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.