在最新一期（Volume 7, Issue 7）的CCS Chemistry（中国化学会旗舰期刊）中，江南大学蒋航-魏涛团队联合江南大学化妆品创新中心杨成团队，共同发表了一项极具开创性的研究成果—通过智能Pickering乳液相反转限域培养厌氧微生物，并实现高效分离。这一成果为厌氧微生物的研究与应用注入了新活力，也为益生菌及化妆品原料生产开辟了全新的发展路径。该研究标题为Localizing Anaerobic Microbial Cultivation and Recovery Through Intelligent Pickering Emulsion Phase Inversion，通讯作者之一魏涛教授被邀请本期Author Spotlight作亮点介绍，江南大学化学与材料工程学院&合成与生物胶体教育部重点实验室为第一通讯单位，英国Hull大学B. P. Binks为合作通讯作者。
严格厌氧菌仅能在无氧环境中存活，其培养一直是个棘手难题。像厌氧罐和厌氧袋，虽能创造一定的厌氧环境，但在细菌培养过程中，操作限制较多，且需频繁更换气体。而厌氧手套箱培养技术虽先进，却因设备与维护成本高昂，难以广泛应用。近年来，液滴作为微生物培养的微环境崭露头角，Pickering乳滴更是优势尽显。然而，Pickering乳液稳定性过高，使得细菌悬浮液回收困难，成为其实际应用的一大阻碍。
针对这些问题，研究团队另辟蹊径。他们在常规微凝胶颗粒表面共价生长疏水二氧化硅颗粒，成功制备出不同形貌的疏水二氧化硅包裹微凝胶。这种特殊的微凝胶性能卓越，在37 °C时能够稳定油包水（W/O）型Pickering乳液。而37 °C正是多数细菌的最佳培养温度，为细菌生长提供了理想环境。与此同时，乳液中的油相如同“氧气隔离罩”，为厌氧菌营造出绝佳的厌氧限域空间，极大地促进了厌氧菌的生长繁殖。
该研究的最大亮点，当属乳液相反转这一创新设计。培养结束后，只需简单降低温度，微凝胶颗粒便会发生一系列物理化学变化。颗粒迅速溶胀，表面性质从疏水转变为亲水，这一转变可促使乳液类型从W/O转化为水包油（O/W）型。这一过程高效且可控，细菌悬浮液能够在不受任何损伤的情况下，被完整地分离与收集，完美解决了传统微格室培养中菌液分离难的问题，为后续研究与应用提供了极大便利。
为验证该方法的有效性，研究团队以长双歧杆菌这一严格厌氧菌为研究对象展开深入探究。双歧杆菌，尤其是长双歧杆菌，在发酵过程中能产生极具价值的产物，比如长双歧杆菌发酵产物“二裂酵母溶胞提取物”，在化妆品行业是备受追捧的活性原料，并且双歧杆菌本身也是高价值益生菌。实验对比显示，在Pickering液滴中培养双歧杆菌，其生长效率远高于传统的MRS培养和油封培养方法。
与此同时，该工作的共同通讯作者Prof. To Ngai（魏涛教授，香港中文大学化学系教授、江南大学特聘教授）被邀请于本期的Author Spotlight采访。魏涛教授提到，此次研究成功突破了胶体科学与生物制造之间的壁垒，通过对微凝胶软颗粒的巧妙改性，实现了37 °C下的微生物稳定培养与室温下的高效分离。这种智能乳液相反转技术，在厌氧发酵领域，有望大幅提高厌氧微生物的生长活性，提升生物催化和细胞工厂微反应器中的产品分离效率，产出更多高附加值产品，在合成生物学和生物制造等多个领域展现出广阔的应用前景。
此次蒋航-魏涛团队联合杨成团队的研究成果，不仅彰显了团队在相关领域的深厚研究基础，更为行业发展带来了新思路。相信在不久的将来，这一创新方法将在实际应用中不断拓展，为益生菌及化妆品原料生产等领域带来更多实质性的变革。
论文链接:https://www.chinesechemsoc.org/doi/10.31635/ccschem.024.202404698
Author Spotlight链:https://www.chinesechemsoc.org/doi/10.31635/ccschem.025.202500613ed2
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