納米細(xì)菌纖維素（BC）是由微生物發(fā)酵生成的纖維素材料，具有獨(dú)特的納米多孔纖維結(jié)構(gòu)，具有高結(jié)晶度、高比表面積、高聚合度、優(yōu)良滲透性、高孔隙度、優(yōu)良機(jī)械特性等眾多優(yōu)點(diǎn)。經(jīng)過功能化的細(xì)菌纖維素在化學(xué)傳感、生物成像、紫外屏蔽、油吸附、燃料電池、生物醫(yī)用材料、離子檢測、防偽標(biāo)識(shí)等眾多領(lǐng)域具有良好的應(yīng)用前景。目前，BC主要通過物理涂覆或化學(xué)改性進(jìn)行功能化。物理涂覆條件溫和，但是功能化修飾分子易脫落；瘜W(xué)修飾改性的材料性能不佳，污染嚴(yán)重，難規(guī)模化生產(chǎn)。
針對(duì)上述問題，中科院青島能源所生物基材料組群咸漠、張海波研究員帶領(lǐng)課題組成員獨(dú)辟蹊徑開發(fā)出一種新型的功能化納米細(xì)菌纖維素的制備方法—將6-羧基熒光素修飾的葡萄糖（6CF-Glc）作為底物，利用微生物Komagataeibacter sucrofermentans原位發(fā)酵產(chǎn)生具有非自然特征熒光功能性的BC。相關(guān)成果已發(fā)表于Nature Communications（DOI: 10.1038/s41467-018-07879-3）上。
圖1 功能性細(xì)菌纖維素的制備
該方法驗(yàn)證了微生物發(fā)酵原位合成功能性材料的可行性，實(shí)現(xiàn)了熒光功能纖維素材料的微生物合成，成功的將合成生物學(xué)拓展到材料功能化領(lǐng)域。通過熒光顯微鏡、激光共聚焦顯微鏡、核磁共振、傅里葉紅外和掃描電鏡等方法對(duì)合成材料的性能進(jìn)行表征分析，并與傳統(tǒng)修飾方法獲得的功能材料進(jìn)行比較，證實(shí)了該方法獲得材料的優(yōu)良性能。本方法具有綠色、低成本、功能性強(qiáng)度可控且分布均勻等優(yōu)點(diǎn)，解決了現(xiàn)今功能材料合成和性能方面的瓶頸問題，同時(shí)有望實(shí)現(xiàn)功能分子特定位點(diǎn)手性修飾。這項(xiàng)工作不僅為生物法合成功能性BC材料提供新的方向和思路，而且為通過微生物原位合成其他功能材料提供了新的視野。
該研究獲得了國家自然科學(xué)基金、中科院青促會(huì) 、海南省重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃和山東省泰山攀登計(jì)劃的支持。
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