用合成生物学排雷!东林学子斩获国际金奖

2020-12-03 20:47:29 来源: 科技日报 作者: 黄鹏 朱旖凡 李丽云

通讯员 黄鹏 朱旖凡 科技日报记者 李丽云

发挥合成生物学专业优势,研制一种新型排雷装置,可远程辅助战士排雷扫雷,最大限度保障战士们的人身安全。12月3日,记者从东北林业大学获悉,东北林业大学BOLD科研团队生物排雷工兵项目在11月23日摘得国际遗传工程机器设计大赛(iGEM)金奖,而这是东北林业大学iGEM参赛队伍连续第四年获得这项专业领域的国际大赛金奖。

iGEM竞赛是合成生物学领域的国际顶级学术性竞赛,最早由美国麻省理工学院于2003年发起,是一项以合成生物学为核心,综合生命科学、数学、工程学、信息科学、艺术设计等多个学科的国际大赛。iGEM鼓励世界各地的优秀学生不断创新,通过合成生物学手段解决社会关注和科技前沿问题;同时致力于创造一个国际性的合成生物学社群,为未来的领域精英提供交流和展示平台。很多世界一流大学将这项赛事作为教学改革的重要引擎。

东北林业大学参赛项目是Bio-optical landmine detection(生物排雷工兵),该项目综合多领域专业知识,设计了一种全新的地雷辅助探测装置,装置带有能够响应地雷标志物DNT,2,4-二硝基甲苯的生物传感器,综合利用合成生物学理论、3D打印技术和物联网技术,辅助战士开展地雷探测。

“这项研究的初衷,就是为了给战士们提供一项安全保障!”团队队长李清华介绍说。一次观看新闻的经历,不经意触动了李清华的神经。“当时,我在新闻里看到赴黎巴嫩维和士兵,需要冒着极大的危险开展扫雷排雷任务,看完之后心情久久不能平静。不管是革命年代,还是建设时期,还是改革开放的新时期,战士们一直守卫在祖国和人民面前,为和平事业保驾护航。那么,当战士们的生命安全受到威胁,谁有来为战士们提供保障呢?”

思来想去,李清华决定发挥自己的生物学专业优势,研制一种新型排雷装置,能远程辅助战士排雷扫雷,这样就能最大限度地保障战士们的人身安全。这一想法得到科研团队指导教师王鹏超和团队队员的一致响应,大家决定以此为突破点,开展项目研究,并通过参加iGEM大赛来检验项目可行性。

“科学研究不应也不能在象牙塔内做曲高和寡、没有实际意义的创新创造,应该助力国计民生,做一些对祖国发展、社会进步有意义的事情,这是我们青年大学生的责任和义务。”李清华说。

在王鹏超指导和帮助下,李清华组建了跨生物学、化学、数学、计算机科学、统计学等多学科的科研团队,经过十个月的努力,查阅了海量的国内外学界最新研究成果,开展了无数次科研组会和夜以继日地科学实验,做实验最紧迫的时候,队员们买了行军床放在实验室,通宵实验累极了,才会在行军床上躺一躺。功夫不负有心人,队员们拿到了理想的实验数据,制作出辅助排雷装置,无意间达成一项国际领先研究。

队员张北方指着设计出的装置给记者演示说:“假设这是地雷,它会释放出DNT,2,4-二硝基甲苯等化学物质,这些化学物质透过土壤飘到近地空气中。这是我们的排雷装置,把装置投放到雷区,DNT小分子就会通过风扇收集到装置中。装置中有像果冻样的凝胶,凝胶中的生物菌遇到DNT分子后,就会发光,光传感器感受到之后,会发出信号,信号接收设备对信号进行数据处理和概率分析,探雷的过程就完成了。”

“这个果冻样凝胶可不一般。想要基因在菌里表达,需要一个开关,也就是启动子,我们通过随机突变和半理性突变来优化这个启动子,使基因表达量提高,便于更好地监测。为实现这个目的,我们进行了大量的研究和实验,把基因启动阈值降低到国际上文献可查的最小阈值的千分之一,这是世界上该领域相当靠前的一项突破。”李清华骄傲地说。

凭借着极具创新的多学科交叉研究、稳定可靠的实验论证、深远的现实意义和影响,东林这一项目一举征服了各国评委,毫无悬念地拿下大赛金奖。“拿下大奖并不意味着这项工作的结束,我们在期盼着这项研究早日投入生产,为战士们构建安全防火墙。”李清华说。

据介绍,东北林业大学多年来注重学生创新能力培养,着力培养跨学科、创新型,综合能力强、具有领导力的未来科技领军人才,这已经是东林连续4年摘得iGEM金奖。

(文中图片由受访者提供)

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责任编辑:李俊霞