两博士生熬到快退学!中国人终于打破欧美专利封锁

2025-04-21 | 来源: 中国科学报 | 转到微信 | 有0人参与评论 | 字体: 放大缩小 | 收藏 | 打印

“一期年产聚羟基脂肪酸酯（PHA）1万吨，二期年产量将达到3万吨，届时这里将成为世界上最大的PHA生产基地。”清华大学合成与系统生物学中心主任陈国强向《中国科学报》介绍了由清华大学合成与系统生物学中心孵化的PHA产线项目。近日，该项目已在湖北宜昌正式落地，我国也有了自己的万吨级PHA产线。

陈国强受访者供图

谈及落地宜昌的3万吨级PHA产线项目意味着什么，陈国强介绍，目前每年全球PHA产量约为5万吨，该项目全面投产后，产能将占全球产量的一半，成为世界上最大的PHA生产基地。而PHA的生产成本也将由每吨5万元降到3万元，更具市场竞争力。

全球第一条嗜盐菌下一代工业生物技术生产线建设进行中。

“在许多生物基材料中，PHA是唯一能完全生物合成、可热塑加工，并在陆地、海洋和家庭堆肥多场景环境可降解的材料。”陈国强深耕生物合成领域30多年，带领团队打破了欧美多年来在生物材料领域生产菌种的专利封锁，打造了我国第一个拥有自主专利的大规模工业化PHA生产菌种，实现了“菌株-工艺-装备”全自主流程创新。

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打开“特种菌”的“黑匣子”

PHA是一种完全由微生物合成的可生物降解高分子材料，不仅能在自然环境中降解为水和二氧化碳，而且具备生物相容性、对人体无害、可较精准调控力学性能等特性。为解决白色污染问题，全球多国限制塑料的滥用，而PHA是传统塑料的理想替代品，被誉为“终极生物材料”。

想要生产PHA，首先要找到适合的菌种。

1994年，陈国强学成回国入职清华大学时，国际上普遍采用罗氏真氧菌和大肠杆菌培养PHA材料，但这两个菌种的核心专利一直掌握在欧美企业手中。

“因为没有专利，我们要改进菌种可能面临打官司风险。”陈国强介绍，利用传统菌种不仅有专利困境，也面临着培养难度大等问题。“传统菌种在高密度培养中不稳定，容易染菌，且在大规模发酵时分离提取难度大，导致设备成本高。”

为了破解上述难题，陈国强决定另辟蹊径寻找属于自己的菌种。他带领团队分析发现，极端环境里可能有“皮实”的新菌种。于是，他和团队开始从全国各地的极端环境中寻找。2006年，一份从新疆艾丁湖带回来的样本让陈国强有了惊喜的发现：“我们在艾丁湖纬度最低的地方采集了一些土样，并分离出非常顽强的微生物。”

艾丁湖是我国新疆吐鲁番盆地的内陆咸水湖，也是世界最酷热干燥的地方之一，最热时地表温度能达到80摄氏度。团队在这里找到了极端菌种Halomonas（盐单胞菌属）。“这种微生物展现出极强的生命力，其他微生物很难在极端环境下与其竞争，它就像‘特种兵’一样。”陈国强说。