与戈尔、AAK合作加州初创利用微生物生产高性能材料

2024-09-16 21:09:07

　　与戈尔、AAK合作加州初创利用微生物生产高性能材料石油被称之为“黑色的金子”，人一生的吃穿住行都离不开石油化工产品。从日常使用的化妆品、家具、塑料、服饰到火车、汽车以及飞机等等，这些都是石油衍生产品。预计人的一生中在衣食住行等方面大概会用掉 8 吨石油。

　　石油的广泛应用极大便利了人类的社会生活，但对石油不断上升的依赖程度也引起了人们的担忧。一方面，石油是不可再生资源，过度开采会导致资源枯竭；另一方面，提取、精炼和使用石油会排放温室气体造成全球变暖、污染环境等问题。

　　生物技术正在推动全球摆脱对化石燃料和其他不可持续资源的依赖。在过去的十年中，生物基材料出现了无数的创新，从蘑菇皮革到蜘蛛丝再到海藻塑料...

　　近期，生辉 Synbio 注意到一家创新型材料初创公司Checkerspot正在可持续利用自然的力量改变这一切，旨在减少全球对化石燃料等不可再生资源的依赖。

　　这家成立 8 年的加州生物技术公司利用生物学技术构建脱碳解决方案，通过发酵从微藻等微生物中提取油，生产新型高性能材料和可持续产品，包括从衬衫到滑雪板等各种产品。截至目前，该公司累计筹集了超 1 亿美元的资金，还与全球材料巨头戈尔、全球配料公司 AAK 等达成合作。

　　Checkerspot 的两位创始人 Charles Dimmler 和 Scott Franklin 在生物技术领域拥有多年研发和管理经验，他们一直专注于利用生物技术改善多种产品的性能。

　　Charles Dimmler 担任首席执行官，他在生物技术领域从事超十多年管理工作，在新产品开发和营销以及并购和融资领域取得了显著的成功；Scott Franklin 担任首席科学官，他拥有数十年研究和商业化微藻创新的经验。

　　在工作中，两人看到了地球上自然存在的一种新型油——三酯中存在非常有价值的机会。不过，从材料科学角度来看，大规模经济化提取天然存在的新型油还是比较困难的。也因此，这些油迄今为止尚未被充分开发利用。后续，生物技术和工业发酵工艺的发展让规模化生产三酯进一步成为可能。领域内开始尝试通过工程生物技术将微藻相关基因插入微生物中表达，通过模拟这一过程在微生物中生产三酯。

　　微藻是生产柴油第三代来源，也被认为是最有潜力替代石油的生物质资源之一。比方说，微拟球藻可直接将阳光、二氧化碳及氮、磷等简单营养物质转化为三酯。

　　“我们认为，从技术上讲，这一概念不仅仅是一个假设，而是具有实质性的，可以将这一想法变为现实。我们决定推进这一想法成为现实，利用合成生物学技术设计和生产低碳足迹的高性能产品。”

　　2016 年，两人共同成立了Checkerspot，专注于基于微生物工厂开发高性能可持续材料。落地后的公司以伊迪丝棋盘斑蝴蝶（Edith Checkerspot Butterfly）命名，这是一种濒临灭绝的物种，除了适应旧金山湾区特有的蛇纹石花岗岩土壤植物之外，世界上其他任何地方都没有这种蝴蝶。

　　“蝴蝶象征着我们对开发高性能材料生产更好产品以及对环境友好的承诺，产品不仅对当下且对子孙后代都是可持续且环保的。这种自然适应性的概念不仅是公司名称的一部分，也是我们使用替代分子构建模块进行可持续材料研究战略方法的一部分。”

　　上文提到，Checkerspot 是一家在分子水平设计高性能生物基材料的公司，包括设计用于运动器材和服装涂层等消费品的油基高性能生物材料。这些材料是传统石油基聚氨酯的可持续性替代品，传统石油基聚氨酯由化石燃料生产，会对环境产生不利影响。

　　为了制造这些可持续的生物替代品，该公司的方法模拟了藻类在自然界中产生结构油的过程，通过工程化手段优化天然微生物制造这种自然界中发现但以前无法商业化生产的独特结构油。根据官网的介绍，这种方法需要在分子水平探究，他们首先检测微藻基因，筛选出生产脂肪酸和油的特定基因，然后利用合成生物学技术设计微生物工厂，生产新的脂肪酸和油脂，最终针对商业性能进行优化石油替代材料。

　　该公司指出，这种开发高性能材料的方法基于专有的技术平台 WING®，这一平台旨在以合理的价格提供创新材料和成分，具有明确的性能特性和可持续性优势。该平台包括四大基本组件，分别是分子“铸造厂”、材料科学与高分子化学、制造与配方以及消费者参与。

　　具体来说，在分子“铸造厂”，利用生物技术开发了一种可在工业规模的发酵罐中生长的专有微生物，这些微生物可生产具有一致质量和性能的特定化学成分的油；在材料科学与高分子化学过程，化学团队利用分子铸造厂的新型油来生产高性能材料和成分。其在市场上有五种材料类别，以及一个庞大的专有配方库。完成这些步骤后，根据产品应用设定制造程序等等。

　　公开资料显示，这家公司正在生产多款成分，包括海藻油、聚氨酯浇注弹性体、硬质聚氨酯泡沫、纺织饰面材料、SpiralMade®再生材料等等，材料已实现商业化。2019 年，该公司推出了户外品牌 WNDR Alpine，通过将滑雪板等户外休闲产品推向市场来展示其材料和 WING 平台。

　　其产品具有良好的环境效益，Checkerspot®铸造聚氨酯的生物基含量至少为 58%米博体育登录入口，Checkerspot®硬质聚氨酯泡沫的生物基含量至少为 42%；Midori®生物吸湿纺织品的生物基含量接近 100%，相比之下使用这种纺织品可将温室气体排放量减少 9 倍；与其他商品植物油相比，藻油的土地利用效率比豆油高 12 倍，水利用效率比橄榄油高 300 倍。

　　此外，经济效益也可以得到保障。此前，Checkerspot的技术平台在 4 年内将 3 种产品商业化推向市场，产品从开发到商业化平均时间约为 16 个月。

　　凭借高性能材料生产技术平台，该公司也达成了多项合作。2019 年 11 月，其与 Gore-TEX™ 制造商戈尔达成合作开发高性能纺织品；后续，其与 Beyond Surface Technologies 达成合作商业化 miDori®bioWick，共同向全球服装品牌销售；今年 3 月，AAK 宣布与 Checkerspot 合作开发新型可持续海藻油。

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