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  在自然界中存在多種嗜油菌株，如解脂耶氏酵母（Yarrowia lipolytica），它們可以利用疏水性底物作為唯一碳源進行生長、代謝和繁殖。近年來，隨著合成生物學的發(fā)展，解脂耶氏酵母已被廣泛用于降解含油食物垃圾、處理石油污染的土壤、發(fā)酵生產(chǎn)高價值的化學品。微生物包埋技術(shù)可為它們提供物理保護，從而提高其穩(wěn)定性、重復利用性，以及增加它們在生物反應器中的密度。然而，當前包埋微生物的材料均為親水性材料，無法發(fā)揮解酯耶氏酵母的獨特性質(zhì)。同時，在混菌發(fā)酵體系中，利用親水材料包埋解酯耶氏酵母難以避免與其他菌株進行底物競爭。

  此研究受到解酯耶氏酵母可攝取長鏈烷烴作為碳源的啟發(fā)，選用一系列化學結(jié)構(gòu)相似但具有不同側(cè)鏈長度的甲基丙烯酸酯單體。由于選用的單體為液態(tài)，避免了毒性有機溶劑的使用。同時，選用了光引發(fā)劑819，在模擬自然光的照射下快速成膠，避免了高溫等嚴苛的條件。選用的單體對解脂耶式酵母具有優(yōu)異的生物相容性，制備過程對酵母溫和無害，包埋后酵母成活率最高可達到~96%。并且，包埋在有機膠中的酵母仍具有代謝活性，能夠生長并發(fā)揮功能。

圖1 有機膠設計制備示意圖

圖3 （a）有機膠包埋解酯耶氏酵母凍存。（b）解酯耶氏酵母凍存存活率。

  由不同單體制備得到的有機膠呈現(xiàn)出不同的相變性質(zhì)，通過溫度的轉(zhuǎn)變，能夠快速且簡便的在眾多有機膠中挑選出目的有機膠（圖4）。結(jié)合有機膠的多種優(yōu)異性質(zhì)及DNA信息存儲技術(shù)，可以形成DNA數(shù)字信息的加密存儲的平臺，進行DNA數(shù)字信息傳遞及長期儲存。

 圖4 DNA數(shù)字信息的加密保存。

  文章鏈接：https://pubs.acs.org/doi/full/10.1021/jacs.2c00847

 作者簡介

張雷教授現(xiàn)任天津大學化工學院生物化工系教授，系主任，博士生導師，國家自然科學基金優(yōu)秀青年基金獲得者。主要研究方向包括生物化工與合成生物學、低溫保護、功能材料、海洋涂料等。在包括Nature Biotechnology, Nature Communications, JACS, Angew, AIChE Journal, CES, Research, Engineering等期刊發(fā)表論文100多篇。

肖文海，天津大學化工學院副教授，博士生導師。綠色生物制造重點專項“原料藥工業(yè)菌種改造關鍵技術(shù)及產(chǎn)業(yè)示范”項目課題負責人。主要研究方向是基于合成生物學技術(shù)和代謝工程技術(shù)高效構(gòu)建萜烯類酵母細胞工廠，已在Biotechnology Advances, Metabolic Engineering，Microbial Cell Factories，Current Opinion in Biotechnology等國際知名刊物發(fā)表第一作者/通訊作者SCI論文30多篇，成果被Nature Chemistry，Nature Communications等高度評價。