本人主要从事天然生物质材料构造解析及仿生材料研制;纤维素合成酶免疫荧光标记及定位、纤维素生物合成机制解析以及生物方法合成纤维素材料;木材解剖、木材树种鉴定及木文化;家具与室内装饰材料环保性能等方向的研究。具体内容如下:
(1)生物合成纤维素材料研发
目前植物纳米纤维素材料的研究被广泛开展,但是,植物产纳米纤维素在使用前需要繁琐的制备程序程序。通过细菌方法可以合成纳米级的高纯度纤维素,并且制备过程简单,化学试剂使用和能源消耗相对较低。因此,基于本人对细菌合成纤维素的经验和理论基础,通过改变合成条件和合成基因,探索合成高纯度高性能纳米级纤维素的方法,展开生物合成纳米纤维素材料的研究,具有实现低能高效制备纳米纤维素这一新型材料的意义。
(2)纤维素生物合成机制研究
纤维素是植物细胞壁的主要成分,其合成源自于纤维素合成酶的重要作用,了解并掌握纤维素合成酶的基本构造和工作原理,对于揭示纤维素合成机理具有重要意义。虽然目前纤维素合成酶的基因已经通过DNA测序手段检测并得到证实,但在国内外相关学者的研究中,纤维素合成酶各个子单元的功能作用和相对排列位置仍没有确定,合成酶的排列方式和微纤丝的排列均尚未明确。目前采用生物合成方法所制备的纤维素均未明确为天然I型纤维素,说明还有并未明确的合成要素。本人在日本期间具有重组纤维素合成酶ABCD和对纤维素酶,纤维素补充酶构建的经验,原因可能为纤维素在生物合成过程中除纤维素合成酶外,还需要其他物质辅助合成,例如纤维素酶来切断已经合成的纤维素微纤丝,ccp2纤维素辅助酶2来补偿纤维素合成等。如果能将类似辅助酶与纤维素合成酶成功重组于其他载体中,那么就具有合成出I型天然纤维素的可能性。因此,通过展开相关的科研工作,揭示纤维的合成机理,得到木材天然结晶型纤维素合成方法,将对木质材料相关研究的发展,起到重大推动作用。
(3)天然生物质材料构造解析及仿生材料开发研究
天然生物质材料具有来源广,生物相容性强,天然环保等特性,然而在开发利用过程中尚有许多不为人知的功能和结构。如樱花树皮在日本的传统工艺品中被广泛应用,不但具有美丽的花纹还具有普通树皮不具有的韧性,这种特性取决于其特有的细胞构造。本人在日本留学期间参与到树皮构造性能相关科研工作,并在工作后开展相关研究工作。利用生物质材料特有的功能性质,通过研究其构造和功能作用方式,具有开发仿生功能材料的作用