综述：合成生物学用于可扩展生产医用聚羟基脂肪酸酯：进展与应用

　　本综述系统阐述了合成生物学策略推动医用聚羟基脂肪酸酯（PHA）规模化生产的最新进展。文章重点分析了PHA单体多样性、可控生物降解性和优异生物相容性特性，详述其在组织工程（骨/皮肤/心血管/口腔）、防脱发治疗和药物递送系统中的应用前景，并探讨CRISPR/Cas基因组编辑、启动子工程、代谢通路优化等合成生物学技术对提升PHA产量和降低成本的突破性贡献。

　　

多样性单体与结构

微生物细胞内的PHA聚合酶（PhaC）通过催化不同碳链长度的羟基脂肪酸间酯键形成，生成具有不同分子量的多种PHA聚酯。经发酵和下游处理后获得的医用级PHA粉末，既可加工成医疗器械，也可降解为单体用于人类健康领域。最常见的PHA是线性聚酯，其单体组成和排列方式的多样性赋予材料可调节的机械性能和降解速率。

CRISPR/Cas工具

作为强大的基因组编辑工具，CRISPR/Cas技术（特别是CRISPR/Cas9）已广泛应用于模式生物（如大肠杆菌Escherichia coli和枯草芽孢杆菌Bacillus subtilis）和非模式物种（如贪铜菌Cupriavidus necator）的PHA合成通路工程化改造。该技术通过精确修饰特定基因实现对代谢通路的遗传调控，显著提升了PHA的生物合成效率。

运动系统组织修复

在骨组织工程领域，可降解聚酯如聚乳酸（PLA）、聚乳酸-羟基乙酸共聚物（PLGA）、聚羟基乙酸（PGA）和聚ε-己内酯（PCL）已被广泛用于支架制造。PHA材料因其优异的成骨诱导能力和降解可控性，在骨缺损修复中展现出独特优势。其三维多孔结构为细胞粘附增殖提供理想微环境，降解产物可参与机体代谢而不引发明显炎症反应。

结论与展望

兼具优异生物相容性和可控降解性的多组分PHA已成为最具潜力的医用材料之一。当前限制其医疗领域大规模应用的关键因素在于生产成本和产量规模。通过降低原材料成本、优化生产工艺和提取纯化流程，并结合新一代工业生物技术（NGIB）特别是嗜盐菌体系的应用，可显著提升PHA生产的经济可行性。未来研究需聚焦于通过合成生物学手段进一步优化菌株性能，拓展单体多样性，并加强临床应用转化研究。

基金支持

本研究受四川省卫健委医学科技项目（编号24WSXT106）、陕西省自然科学基础研究计划（编号2024JC-YBMS-706）、自贡医工协同创新项目（编号2023-YGY-1-02）及自贡市科技计划重点项目（编号2024-NKY-01-01和2022ZCNKY07）共同资助，江苏大学提供重要技术支持。