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基于 4- 羟基苯乙酸-3- 羟化酶突变体的基因工程大肠杆菌发 酵生产左旋多巴
帕金森病是一种是老年人群中常见的慢性、进行性、运动障碍性中枢神经系统疾病。帕金森病主要是由于大脑中缺乏多巴胺引起的．左旋多巴(Levodopa，L-dopa)为目前治疗帕金森病的主要药物．多巴胺不能够通过血脑屏障到达大脑治疗帕金森病，而 L-dopa 能够通过血脑屏障，到达中枢神经系统，并在体内脱羧酶的作用下转变为多巴胺，从而治疗帕金森病．常见的治疗帕金森病的药物多为 L-dopa 及其与其他药物的复合物，如美多芭、息宁等。在全球 500 强畅销药物市场中，抗帕金森治疗市场超过 20 亿美元。来源于大肠杆菌的 4-羟基苯乙酸-3-羟化酶（ p-hydroxyphenylacetate3-hydroxylase ，PHAH) 具有较宽的底物范围，可以将 L-酪氨酸转化为 L-dopa，反应单向进行，产物均为 L 型，且该酶不会进一步氧化 L-dopa。但由于 L-酪氨酸并不是 PHAH 的最适底物，该方法催化生成 L-dopa 反应速率慢，到目前文献报道的最高产率为 12.5g/L，并不能实际生产应用。前期本实验室通过对大肠杆菌芳香族氨基酸代谢途径进行改造，已获得从葡萄糖发酵生成 L-酪氨酸高产大肠杆菌菌株，发酵水平仅次于美国麻省理工学院与美国杜邦合作文献报道的 L-酪氨酸发酵水平.本课题对 4-羟基苯乙酸-3-羟化酶进行突变改造，获得了一催化反应速度大幅提升的突变体。在 L-酪氨酸的代谢途径的基础上，含 4-羟基苯乙酸-3-羟化酶突变体的大肠杆菌培养 38 小时转化生成左旋多巴产率即可达 50g/L 以上，且培养发酵简单易行为世界上首个采用此法可实现大规模工业应用的左旋多巴生产路线。目前左旋多巴市场价格约为50 万/吨，此法生产成本远低于左旋多巴市场价格。
北京科技大学
2021-04-13
碳纤维增强碳化硅陶瓷基复合材料
碳纤维增强碳化硅陶瓷基复合材料耐腐蚀、耐高温、耐磨损、韧性高，能够广泛用于能源、交通、化工等领域的关键部件，比如摩擦制动材料、耐化学腐蚀叶片等。
东南大学
2025-02-08
高性能低膨胀铝基复合材料及构件
卫星在轨运行和返回过程中需经历极端高低温环境，构件尺寸的稳定是保证卫星在轨高精度、返回高安全、任务高可靠的关键。针对卫星搭载的某宽带微波载荷与卫星本体材料之间热膨胀系数不匹配极易导致的载荷在轨及返回过程中载荷接收精度不稳定、信息传输不连续等问题。我校陈骏教授团队以原创的负热膨胀技术研发了具有轻质、热膨胀系数低、力学性能优异、尺寸稳定性好的高性能低膨胀铝基复合材料，并研制了系列关键连接内置件、环件等高性能低膨胀构件，首次将负热膨胀技术应用到我国的卫星上，填补了高性能低膨胀金属构件在工程应用领域的空白。该技术使得某宽带微波载荷与卫星本体之间热膨胀匹配性增强、界面应力大幅度减小，保证了卫星在轨与返回过程中信号高精度传输与接收，助力卫星成功返回。
图1 实践十九号卫星成功返回（图片来源国家航天局）
图2 高性能低膨胀铝基复合材料及构件应用于全球首颗可重复使用返回式技术试验卫星（图片来源央视新闻频道）
北京科技大学
2025-05-21
湾创未来 粤聚英才 首届粤港澳大湾区创业大赛正式启动
三地深度联动办赛 打造国际化创业平台
人社部
2025-06-05
聚天门冬氨酸生产技术
聚天门冬氨酸（PASP）为氨基酸的聚合物，属于生物高分子材料，是一种无毒、无污染、易降解的环境友好型化学品，用途极为广泛。自1850年出现关于PASP合成的报导以来，逐渐受到世界上各大化学公司的关注。北京化工大学生物化工系自1998年开始研究聚天门冬氨酸的生产技术。首先利用富马酸合成天门冬氨酸，然后采用新型天门冬氨酸聚合工艺，成功地制备了分子量从4000到18万的聚天门冬氨酸，且分子量可控。富马酸转化率达95%，天门冬氨酸的收率达92%；聚天门冬氨酸钠对天门冬氨酸的收率达80%以上。 PASP 除具有一般聚羧酸的特点外，还具有很好的生物相容性及生物降解性，这些特点使得PASP 具有十分广泛的应用：①在水处理方面用作缓蚀剂、阻垢剂；②可作为肥料，吸收和富集植物根部周围土壤中有用的元素；③PASP 具有良好的杀虫、灭菌和分散能力，可用于农药；④PASP 盐对无机物、有机物都具有良好的分散作用，可在颜料、涂料、无机化工、及油田化学等领域获得应用；⑤用于可降解高效吸水材料及日用化学；⑥用于医药等。 PASP 是一种性能优越、无毒无污染、极易降解的水溶性高分子材料，其原料易得，价格不高。我国PASP 的研究和生产正处于起步阶段，近年来脱色技术及浅色产品的开发成功拓宽了其广泛的产品市场，因此开发PASP 产品前途远大。 建立年产2000 吨的聚天门冬氨酸工业化装置，总投资1500 万元。其中，若以富马酸为原料生产，固定资产需1200 万元；若以天门冬氨酸为原料，固定资产需600 万元。年产值5000 万元，成本3500 万元，利税1500 万元，具有非常好的经济效益。
北京化工大学
2021-02-01
高性能聚羧酸减水剂生产技术
聚羧酸减水剂是新一代的混凝土减水剂。其性能远优于传统的木质素磺酸盐系、萘 磺酸盐系、三聚氰胺系、氨基磺酸盐系等系列减水剂。聚羧酸系减水剂不仅具有高减水 率、高保坍性、高强度等，而且具有生产绿色化、产品绿色化等特点，是减水剂工业的 重点发展方向。 本研究成果是基于所提出的性能－结构－设计技术研究出的第三代高性能减水剂。 从产品性能需求，来设计、优化聚合物分子结构、从而合成、制备高性能的聚羧酸减水 剂。本研究成果目前处于国内领先水平。可生产早强、缓凝、泵送等不同系列的聚羧酸 减水剂。 本技术产品可广泛应用于建筑工程、水利、海工、桥梁、隧道等混凝土工程中。具 有广泛的经济效益与推广价值。
同济大学
2021-04-11
超聚煤矸石砼及其制备方法
利用粉煤灰、煤矸石、水泥基材料、保温骨料、合适的有机成分制备的一系列新型建筑保温材料。随着矿井开采深度的增加，地下围岩的温度升高，由于围岩向井内散热增加，加上地下热水的渗漏，巷道内的气温常年在35℃以上。为减少地下围岩向井内的传热，降低散热成本，在矿井内部引入该产品能起到支护与隔热作用。主要的设计施工思路：三层式结构即混凝土内衬+保温砂浆层+表面喷涂层。
安徽理工大学
2021-04-13
全聚物太阳能电池
设计了两种基于双噻吩酰亚胺的n-型聚合物受体材料（见图a）。这两种材料在场效应晶体管中都能达到1 cm2 V−1 s−1 左右的电子迁移率，但是其分子结构的微小变化对太阳能电池性能有巨大影响。研究发现，通过并环的方式将双噻吩酰亚胺结合起来，能够极大的提升聚合物太阳能电池的器件性能，能量转换效率最高可达到6.85%，同时实现较大的开路电压1.04 V（见图b），这是萘（苝）酰亚胺体系以外的聚合物太阳能电池的最好结果。 通过一系列材料和器件表征手段发现，双噻吩酰亚胺并环使得聚合物半导体具有更窄的带隙、更低的导带能级、更高的共面性和结晶度，从而使得并环聚合物半导体具有更高的电子迁移率。同步辐射表明，并环使得高分子半导体在场效应晶体管和太阳能电池器件中具有更合适的分子空间取向（图 2），从而有利于电荷的有效提取，取得更大的电流值和实现更高的能量转化效率。研究结果表明并环设计是实现高性能聚合物n-型材料的有效途径，为新型受体材料设计提供重要参考依据。
南方科技大学
2021-04-13
纤维增强聚觇改性酚醛模塑料
内容介绍： 首创了一种环保型无污染合成酚醛树脂的新技术。在生产过程中无需 抽真空脱水，工艺简单，节约能源，树脂含量高，固化快，储存稳定， 解决国内外甲阶酚醛生产中长期存在的排放含酚、醛、醇废水对环境造 成污染的问题，具有重大的工程应用价值。 采用聚砚接枝和共混方法研制的改性酚醛塑料，全面提高
西北工业大学
2021-04-14
微生物发酵生产低聚果糖
南开大学环境微生物与微生物制造研究室从发酵食品中分离得到一株解淀粉芽孢杆菌（Bacillus amyloliquefaciens LL3），它能够利用蔗糖合成低聚果糖。
一、项目分类
关键核心技术突破
二、成果简介
南开大学环境微生物与微生物制造研究室从发酵食品中分离得到一株解淀粉芽孢杆菌（Bacillus amyloliquefaciens LL3），它能够利用蔗糖合成低聚果糖。为了提高低聚果糖的产量和纯度，项目组采用温敏质粒结合反向筛选标记——无痕基因敲除法对菌株的其他胞外产物和六个胞外蛋白基因以及3个细菌胞外多糖基因（簇）进行了敲除；5L罐分批发酵低聚果糖的产量（42 h）达到43.34g/L。为了进一步提高蔗糖酶的分泌表达，项目组整合强启动子和信号肽对菌种进行改造，在5L发酵罐采用补料分批发酵工艺，菌株低聚果糖产量达101.7 g/L。分子量约5000Dal，纯度95%以上。
项目优势：
（1）低聚果糖产品产量高：101.7g/L；产品纯度高：95%以上；
（2）解淀粉芽孢杆菌属农业部规定可使用的微生物菌种；
（3）所构建的重组菌株是采用无痕敲除法从解淀粉芽孢杆菌而来，菌株不含抗性基因，具有安全性；
（4）采用国内发酵企业通用的发酵设备即可实施生产。
南开大学
2022-08-11