美丽成电

分享到微信 ×
打开微信“扫一扫”
即可将网页分享至朋友圈
【美丽成电·创新之美】让废纸就地再生,成电学子的奇思妙想斩获国际大赛金奖!
文:周颖 权凌 图:2021-UESTC-China iGEM Team 来源:生命学院 时间:2021-11-20 16938

  日前,合成生物学领域国际顶尖赛事——2021年国际基因工程机器大赛(International Genetically Engineered Machine Competition,简称iGEM)落下帷幕。代表电子科技大学参赛的实验队(UESTC-China)凭借“生物酶法脱墨实现办公室废纸原地再生”项目,从全球352支队伍中脱颖而出,摘得金奖,同时在众多合成生物学项目中获“最佳新应用奖”(Best New Application Project)和“最佳创业奖”(Best Supporting Entreprenership )两项全球最佳单项提名奖,实现历史新突破。我校代表队创造了连续第9次获得iGEM大赛金奖、4次摘得最佳单项奖、9次摘得最佳单项提名奖的佳绩。

4.png

UESTC-China队

2.png

Best New Application Project提名公布直播

3.png

Best New Application Project提名公布直播

  国际基因工程机器大赛International Genetically Engineered Machine Competition(iGEM),由美国麻省理工学院(MIT)主办,为合成生物学领域一年一度国际性大学生顶级学术竞赛。每年比赛吸引了全球几十个国家上百支队伍参赛,其中包括哈佛大学、麻省理工学院、斯坦福大学、剑桥大学、牛津大学、北京大学、清华大学等世界一流高校。历年中国参赛队伍约占150支(含港澳),其中有35所985高校参与了iGEM竞赛。

  2021年UESTC-China实验队由来自生命学院、医学院、物理学院、机电学院、计算机学院、软件学院的15名本科生组成,在生命学院张勇教授、汤丽霞教授、郑雪莲副教授、冯娟副教授,以及学生科权凌老师的指导下进行了长达2年的项目攻坚。 

  今年的项目题目为“Deink the Dark”, 该项目旨在解决目前办公室废纸回收率低导致的资源浪费问题,团队成员致力于开发一台办公用纸张原地脱墨再生设备。办公室废纸分散、零碎、以污染等诸多不利于回收的特性导致这样一种极高质量的再生资源被彻底闲置和浪费。UESTC-China实验队运用纤维素酶、木聚糖酶、脂肪酶、木聚糖酶,结合纤维小体系统设计了一套高效稳定的脱墨酶生物系统,并制备了一台能够实现自动化脱墨的设备,将“原地再生纸”的理念真正带到人们的生活当中。

5.jpg

基于纤维小体的脱墨复合酶系统

  为了实现纤维小体系统,UESTC-China实验队的成员将EGL7、EG1、XynB、Blac、Lip、Scaf、SdbA等多种纤维小体组分基因导入底盘生物毕赤酵母中,经过近两年的一次次重复实验和方案验证,克服了毕赤酵母菌落PCR效率低、细菌污染验证、筛选效率低、假阳性多等困难,队员形成了一套完整的实验步骤协议,并成功验证了关键酶组分的活性。此外,通过对Google公司DeepMind团队Alphafold2蛋白质结构预测算法的改进,队员设计了更符合自身蛋白特性的结构预测算法。

5991960215f520dde2202664f97fdc66_dd469.p 901c24fa45bad836a4129c098431233a_dd469.p f5a0481c64dd7b208c32f5f5afee9b0b_dd469.p

队员正在进行实验

  在硬件方面,UESTC-China团队成员按照工程设计周期,经过几次勘察-想象-设计-建造-学习和重新设计的循环,完成了硬件的3次迭代,解决了体积大、稳定性不足、干燥效果和脱墨效果不理想、破坏整体性等问题,构建了脱墨机原型。并基于人工智能,设计了控制纸张自动化脱墨的残余墨点识别算法。

819232d350b28cf0c6e38a99ca127085_dd469.g e59b09f592f783024e11fd085a184a0c_dd469.p

脱墨机原型概念图及测试图

  办公室废纸原地再生是一项涉及社会、人文、科学、环保等多个领域的综合性项目,UESTC-China团队从实际问题、科学技术、市场产业、政策法律四个层面开展了一系列人类实践活动,让办公废纸回收再利用在更多领域达成共识。在项目研发之外,他们策划了“Science not Silence”系列教育活动,从视、听、触三个感觉入手,为人们呈现纸张再生与合成生物学的魔力。

11.jpg

“纸精灵奇妙夜”舞台剧

  此外,为了吸收创业团队和投资人员视角的建议,队伍成员参加了中美青年创科大赛、中关村创客大赛、中国大学生生命科学竞赛(创新创业类)多个创新创业大赛,均获得了省级/国家级/国际级奖项和奖金。

  在创业大赛后续,队员保持与成熟的企业家和投资者的交流,还获得了国外一家基金会的资助,以及国内一家行业公司提供的市场化运营模式建议和赞助。

  为了将项目成果转化,队员还与其余20多个iGEM队伍合作自主设计编写了酵母使用手册,并将项目的发明成果申请了《基于生物酶脱墨的整纸脱墨方法及设备》一项发明专利,以及《整纸脱墨装置》一项实用新型专利。

13.png

酵母使用手册

14.png

专利申请授权书


  相关链接:

  1. 团队wiki链接:https://2021.igem.org/Team:UESTC-China

  2. 团队项目介绍视频链接:https://video.igem.org/w/dcba3419-d36d-435a-b877-7a74a3365eb1


编辑:林坤  / 审核:林坤  / 发布:陈伟