嗜盐微生物合成医学材料研究取得新进展

根据我们的报纸，地球上有一种微生物喜欢生活在高盐环境中。极端的生活环境使得这种嗜盐微生物进化出特殊的生存能力。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，也为其特殊功能和代谢产物的利用提供了可能。

通过十多年的系统工作，中国科学院微生物研究所从基因组水平系统阐明了以地中海嗜盐细菌为代表的嗜盐古菌的关键酶、关键途径和相关调控因子，参与了可生物降解塑料PHBV的合成和降解。它还利用代谢工程来提高PHBV的产量，是嗜盐古菌合成可生物降解塑料领域的一个系统突破。

最近，基于此，该团队在利用嗜盐古菌合成高附加值生物医学材料的基础研究方面取得了新的进展。最新进展发表在生物材料领域的知名杂志《生物材料》上。论文的第一作者韩晶博士指出，这一最新进展为进一步开发极端微生物资源和合成高附加值生物医用材料开辟了新的方向，也将提升嗜盐微生物PHBHV在瘢痕愈合、软骨修复、神经修复等领域的医疗价值。

地中海富盐细菌可以利用各种廉价的碳源，以恒定的3HV单体比例(~10 mol%)有效地合成PHBHV，并且可以通过水提取容易地提取，因此具有重要的工业发展潜力。针对该菌合成的单型PHBV的问题，香花团队以该菌为细胞工厂，通过发酵工程技术，合成了一系列不同单体聚合方法的无规共聚物R-PHBV和高度规整的共聚物O-PHBV。聚合物的3HV单体含量从10摩尔%增加到60摩尔%，丰富了嗜盐细菌PHBV的材料性质。新合成的聚羟基丁酸酯的断裂伸长率从5%提高到508%。

为了进一步推动嗜盐微生物合成的PHBHV在高附加值再生医学领域的应用，该团队对该材料在模拟体液(含脂肪酶的PBS)和兔体内的降解性能和生物相容性进行了系统研究。与聚乳酸(美国食品及药物管理局批准的生物医用高分子材料)和细菌来源的重组人血红蛋白(Reu-PHB)和重组人血红蛋白(Reu-PHBHV)相比，嗜盐微生物来源的重组人血红蛋白(PHBV)更有利于成纤维细胞和成骨细胞的粘附和增殖，表现出更好的细胞相容性。嗜盐微生物合成的PHBHV在兔子皮下比在模拟体液中降解得更快，不同的材料表现出不同的降解速率。香花研究小组发现，与细菌材料和聚乳酸相比，PHBHV在兔皮下植入时仅引起轻微的炎症反应。因此，由嗜盐微生物合成的PHBHV具有多样化的降解速度和良好的生物相容性，表明这类材料在不同的生物医学领域具有广阔的应用前景。(王馨漪)

《中国科学报》(第五版《创新周刊》，2017年7月24日)