厌氧合成生物学通过改造厌氧微生物的代谢网络，实现绿色能源生产、污染物降解、高价值化合物合成等重大需求，其发展高度依赖对气体微环境的精准调控能力。传统厌氧培养设备存在气体控制精度低、环境稳定性差、操作复杂等缺陷，制约了厌氧微生物代谢机制研究与工程菌株开发。博清生物科技（南京）有限公司研发的三气培养箱基于进口PT100传感器与闭环控制技术，实现O₂（0~21%）、CO₂（0~20%）、N₂（平衡气）的独立可编程调节，配合304不锈钢密封内胆与HEPA过滤系统，构建了低氧波动（±0.2%）、低污染风险的厌氧培养环境。该设备在环境工程、生物医药、微生物组学等交叉学科的应用，正推动厌氧合成生物学从实验室基础研究向产业化应用跨越。
一、博清生物三气培养箱核心技术特性
（一）多气体精准调控系统
设备采用直接加热与气体对流均衡设计，支持厌氧（O₂＜0.5%）、缺氧（O₂ 0.5~2%）及动态气体梯度模拟（如O₂从21%降至0%的厌氧转化过程）。其7寸触摸屏可实时显示并记录气体浓度、温度、湿度参数，数据支持Excel/CSV格式导出，为代谢机制研究提供量化分析基础。针对严格厌氧菌（如产甲烷菌、拟杆菌属）培养需求，O₂浓度可稳定控制在0.1%以下，配合5~10% CO₂浓度调节，模拟肠道、深海等自然厌氧生境。
（二）低干扰培养环境构建
箱体采用硅胶密封门体与独立控制系统，箱门开启时自动停止空气循环，减少气体流失与外界污染；半圆角内胆设计无清洁死角，配合紫外灭菌功能，有效降低杂菌污染风险（污染率＜0.1%）。在长期培养实验中（如30天菌株驯化），温度波动≤±0.1℃，CO₂浓度稳定性±0.1%，保障厌氧微生物代谢活性的一致性。
（三）多场景适配能力
设备提供80L、160L、200L三种容积选项，功率范围400~700W，适配从菌株筛选（微量培养）到工艺优化（中量发酵）的全流程研究。其可编程控制功能支持“好氧-缺氧-厌氧”交替环境模拟，满足生物脱氮除磷、污染物梯度降解等复杂实验需求。
二、交叉学科融合应用与案例
（一）环境工程×厌氧合成生物学：难降解污染物治理
工业废水中的苯酚、抗生素等难降解污染物，传统工艺降解率通常低于40%。利用博清生物三气培养箱构建“低O₂（1%）+高CO₂（8%）”模拟体系，对接种自化工园区废水的活性污泥进行驯化，通过梯度气体实验（O₂ 0.5%~3%）筛选耐毒菌株。结果显示，经2周驯化的菌株对苯酚（COD≈2000mg/L）降解率提升至85%，最优工艺参数确定为O₂ 1.5%、CO₂ 5%。在制药废水处理中，该设备通过模拟厌氧段环境（O₂ 0.2%、CO₂ 5%、N₂ 94.8%），优化产甲烷菌代谢条件，使甲烷产率从0.15m³/kg COD提升至0.28m³/kg COD，工艺效率提升87%。
（二）微生物组学×医学：厌氧菌群功能解析
肠道菌群中的拟杆菌属等严格厌氧菌，其体外培养需严格厌氧环境。博清生物三气培养箱通过调节O₂＜0.1%、CO₂ 5%、N₂ 95%的气体比例，成功实现拟杆菌属的体外稳定培养，为肠道微生物组学研究提供纯净菌株资源。在粪菌移植研究中，利用该设备构建厌氧保藏体系（O₂ 0.3%、CO₂ 3%），使功能菌群保藏期从3个月延长至1年，移植后肠道菌群定植率提升40%。
（三）合成代谢工程×生物制造：厌氧产物合成优化
产氢产甲烷菌的代谢调控是生物能源领域的研究热点。通过博清生物三气培养箱精准控制厌氧环境（O₂ 0.2%、CO₂ 4%），结合代谢工程改造，优化产甲烷菌的乙酸代谢通路，使甲烷产量提升32%。在厌氧发酵生产丁醇的研究中，设备通过动态调节O₂浓度（0.1%~0.5%），抑制副产物乙酸生成，丁醇转化率从65%提升至82%，验证了气体微环境对厌氧合成代谢的调控作用。
（四）环境修复×极端微生物学：极端厌氧环境模拟
垃圾填埋场、深海沉积物等极端厌氧环境中的功能微生物，具有独特的代谢潜力。博清生物三气培养箱可模拟高CO₂（10%）、低O₂（0.1%）的极端气体环境，研究微生物适应性机制。在电子废弃物污染场地修复中，利用该设备筛选出耐重金属 - 有机污染物复合胁迫的厌氧菌株，构建复合菌群修复系统，使土壤中多环芳烃降解率提升58%，重金属（Cd²⁺）固化率达72%。
三、挑战与未来展望
当前厌氧合成生物学研究仍面临设备成本较高、多参数协同调控机制不明确、实验室成果向产业化转化难等问题。博清生物三气培养箱需进一步优化：（1）开发多气体-温度-湿度协同控制算法，提升复杂代谢网络调控精度；（2）拓展微型化与高通量型号，降低科研机构使用门槛；（3）构建厌氧合成生物学实验数据库，实现设备参数与菌株代谢特性的智能匹配。
未来，随着设备与人工智能、微流控技术的深度融合，博清生物科技（南京）有限公司研发的三气培养箱有望在厌氧微生物基因组编辑、极端环境生物修复、厌氧疫苗生产等前沿领域实现更大突破，为“双碳”目标下的绿色生物制造提供核心装备支撑。
