我省沿海地区生物质资源丰富，开发利用各类生物质资源用于制备PBS类生物可降解材料，将有力地推动我省生物基聚酯技术的进步，不仅符合科技创新的精神与节能减排的要求，而且将引领生物经济的潮流，而且将力争为我省循环经济的发展和绿色GDP增长作出贡献。本项目旨在开发利用可再生生物质资源厌氧发酵固定二氧化碳生产丁二酸的新型生产工艺与方法，制备满足聚合工艺和技术要求的丁二酸单体，在此基础之上，进一步开展丁二酸/丁二元醇的直接聚合、再以反应挤出工艺制备PBS类聚酯。南京工业大学科研人员经过不懈的努力，在生物基丁二酸及PBS类聚酯的生物制造研究方面取得了重大突破，技术水平居于国内领先、国际先进水平。课题组筛选获得一株具有自主知识产权的丁二酸生产菌株，可以利用玉米粉以及玉米秸秆、玉米芯等生物质水解液作为碳源，目前已建立一条年产500吨丁二酸的生产线。以上述生物基丁二酸为原料合成了重均分子量为100，000的PBS，以及重均分子量为120,000的PBTS材料。PBS与PBTS的制备已成功完成了50 L釜的中试研究。

本发明提供一种基于石墨烯/介孔碳纳米复合材料生物传感器及其制备方法。本发明包括采用水热合 成法制备石墨烯/介孔碳纳米复合材料，将其作为吸附酶固载材料；采用生物传感及电化学原理，通过将 丝网和喷墨印刷相结合的方法制作检测试纸，丝网印刷用于印制导电线路，采用非接触的喷涂方式将敏 感生物元件喷印到电极支持物上，其中喷涂材料的喷涂量和喷涂面积可以控制。纳米复合载体材料是在 石墨烯片层的两面生长介孔碳，制成石墨烯/介孔碳复合材料，将其作为载体固载酶，与生

目前，低碳生活、节能社会是能源开发和材料研究的主旋律和重点，所以研究制造低碳材料是热点中的热点；而同时又是可再生、可降解的材料的聚乳酸、淀粉等生物材料，是当今研究的重要方向。聚乳酸、淀粉等生物材料都是从植物等非石油基能源开发而来，因此本项目所研究范围属于国家大力支持的绿色可降解材料领域，应用范围相当广，可替代现有的石油基、石油基复合物等污染环境、破坏生态的材料，是造福人类的潜在绿色材料。本研究以PBS、PLA、植物纤维或淀粉、增韧剂为主要原料用HAKKE制备PBS、PLA基复合材料。由于PLA的脆性和耐热性差，提高PLA的耐热性和韧性是本研究的关键。通过加入植物纤维等填料，并对其进行改性处理，可大大改善复合材料的耐热性能；而在PLA/淀粉复合材料中加入某些特定的增韧增强材料，可大大提高PLA复合材料的韧性，达到可日常生活所用的标准。同时，得到PLA复合材料是生物可降解材料，对环境无任何污染。

提出一种半胱氨酸增强的仿生封装策略，可快速、高效地将不同表面化学性质的蛋白质和酶封装在MOFs内。这种增强的封装策略灵感来源于生物体内金属巯基蛋白对金属离子的富集作用，半胱氨酸，聚乙烯吡咯烷酮和蛋白质形成类似于金属巯基蛋白模型的自组装体可促进金属离子在蛋白质周围富集，加速MOFs的预先成核 。研究发现封装的蛋白质和酶可维持其自然构象，而MOFs保护层对酶的紧密结构限制作用可大大提高酶在极端环境下（e.g. 水解试剂、高温和化学溶剂等）的生物活性。最后，这种仿生的封装策略在生物储存、酶级联催化和生物传感等多方面的应用也得到验证。

为挤出和注射开发的改性聚乳酸材料与美国 NatureWorks 公司产品相比，抗冲击强度提升了约 20%；与比利时 Sovey 公司的聚己內酯相比，拉伸强度提高了 50%，并可根据客户需要调节降解速率。

随着世界经济的发展，全球变暖、能源危机以及白色污染等问题日趋严重，应对这些全球关注的焦点问题，生物降解塑料发挥着无可替代的积极作用。目前商业化的生物降解塑料主要有 PLA、PBAT、PHA、PBS 等，由于价格居高不下，这大大地制约了其大规模应用。本技术将生物降解塑料和成本低廉的淀粉进行共混改性，一方面降低其成本，另一方面维持生物降解塑料较高的力学性能。本技术制备的复合材料成本低、性能好（可满足多种用途）。 创新要点：淀粉含量高（>40wt%），性能好。 效益分析：可根据用户具体需要分析。

随着世界经济的发展，全球变暖、能源危机以及白色污染等问题日趋严重，应对这些全球关注的焦点问题，生物降解塑料发挥着无可替代的积极作用。目前商业化的生物降解塑料主要有 PLA、PBAT、PHA、PBS 等，由于价格居高不下，这大大地制约了其大规模应用。本技术将生物降解塑料和成本低廉的淀粉进行共混改性，一方面降低其成本，另一方面维持生物降解塑料较高的力学性能。本技术制备的复合材料成本低、性能好（可满足多种用途）。

市场及经济效益分析： 目前市场生物传感器主要为QCM生物传感器，灵敏度较低。SAW生物传感器 主要可用于临床检验，重金属离子及气体等物质的特异性检测。

农药是农业生产中十分重要的生产资料。然而，农药毕竟是一类有毒的化学物质，长期大量使用(只要是有机氯、有机磷和氨基甲酸酯类化合物)，对环境生物安全和人类健康都将产生较大的危害。我国是一个农业大国，农药使用品种多，用量大，其中70-80%的农药直接散落到环境中，不仅对土壤、地表水、地下水和农产品造成污染，而且进一步进入生物链，对整个环境生物和人类产生危害。由此可见，我国农药污染防治与生态环境保护任务十分艰巨。 目前，国内外对农药残留的检测都需经过长时间、复杂的样品前处理过程(包括提取、净化、浓缩等)，而且使用的检测仪器(例如，气相色谱、高压液相色谱等)庞大，价格昂贵，并需要专业人员操作。这不仅使环保、商检等监测部门的检测周期拉长、工作效率下降而且使普通居民、宾馆、饭店、学校及工厂食堂无法对购得的食物进行快速预先检测以防止食物中毒事件的发生。我们开发的以酶为基础的生物传感器是利用酶的高度专一性及其固定化后的可重复使用性研制开发出的一种新型检测仪。它可以免除冗长的样品前处理过程，在复杂的体系中不受其他物质干扰，准确地测出残留农药量。此仪器操作方便，定量准确，不仅适用于科研、环保等部门的快速监测，达到即时有效地阻止和判断农药污染事故的发生的目的，而且不需要专业人员操作，因而也适合于一般消费者使用。 生物传感器各项指标如下： 农药残留含量的测定极限为1×10-6mol/L 整个测量时间为10s-10min酶再生所需时间为10min-30min整台生物传感器及其测量仪器的总重量控制在3Kg以下

化学学院欧阳钢锋教授团队揭示封装模式是如何影响酶@MOFs的生物功能，并提供一种新的策略可制备具有高生物活性的酶@MOFs材料。研究人员以6种工业用途广泛的酶为模型（括葡萄糖氧化酶(GOx)、细胞色素C (Cyt C)、辣根过氧化物酶(HRP)、过氧化氢酶(CAT)、尿酸氧化酶(UOx)和乙醇脱氢酶(ADH)），研究了它们原位封装于ZIF-8空腔后的活性转化。研究结果发现部分酶可保持较高的生物活性，但另一部分酶活性则严重下降甚至完全失活。接着，研究人员通用过系统的表征手段发现酶的活性转化与其封装模式密切相关：1）在基于酶诱导ZIF-8成核驱动的快速封装模式中，得到的酶@ZIF-8保持较高的生物活性；2）在ZIF-8自然成核的共沉淀缓慢封装模式中（此过程中酶不参与ZIF-8成核），由于过量配体（2-甲基咪唑）的去折叠效应和竞争配位，得到的酶@ZIF-8趋向于失活（图1A）。有趣的是，这两种封装模式与酶的表面电荷性质有关。研究人员通过酶表面氨基酸残基的化学修饰调节酶的表面电荷，可实现酶@ZIF-8封装方式的有效调控，进而改善酶@MOFs的生物活性。接着，研究人员探讨了改善后的酶@MOFs（Cyt C-A@ZIF-8和HRP-A@ZIF-8）在生物传感领域的应用。我们首先可以利用Cyt C-A@ZIF-8和HRP-A@ZIF-8对H2O2进行可视化传感。谷胱甘肽(GSH)是一种生物硫醇，与糖尿病、肝病、白内障、阿尔茨海默病和帕金森病等多种病症相关。H2O2可氧化GSH进而影响酶@MOFs的H2O2传感性能(图1B)。鉴于这一原理，我们建立了一种GSH的可视化酶@MOFs传感平台，并具有较高的检测灵敏度和较宽的线性范围（图1C）。与单酶催化相比，多酶催化级联反应是生物体内一类重要的化学转化过程，在生物信号转导和代谢途径中起着关键作用。研究人员将多种酶（GOx和HRP）共封装于MOFs（简称ECMN，图1D），模拟细胞内级联催化过程；同时，可以通过调控酶的封装模式，提高ECMN的级联催化性能（图1E），并实现葡萄糖的高灵敏、可视化检测 此外，研究团队从封装策略及应用两方面总结了酶@MOFs的最新研究进展：重点介绍了MOFs孔径结构和酶生物界面与金属离子的相互作用对酶封装效率的影响及影响酶活性转化的关键因素；并展示了酶@MOFs在生物传感、催化和纳米催化治疗等领域的前沿应用。