近日，新加坡國(guó)立大學(xué)蘇州研究院（以下簡(jiǎn)稱“新國(guó)大蘇研院”）大健康生物與食品工程卓越研究中心首席研究員黃德建教授團(tuán)隊(duì)在細(xì)胞培養(yǎng)肉領(lǐng)域取得新進(jìn)展,，相關(guān)成果發(fā)表于國(guó)際權(quán)威期刊《先進(jìn)材料》（Advanced Materials）,。黃德建教授團(tuán)隊(duì)首次使用谷物醇溶蛋白（玉米、大麥和黑麥）作為純植物基的墨水和支架材料，同時(shí)結(jié)合新型的高精度3D打印技術(shù)，制造了與豬肌肉組織具有相似性的超細(xì)蛋白纖維支架，為細(xì)胞培養(yǎng)肉的制造提供了新思路,。

研究背景

細(xì)胞培養(yǎng)肉技術(shù)是一種顛覆性的未來(lái)食品生產(chǎn)技術(shù)，其關(guān)鍵在于可食用三維生物支架的開(kāi)發(fā)。靜電場(chǎng)電流體噴射3D打印技術(shù)（EHDP）能夠制備微結(jié)構(gòu)可控的超細(xì)纖維支架,，被廣泛用于三維細(xì)胞培養(yǎng)與組織工程等領(lǐng)域,。然而，由于該技術(shù)對(duì)打印墨水的性質(zhì)有很高的要求,，目前尚可應(yīng)用的墨水材料十分有限且多為合成高分子材料,，難以滿足制作細(xì)胞培養(yǎng)肉的基本需求。因此,，探索食品級(jí)墨水材料,，制造可食用級(jí)的3D打印支架具有重要意義。

研究結(jié)果

黃德建教授團(tuán)隊(duì)從谷物中提取出谷物醇溶蛋白,，調(diào)整醇溶蛋白墨水濃度和不同醇溶蛋白的比例,，獲得與EHDP常用的聚酯內(nèi)酯（PCL）墨水具有相似流變行為及電導(dǎo)性能的純植物蛋白墨水，并通過(guò)3D打印技術(shù)制造了具有良好生物相容性和穩(wěn)定性的超細(xì)蛋白纖維支架,。通過(guò)在蛋白支架上連續(xù)培養(yǎng)并誘導(dǎo)分化肌肉干細(xì)胞12天后,，研究人員培育出了直徑為2.5厘米的人造豬肉片。

▲（A）zein/secalin支架實(shí)物圖,；（B-D）zein/hordein,；（E）zein/secalin；（F）PCL支架的SEM微觀結(jié)構(gòu)圖,；（G-H） 醇溶蛋白支架的水合作用,；（I）醇溶蛋白支架的力學(xué)性質(zhì)。

▲（A）醇溶蛋白支架在PBS中浸泡7天,；（B）培養(yǎng)肌肉細(xì)胞2天,；（C-D）培養(yǎng)5天后的形貌圖；（E-F）人造肉模型,。

應(yīng)用前景

該研究創(chuàng)新性地提出使用低成本,、且可大規(guī)模獲取的谷物醇溶蛋白作為可食用生物材料和墨水材料，并將高精度3D打印支架引入細(xì)胞培養(yǎng)肉的制造,，將為細(xì)胞培養(yǎng)肉技術(shù)的成熟和落地提供新的解決方案,。有助于推動(dòng)肉類高效率綠色生產(chǎn)，實(shí)現(xiàn)食品工業(yè)迭代升級(jí),。

▲3D打印的可食用谷物蛋白支架及人造豬肉的示意圖

研究團(tuán)隊(duì)

本成果以”3D-Printed Prolamin Scaffolds for Cell-based Meat Culture”為題發(fā)表在《Advanced Materials》上。論文第一作者為新加坡國(guó)立大學(xué)食品科學(xué)與工程系博士生蘇凌珊,，通訊作者為新國(guó)大蘇研院大健康生物與食品工程卓越研究中心首席研究員黃德建教授,，新國(guó)大蘇研院大健康生物與食品工程卓越研究中心副研究員敬霖志博士為論文的共同第一作者和共同通訊作者。

新國(guó)大蘇研院的科研工作聚焦前沿技術(shù),，開(kāi)展原創(chuàng)性,、應(yīng)用性研究，與產(chǎn)業(yè)發(fā)展強(qiáng)關(guān)聯(lián),，與蘇州工業(yè)園區(qū)及地方科技深融入,，已建立環(huán)境與能源納米科技,、智慧醫(yī)療技術(shù)、大健康生物與食品工程等卓越研究中心以及生物醫(yī)學(xué)工程創(chuàng)新中心,。新國(guó)大蘇研院致力于推動(dòng)科技成果轉(zhuǎn)化落地工作,，希望通過(guò)研究產(chǎn)生有影響力的高科技創(chuàng)新產(chǎn)品，賦能地方產(chǎn)業(yè)升級(jí),。目前,，研究院承擔(dān)各項(xiàng)科研項(xiàng)目100余項(xiàng)，在國(guó)際著名期刊發(fā)表了950余篇有影響力的科研論文,，其中2篇發(fā)表在Nature母刊,，22篇發(fā)表在Nature子刊。