析。设计、时间及地点：组织工程材料学体外观察，于2007—10／2008—03在汕头大学多学科研究中心完成。材料：聚3．羟基丁酸己酸酯由清华大学微生物实验室友情赠送，聚3-羟基丁酸酯为中国江苏省南天股份有限公司产品。方法：①将1．0g马来酸化的聚3-羟基丁酸己酸酯溶于50mL氯仿中，加热温度60℃持续1h，所得溶液倾倒在120mm培养皿中，室温下挥发1d，置冰干机48h，溶剂充分蒸发。同法以聚乳酸制备支架材料作为对照。②将0．5g聚3-羟基丁酸己酸酯溶于20mL 1，4-二氧六环中，加热至80℃并不断搅拌使材料充分溶解，所得澄清液倒进50mL敞口烧杯后，迅速转移至液氮（-196℃）中孵育30min，置冰干机48h，除去溶剂。同法以聚乳酸制备支架材料作为对照。③将1．0g聚3-羟基丁酸酯溶于50mL 60℃氯仿中，得到澄清液后，每10mL溶液中加入2．5mL二氧六环，所得混合液用普通超声仪超声20min，4℃冷冻20h使溶液变成凝胶，用水浸泡凝胶1d，去水后-80℃冷冻1h，再置于冰干机中48h。主要观察指标：3种样品的表面形貌和空隙度扫描电镜观察结果。结果：溶剂浇铸法制备的聚乳酸膜非常平滑，而厚度约200μm的马来酸化的聚3-羟基丁酸己酸酯膜比较粗糙，且膜表面具有很多螺纹结构。热致相分离法制备的聚3-羟基丁酸己酸酯多孔支架比聚乳酸支架具有更大的孔隙度，平均孔径约达到500μm。分子自组装法制备的聚3-羟基丁酸酯纳米纤维支架具有连续的三维网状结构，纤维平均直径为80—350nm，与胶原蛋白的纳米纤维结构类似。结论：采用溶剂浇铸法、热致相分离法、分子自组装法成功制作出3种不同类型的聚羟基脂肪酸酯支架材料，且其表面形态及孔隙结构良好。

摘要：微生物合成的聚羟基脂肪酸酯(PHAs)是一类具有良好可降解性和生物相容性的高分子材料,其性能随分子结构变化可以大幅度调节,为高分子材料设计提供了新方法。从分子结构的设计角度简述了PHAs的微生物合成,从菌种、培养条件(主要是碳源等)、代谢控物和基因重组4个层次,展示了PHA分子结构的调控方法。

摘要：室温条件下，对比了3种典型微塑料：聚羟基脂肪酸酯（Polyhydroxyalkanoate, PHA）、聚乳酸酯（Polylactic acid, PLA）和聚氯乙烯（Polyvinyl chloride, PVC）在好氧和厌氧环境中被微生物降解的效能。扫描电子显微镜（SEM）、差示扫描热分析仪（DSC）、傅里叶红外光谱（FTIR）、平均质量及微生物作用占比实验分析结果表明：PHA在好氧和厌氧环境中的微生物降解速率相似，均约为25.72 mg C/d,降解后的PHA表面均会出现明显的沟壑和裂痕，且酯基等官能团的丰度、结晶度和平均质量均降低；PLA虽为可生物降解微塑料但结晶度高，同自身结构稳定的难降解微塑料PVC,均未能被降解。PHA降解产物的变化特征和碳平衡核算结果表明，PHA中的碳主要转化为CH3COOH、CH4和生物质中的碳，但在好氧和厌氧环境中产物占比差异明显，分别为5.23%vs. 0.27%、4.28%vs. 12.24%、87.05%vs. 82.50%,这可能与好氧和厌氧环境中参与PHA降解的微生物丰度和关键酶活性不同有关。系统评估了3种典型微塑料在好氧和厌氧环境中降解速率和降解产物的差异，可为全面评价微塑料的环境风险提供重要理论指导。

摘要：本试验以驯化后的活性污泥为材料,采用两种筛选方法,得到6株产PHA的菌株,经过生理生化鉴定初步鉴定为:P1为假单胞菌属(Pseudomonas),P2为利斯特氏菌属(Listeria),P3为动胶菌属(Zoogloea),P4为微杆菌属(Microbacterium),P5为副球菌属(Paracoccus),P6为球衣菌(Sphaerotilas)。将筛选得到的菌株P2进行发酵试验,PHA含量为25.44%。

摘要：目的直观把握PHA相关领域的研究进展和热点,推动PHA领域的发展。方法以CNKI与Web of Science数据库中近10年的相关文献为对象,采用文献计量方法,使用CiteSpace软件绘制PHA研究知识图谱。结果相关文献的年度发文量不断上升,国内外学术界对PHA领域的关注度越来越高,国际PHA领域的跨单位合作比国内更广泛。该领域的研究力量遍布全球,其中清华大学、葡萄牙里斯本新大学、马来西亚理科大学、昆士兰大学、布尔诺理工大学等机构的贡献突出、影响较大,陈国强是该领域发文量最多的学者。通过分析关键词可知,目前对PHA的关注重点主要集中在力学性能、生物降解、混合菌群、活性污泥、除磷脱氮等方面。结论在未来的PHA研究中,PHA的增强改性、在活性污泥中提取PHA及生物法合成PHA仍是研究热点。

摘要：本期主要选择玉米赤霉烯酮水解酶、聚羟基脂肪酸酯解聚酶、脂肪酶等酶的设计改造,谷胱甘肽和纤维寡糖的生物催化合成,L-缬氨酸、L-蛋氨酸、L-谷氨酸等氨基酸和L-乳酸、丁二酸等有机酸以及酪醇、水杨酸葡萄糖苷等芳香族化合物的代谢工程,以及啤酒酵母线粒体自噬基因功能等研究论文进行导读。