向华研究组在微生物合成生物医学材料研究中取得新进展

　　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R-PHBHV和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，如材料的断裂伸长率由5%提高到了508%。有趣的是，O-PHBHV同时含有无规共聚物片段和嵌段共聚物片段，膜表面具有规则的微米级孔洞，表现出了优良的凝血性能，可以作为潜在的创伤修复材料，相关工作前期已发表在Biomacromolecules, 2015,16:578-588上。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。其中，膜表面具有微米孔洞的O-PHBHV降解的最快，这是首个被报道降解速度快于PLA的PHA材料。同时发现，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。相关工作最近发表在生物材料知名期刊Biomaterials, 2017,139:172-186上。

　　上述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。向华团队青年学术骨干韩静博士(副研究员，中国科学院青促会2015年度会员)是Biomacromolecules,2015,16:578-588和Biomaterials,2017,139:172-186两篇重要论文的第一作者;向华研究员为通讯作者。相关研究得到了国家自然科学基金(重点项目和面上项目)及中科院青年创新促进会的资助。

　　图1 嗜盐古菌合成多样性生物医学材料PHBHV及其良好的生物相容性(Biomaterials,2017,139:172-186)

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　　http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0142961217303988