文章核心观点 - 科研团队成功构建出一种人工光合工程细胞，使非光合工业微生物能够直接利用太阳能，驱动废弃碳源向高附加值化学品高效转化，为非粮碳源生物制造和绿色低碳产业转型提供了新的技术路径 [1] 技术突破与原理 - 传统路径“太阳能—光合生物—糖—微生物—产品”中，工业常用微生物（如大肠杆菌、酵母）整体光能利用效率通常低于0.05% [2] - 科研团队创新性地将二维半导体材料构建为“人工捕光天线”并直接送入微生物细胞内部，实现“入胞式”设计 [2] - 相比传统胞外材料需要电子跨膜传递的方式，这种设计显著缩短了电子传输距离，降低能量损耗，使光生电子直接在细胞内部参与代谢反应 [2] - 研究发现焦磷酸硫胺素（TPP）在光生电子向生物能量分子转化过程中发挥关键“桥梁”作用，促进细胞内关键能量分子〔NAD(P)H与ATP〕的再生 [4] - 该技术实现了太阳能向生物能量分子的精准转化与高效利用，从机制层面夯实了太阳能驱动生物制造的技术基础 [4] 应用成果与潜力 - 人工光合作用工程细胞成功合成了多种高附加值产品，包括2,3-丁二醇（BDO）、生物塑料PHB和航空燃料α-法呢烯等 [5] - 该细胞能利用海藻提取物甘露醇、秸秆水解液等多种废弃物作为碳源 [5] - 在5升发酵罐中，以工业糖蜜废水为主要原料，BDO的产量达到30.71克/升 [5] - 相比传统依赖糖类原料发酵的方法，这种新型人工光合工程细胞能够显著减少温室气体排放、降低生产成本 [7] - 该研究实现了太阳能与生物制造的深度融合，未来将拓展CO2、废塑料及工业废水等非粮碳源的高值化利用路径 [7] 行业活动信息 - “第五届中国合成生物学及生物制造大会”将于2026年3月31日-4月1日在杭州举行，其中设置“生物基化学品与材料专场” [8] - 专场议题包括“合成生物赋能新材料”和“下一代工业生物技术低成本生产高性能PHA” [9]