Page 50 - 《橡塑技术与装备》2025年1月
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橡塑技术与装备
            HINA R&P  TECHNOLOGY  AND EQUIPMENT



                      （6）高通量筛选                                 究还集中在提高酶的稳定性、延长其在复杂环境条件
                 使用高通量筛选技术，从大量的酶变体中快速筛                         下的作用时间，以及降低酶的消耗量，从而降低成本
             选出具有最佳性能的酶。这可以结合生物信息学和机                           并提高整体降解效率。通过这些技术创新，旨在创建
             器学习算法，以提高筛选效率。                                    一个全面的、适应性强的生物降解系统，能够有效地
                      （7）组合化学筛选                                将各种塑料废弃物转化为环境友好型产物，如有机肥
                 通过合成化学的方法，构建酶的类似物或衍生物，                        料、生物燃料或可再利用的原料，最终实现塑料循环
             然后通过筛选确定最具活性的变体。这可以用于发现                           经济的可持续发展。
             新的催化中心或底物结合模式。                                    2.1.2 塑料降解生物酶的基因改造与应用的
                      （8）迭代进化改造                                实际案例分析
                 使用进化的策略，如遗传算法或进化编程，来优                             塑料降解生物酶的基因改造与应用是近年来环保
             化酶的性能。通过模拟自然选择过程，迭代地改进酶                           科技领域的一个热点，特别是在寻找可持续解决方案
             的性能，直到达到最优状态。                                     以减少塑料污染方面。塑料降解生物酶的基因改造与
                      （9）结构 - 功能集成改造                           应用展现了生物技术在解决环境问题上的潜力。通过
                 通过研究酶的结构与其催化活性之间的关系，指                         基因工程技术，科学家们持续开发出更加高效、选择
             导酶的改造。这通常涉及 X 射线晶体学、核磁共振                          性更强的酶，不仅提高了塑料的生物降解效率，还促
            （NMR）和冷冻电子显微镜（cryo-EM）等结构生物                        进了生物基塑料的开发，为可持续发展的未来提供了
             学技术。                                              重要支持。
                      （10）生物信息学预测筛选                                特异降解塑料酶开发。天津大学的研究团队开发
                 利用生物信息学工具，预测特定氨基酸序列或结                         了一种名为 IsPETase 的酶，专门用于高效降解聚对苯
             构变化对酶性能的影响。这可以加速筛选过程，并指                           二甲酸乙二醇酯（PET），这是常见的塑料之一。通过
             导实验设计。                                            基因工程改造，科学家们提高了这种酶的活性和稳定
                （11）基因挖掘                                       性，使其在环境条件下能更有效地分解 PET，不仅为
                 通过基因组测序、宏基因组学等技术，科学家们                         PET 的生物降解提供了新途径，还为塑料废物的处理
             可以从自然界中发现潜在的塑料降解酶基因。这些基                           和循环利用提供了可能，减少了对环境的污染。
             因编码的酶通常存在于能够降解塑料的微生物中。                                生物基塑料的开发。塑料降解生物酶的基因改造
                （12）微生物筛选与优化                                   除了直接改造现有的生物降解酶，科学家们也在开发
                 利用高通量筛选技术从自然环境中筛选具有塑料                         生物基塑料，这些塑料在使用后可以被微生物完全降
             降解能力的微生物，并通过基因组学研究其代谢途径，                          解，开辟了塑料 “ 零 ” 污染的路径。
             优化微生物的生长条件和降解效率。科学家通过基因                               一些公司开始采用生物降解酶技术处理塑料废弃
             工程改造微生物中的降解酶，提高其对特定塑料（如                           物，例如在废塑料清洗废水处理厂中使用这些酶来分
             聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯等）的降解效率。例如，                           解塑料微粒，在农业领域中使用生物降解塑料来减少
             通过定向进化技术，可以设计出具有更高活性和稳定                           土壤污染。
             性的酶，以加速塑料降解过程。
                （13）集成降解                                       3 塑料降解酶合成生物学技术科学发展
                 开发高效且适用范围广的生物酶对于克服多种塑                         研究
             料类型有效降解方法的挑战至关重要。针对不同的塑                               塑料降解酶的合成生物学是近年来的一个热点领
             料类型，科学家们正在探索定制化的生物酶组合和优                           域，旨在通过生物技术手段开发高效降解塑料的酶类，
             化的酶工程技术，以实现复杂混合物中各种塑料的高                           以解决日益严重的塑料污染问题。这一领域的科学发
             效降解。例如，通过基因工程手段改造现有的酶，增                           展体现了跨学科合作和技术创新的重要作用。合成生
             强其对特定塑料基材的亲和力和降解效率 ；或者开发                          物学是一个快速发展的交叉学科领域，它结合了生物
             新的酶系，专门针对传统降解技术难以处理的塑料，                           化学、分子生物学、遗传学和工程学，旨在设计、构
             如聚碳酸酯、聚氯乙烯或高性能工程塑料。此外，研                           建和优化生物系统。研究者们利用化学合成方法，结

                                                                                                         1
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