在中国共产党的十九大报告中,习近平总书记提出,“推进能源生产和消费革命,构建清洁低碳、安全高效的能源体系”。可以预见,新能源的开发和应用已经上升到国家战略层面。生物能源作为一种既不同于常规的矿物能源,又不同于其他新能源的可再生资源,拥有两者的特点和优势,成为近年来能源领域开发的重点。北京师范大学-香港浸会大学联合国际学院副教授潘玉琼和她的团队,在生物能源的技术竞争中具有独特而有效的核心技术,且拥有自主知识产权,是国内外第一组能从细胞中测量出相对较高电量的研究队伍,因此处于优势竞争的地位。她们利用藻类的生物能研发了发电平台,并以该平台为基础清除有害物质,同时研究了质子泄漏与癌症治疗间的关系,为我国生物能源发展开辟了新的思路。
潘玉琼副教授,现工作于北京师范大学-香港浸会大学联合国际学院,理工科学学部。其教育经历:加拿大多伦多大学药剂学院药学专业博士,香港大学医学院药理学系硕士,香港大学理学院学士。
在科研领域,潘玉琼副教授和团队成员发现,生物能源的发电机制与神经系统信号传输有很大不同,其电力主要来源于从细胞中的线粒体漏出牵起的电子。对于这一较大电量生物能源的发现,触发了她们在两个领域的技术开发灵感:考虑电力较高的原因,探讨的一个方向是如何使较大电量的生物在工业上得以利用,例如发电或使用生物能源进行化学降解/还原等。
基于这一理论,潘玉琼副教授和团队成员有效利用藻类的生物细胞活电开发了藻类微生物燃料电池。如今,实验室中已实现发电2.7Kwh/m3,在同行研究中处于全球绝对领先地位。在发电过程中没有添加任何底物,不会杀害发电的藻类细胞,可降低电力生产成本。
在该技术平台下,团队有效利用藻类生物细胞活电降解有毒化学物质。此过程不需要海藻直接接触有毒物质,因此海藻不会被污染或毒害。利用生物细胞活电降低重金属离子进入稳定的固体形式,使电极易收藏。生物细胞活电是提高重金属(如铅、砷、镉、铬、汞)电解回收的关键。在该技术平台下,可利用生物细胞活电作催化化学反应,进行不同有害物质的降解,为环境保护作贡献。
潘玉琼副教授和团队研究的另一个方向是,大量的电子从线粒体泄漏会影响细胞的ATP和活性氧(ROS)的产量,是引起癌细胞耐药性的重要帮凶之一。因此,她们研究了如何通过操纵细胞生物能改善癌症的治疗。主要方法是通过调查在癌症治疗手段中,细胞周期阻滞的诱导与疾病复发之间的机制关联。具体包括两方面:代谢状态/紊乱对线粒体质子泄漏的影响,以及质子泄漏对癌症治疗和疾病复发的影响。质子泄漏对疾病治疗和生物化学相关影响的研究仍在初期阶段,质子泄漏的有关研究将会为生物学系统研究提供新的视角和进一步的理解。
基于以上研究,潘玉琼副教授和团队成员已获得1项发明专利,正在申请2项中国专利,1项PCT国际发明专利,其研究成果为癌症的治疗指明了新方向。
近5年来,潘玉琼副教授先后在国内外期刊杂志发表论文14篇,会议论文9篇,多次受邀参加国内外学术会议并作学术报告,在学界具有广泛知名度。在这期间,她深刻领悟到,实现创新驱动发展战略,最根本的是要依靠科技的力量。在她看来,生物能源已不仅是一种能源,它可以应用到社会各领域并创造价值,是值得进一步深入研究的新领域。基于此,她将继续深耕在这一领域,为社会发展提供更多有力的支撑。