发展具有闭环循环特性的高分子材料，并能够实现从单体 - 聚合物 - 单体多次循环，从而降低材料全生命周期的碳排放和更高级的可持续发展。在众多的生物高分子中，聚（4- 羟基丁酸酯）（P4HB）是新一代医疗用聚羟基脂肪酸酯（PHA）材料，P4HB 在体内具有合适的降解速率，降解产物在体内代谢速率快，不会造成酸性物质的积累，从而避免了非细菌性炎症的发生。由于单体结构热稳定性好，P4HB在加热或催化剂存在的情况下，可以定量解聚得到 γ- 丁内酯（γ-ByL）单体，从而成功构建 “ 单体 - 聚合物 - 单体 ” 的闭合循环，是一种理想的可循环高分子材料。我们利用有机磷腈碱和脲构筑的二元催化体系催化 vBL 的开环聚合，成功制备得到高分子量的 P4HB（Mn = 80.4 kDa）。得到的 P4HB 表现出很好的力学性质（断裂强度 40.4 ± 1.6 MPa，断裂伸长率 858 ± 79%），与微生物发酵法得到的 P4HB 力学性质相近，为化学合成法制备的P4HB在可吸收手术缝合线、组织工程支架等方面的实际应用奠定了基础。我们得到分子量和末端官能团可调控的 P4HB 生物塑料，并基于 P4HB 预聚物开发具有可控解聚性质的聚氨酯。此外，我们还建立一套 300L 聚合反应装置，实现了 P4HB 的稳定、批量化生产，为其工业应用建立成熟工艺路线。

传统的生物制造以模式微生物为主，具有发酵技术成熟，分子改造技术成熟，但易染菌、能耗高、产率低、过程控制复杂等特点，其生产化工产品的竞争力不如化学工业。为突破传统生物制造的瓶颈，嗜盐菌等极端微生物近 10 年快速发展成为底盘细胞，成为开放无灭菌以及可以连续发酵的“下一代工业生物技术”。嗜盐微生物是在高渗透压环境中具备正常生长能力的极端微生物，近年来，嗜盐菌的分子生物学工具种类不断增加，使得其改造和工程化发展迅速，已经完成了多种聚羟基脂肪酸酯（PHA）和小分子化合物的生物合成，包括形态学工程改造带来的下游产物回收的便利。基于嗜盐菌底盘细胞的“下一代工业生物技术”具有基因可编辑性、节能节水、无需灭菌、可连续发酵、设备和操作简单以及一个底盘，多种产物等优点，合成生物学武装的嗜盐菌打开了新型生物制造的一扇新窗口，多种 PHA 的应用场景也被开发出来了。

由于传统塑料垃圾长期掩埋地下难以降解，严重污染了土壤；而采取焚烧处理方式，则会产生有害烟尘和有毒气体，同样严重污染环境。聚乳酸（PLA）等脂肪族聚酯作为一类重要的可降解高分子材料，在替代传统石油化工基塑料材料方面具有重大意义，得到了广泛的应用，其独特的化学回收性和升级回收性也极大推动了塑料回收和升级再造，而其优异的生物相容性也极大地促进了生物医学领域的发展。本团队聚焦聚乳酸这一关键可降解聚合物，构建了手性聚合化学 - 手性聚合工程 - 手性聚合物应用的系统研究模式，在手性聚合领域形成了特色研究方向。在设计合成高旋光纯度的聚乳酸过程中，提出了“分子内多核协同 ” 催化、“ 无机纳米粒子表面经基直接引发手性单体开环聚合 ” 等创新思想。并发明了具有静态混合功能的塔式连续聚合反应器，解决了本体聚合过程中高黏度体系的传质传热问题，使反应条件更加温和，产品品质更加稳定。基于多年的技术储备，中国科学院长春应化所与浙江海正集团强强联合成立浙江海正生物材料股份有限公司，是一家专注于聚乳酸研发、生产及销售的高新技术企业，其因 1.5万吨生产线成为世界上第二大和国内第一大聚乳酸生产厂家，并在 2022 年在上海证券交易所科创板成功上市。