EBRC发布工程生物学与材料科学研究路线图

2021年1月19日，美国工程生物学研究联盟（The Engineering Biology Research Consortium, EBRC）发布《工程生物学与材料科学：跨学科创新研究路线图》（Engineering Biology & Materials Science: A Research Roadmap for Interdisciplinary Innovation）。该路线图评估了工程生物学和材料科学交叉领域的挑战和创新潜力，旨在将这两个领域的基础和进步相结合，通过预测未来20年的技术突破能力和科技成果里程碑，明确创造新的科学和工程学的可能性。此外，该路线图还设想了创造性和雄心勃勃的材料解决方案，利用和整合工程生物学的机遇和优势，以解决长期存在的社会挑战。路线图提供了一个高层次的研究和开发路径（以及固有的资金、投资和基础设施），以实现先进材料的未来。该路线图融合了EBRC此前发布的工程生物学研究路线图的元素，同时也考虑到材料科学和工程生物学交叉的细微差别和新奇之处。路线图由合成、组成与结构、加工过程、性质与性能四个技术主题组成。

1、合成

（1）非天然和/或非生物化学单体（氨基酸除外）的生物合成和/或聚合。

（2）化学和生物混合合成方法。

2、组成与结构

（1）使生物材料可控。

（2）在多细胞（混合、复合或活体）材料中实现所需的细胞外基质（ECM）。

（3）膜动力学的新设计和/或预测。

（4）生物/非生物界面工程。

3、加工过程

（1） 在不破坏细胞的前提下，使单体或聚合物的分泌成为可能。

（2）能够控制基于生物分子或嵌入材料的自组装和拆解。

（3）能够控制分子和大分子在生物和非生物表面的沉积、图形化和重塑。

（4）在不同的条件下实现生物分子和细胞的图形化和打印。

（5）工程细胞在最佳的环境中生产材料的离体材料。

（6）使用无细胞系统对材料进行强力加工。

（7）通过工程生物学实现组件和材料的选择性降解。

（8）工业基础设施和加快含生物成分材料的下游加工。

4、性质与性能

（1）通过引入反馈回路，使生物材料能够自我调节，以保持性能，适应波动的环境条件，并展示失衡行为。

（2）使材料具有自我修复能力。

（3）使材料能够感知、编码和存储多模态、多路的环境信号。

（4）通过非生物材料实现生物控制。

（5）利用生物学来实现材料的化学、热、动力学和电储存和释放。

（6）表征材料生物组分动态的工具和技术。

（7）测量以生物产量和规模运作的材料特性和性能的工具和技术。

郑颖 编译自Engineering Biology & Materials Science: A Research Roadmap for Interdisciplinary Innovation. https://roadmap.ebrc.org/2021-roadmap-materials/

原文标题：Engineering Biology & Materials Science: A Research Roadmap for Interdisciplinary Innovation.