材料合成生物学研究进展及展望

崔惠敬1，王帆2，李敬敬2，孙静3，马超1，刘凯1，张洪杰1 （1.清华大学化学系；2.中国科学院长春应用化学研究所；3.华东师范大学化学与分子工程学院）

摘要：材料合成生物学通过改造生物系统制备战略金属、无机复合材料、高性能生物大分子及有机高分子材料，具有环境友好与资源高效优势，有望替代传统石油基制造模式。然而，其发展受限于微生物底盘适配性低、多尺度动态调控灵敏度不足、材料仿生设计策略缺失及规模化生产传质传热效率低等核心科学问题。本文聚焦上述挑战，提出结合人工智能开发代谢网络调控大模型与高通量筛选平台；推动生物—无机杂化系统设计，突破材料性能瓶颈；并倡导政策层面设立专项基金、完善知识产权转化机制。旨在推动“原料—合成—回收”全链条绿色制造体系构建，为资源替代、生物医学及低碳经济提供颠覆性解决方案。

关键词：材料合成生物学；战略金属生物材料；生物无机杂化；低能耗智能制造