經(jīng)常了解黑科技的朋友們,想必早已對(duì)Moon Parka耳熟能詳了,它是一款羽絨夾克,由研制人造蜘蛛絲材料的Spiber公司與The North Face合作研發(fā)。隨便百度上一搜,就會(huì)發(fā)現(xiàn)不論何時(shí)發(fā)布的帖子,上面都有這么一句話:該成衣預(yù)計(jì)將于明年發(fā)售,價(jià)格尚未透露。 同樣利用蛛絲黑科技的不止The North Face一家,還有Adidas和Patagonia。目前Adidas正與另一家研制人造蛛絲的公司AMSilk合作,打算利用這項(xiàng)技術(shù)在今年年底推出一款可生物降解的環(huán)保跑鞋。
Adidas蛛絲跑鞋 圖片來(lái)源:C&EN
雖然這些令人興奮的高科技產(chǎn)品至今沒(méi)有走出實(shí)驗(yàn)室,但鑒于蛛絲本身的優(yōu)良特性及研發(fā)團(tuán)隊(duì)對(duì)其性質(zhì)的不斷推進(jìn),很多公司對(duì)其未來(lái)的用途也相當(dāng)期待。從蛛絲本身的角度看,其特性可以堪稱(chēng)完美:1.由可再生材料制備;2.防水、可被生物降解;3.強(qiáng)韌、有彈性。但科研工作者仍然致力于優(yōu)化其性能,比如:提高產(chǎn)量、拓展應(yīng)用范圍,讓它變得更完美。下面就簡(jiǎn)要介紹下幾家蛛絲研發(fā)的機(jī)構(gòu)的生產(chǎn)狀況。
Bolt Threads
加利福尼亞的Bolt Threads 公司是一家極度引人注目的蛛絲開(kāi)發(fā)商,他們利用基因重組的方法對(duì)酵母進(jìn)行改造,使其含有蛛絲基因,最終通過(guò)發(fā)酵的方法獲得大量蛛絲蛋白。該項(xiàng)目剛一落地時(shí)就獲得4000萬(wàn)美元的投資,隨后又在去年融得了5000萬(wàn)美元,用以擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模。該公司生產(chǎn)規(guī)模正從實(shí)驗(yàn)室逐漸擴(kuò)大到商業(yè)生產(chǎn),而且已經(jīng)與三個(gè)客戶開(kāi)展了合作,其中就包括制造業(yè)巨頭Patagonia。
Bolt公司在2015年,就宣稱(chēng)將在2016年夏天宣布商業(yè)蛛絲紡絲工藝,然而據(jù)公布時(shí)間已經(jīng)過(guò)去了9個(gè)多月,大家卻什么都沒(méi)有看到,甚至連個(gè)推遲的解釋都沒(méi)有。
盡管Bolt公司目前還沒(méi)有商業(yè)化產(chǎn)品,但業(yè)界非??春?。Bolt公司說(shuō):“我們非常期待能在紡織界,引領(lǐng)一個(gè)兼具時(shí)尚與實(shí)用的風(fēng)潮?!?nbsp;
Spiber
日本的Spiber公司,同樣是利用發(fā)酵手段獲得蛛絲蛋白,與上面Bolt不同的是,Spiber利用工程菌是大腸桿菌。Spiber與Goldwin 、The North Face公司合作,原本打算在2016年底推出第一款產(chǎn)品——Moon Parka羽絨夾克,預(yù)計(jì)售價(jià)1000美元。但計(jì)劃沒(méi)有變化快,該產(chǎn)品至今還沒(méi)能與消費(fèi)者見(jiàn)面。同Bolt公司一樣,該公司也沒(méi)有給出推遲的原因。
市場(chǎng)研究公司Lux Research的生物基材料主管分析師Victor Oh認(rèn)為,盡管Spiber公司將很快有一批產(chǎn)品面世,但他仍對(duì)Moon Parkas的產(chǎn)量持保留意見(jiàn)。因?yàn)橹虢z材料決定了Moon Parkas將會(huì)是一款價(jià)格較高的產(chǎn)品,想讓它和市場(chǎng)上的常規(guī)紡織品競(jìng)爭(zhēng),蜘蛛絲開(kāi)發(fā)商必須將蛛絲成本降到10美元/公斤以下。而Spiber公司給出的市場(chǎng)指導(dǎo)價(jià)是20-30美元/公斤。
猶他州立大學(xué)的生物教授Randy Lewis,在蛛絲領(lǐng)域非常有話語(yǔ)權(quán),他認(rèn)為蛛絲和尼龍等人造纖維根本沒(méi)有可比性,Randy Lewis說(shuō):“即使完美的發(fā)酵和凈化的過(guò)程,也不會(huì)讓蜘蛛絲成本降到每公斤10到15美元。這是不可能做到的?!?nbsp;
Moon Parka羽絨夾克 圖片來(lái)源:C&EN
AMSilk
德國(guó)的AMSilk創(chuàng)辦于2014年,是一家為化妝品行業(yè)提供蛛絲蛋白的公司,起初不提供蛛絲紡織物。拜羅伊特大學(xué)的生物材料學(xué)教授Thomas Scheibel為其提供技術(shù)支持。自從該公司改進(jìn)了紡織技術(shù),他們便將目光放在了可降解鞋上。 去年,該公司宣布計(jì)劃與服裝巨頭Adidas合作制造跑鞋。
該公司的CEO Jens Klein 說(shuō),AMSilk的銷(xiāo)售額正以每年30%的速度增長(zhǎng),重要合同也在有序進(jìn)行中。在化妝品領(lǐng)域,蛛絲蛋白具有透氣,保護(hù)皮膚及抗皺功效。AMSilk的蜘蛛絲蛋白已經(jīng)用在的20多種市售化妝品中,Klein補(bǔ)充說(shuō)。
在化妝品領(lǐng)域AMSilk一次只需要為購(gòu)貨方提供幾千克的蛛絲蛋白就夠了,但與Adidas將是一個(gè)大體量的合作,想要保證成百上千的鞋能按期生產(chǎn),就要保證噸級(jí)的蛛絲生產(chǎn)水平,Klein稱(chēng)他們已經(jīng)準(zhǔn)備好了。
Adidas選擇將蛛絲用于鞋上主要是因?yàn)樗煽稍偕牧现苽洌夷鼙簧锝到?。Klein說(shuō):“該鞋將以溢價(jià)銷(xiāo)售,但不超過(guò)高級(jí)運(yùn)動(dòng)鞋市場(chǎng)的價(jià)格?!?/p>
除了服裝領(lǐng)域外,AMSilk也一直關(guān)注其在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域上的應(yīng)用。該公司歷時(shí)兩年半,驗(yàn)證蛛絲在人體內(nèi)的安全性。蛛絲蛋白薄膜雖然沒(méi)有殺菌作用,但它可以抑制細(xì)菌繁殖。單單這一點(diǎn)就足以讓它在衣物中大放異彩,比如一些貼身衣物。(說(shuō)到這小編不禁想起了萬(wàn)能的竹纖維,具有抗菌、除臭、抗紅外線的奇效,商人的思路果真是一致的)
AMSilk也使用生物學(xué)技術(shù)進(jìn)行蛛絲生產(chǎn)。圖片來(lái)源:youtube
Randy Lewis實(shí)驗(yàn)室
猶他州立大學(xué)的Lewis教授實(shí)驗(yàn)室正在研究蛛絲蛋白在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用,例如縫合線,人工韌帶,以及敷布。
他開(kāi)發(fā)了一系列能產(chǎn)生蛛絲的寄主,包括大腸桿菌、山羊、蠶和苜蓿。他說(shuō):“我們現(xiàn)在能大規(guī)模生產(chǎn),因此可以實(shí)現(xiàn)原型開(kāi)發(fā)。同時(shí)我們也正在與公司合作?!?/p>
猶他州立大學(xué)Randy Lewis實(shí)驗(yàn)室的化學(xué)家們對(duì)蛛絲蛋白纖維進(jìn)行電紡絲 圖片來(lái)源:猶他州立大學(xué)
當(dāng)然Lewis教授也非常坦然的承認(rèn)一些問(wèn)題,比如:如何讓蛛絲蛋白在純化時(shí)能兼顧效率與成本。目前該實(shí)驗(yàn)室有500L的發(fā)酵罐可以讓大腸桿在里面繁殖并分泌蛛絲蛋白,他預(yù)計(jì)夏天蛛絲蛋白產(chǎn)量就能達(dá)到每周1kg,他指出“這個(gè)體量對(duì)于大多數(shù)研究模型,都?jí)蛴昧恕!敝劣跁?huì)讓哪種產(chǎn)品商業(yè)化,Lewis也有自己的考量。例如在醫(yī)療領(lǐng)域,每位患者為了治療導(dǎo)管引起的細(xì)菌感染大概要花1300美元,鑒于蛛絲良好的抗菌作用,Lewis認(rèn)為以后可以把它用作導(dǎo)管涂層,這樣能為患者省下一筆不小的費(fèi)用。他們也正與一些小的科技公司合作,進(jìn)行導(dǎo)管研發(fā)。
除了大腸桿菌,該實(shí)驗(yàn)室在轉(zhuǎn)基因山羊羊奶中也能提取出蛛絲蛋白。產(chǎn)奶量最高的山羊大約每天產(chǎn)8L,每升大約能提取出2g蛛絲蛋白。Lewis教授說(shuō):“蛋白純化流程非常簡(jiǎn)單,因此能實(shí)現(xiàn)大規(guī)模量產(chǎn)。我們計(jì)劃在一年內(nèi),從產(chǎn)奶量最高的8-10頭山羊中克隆出100頭?!?/p>
Kraig Biolabs
印第安納州Kraig實(shí)驗(yàn)室主要是通過(guò)轉(zhuǎn)基因蠶分泌蛛絲蛋白,但目前還是蠶絲蛋白和蛛絲蛋白的混合體。對(duì)于Kraig實(shí)驗(yàn)室蛛絲量產(chǎn)的關(guān)鍵是桑樹(shù)是否夠用,不然蠶寶寶沒(méi)得吃,就要罷工了。該公司說(shuō),他們將很快在德克薩斯州新收購(gòu)的地方種2000棵桑樹(shù)。 目前他們已經(jīng)在印第安納州有一個(gè)約1/10的大小地方,足以生產(chǎn)為軍隊(duì)提供測(cè)試材料的彈道服裝。 然而,他們的長(zhǎng)遠(yuǎn)計(jì)劃是在越南生產(chǎn),因?yàn)槟堑男Q產(chǎn)業(yè)非常成熟。
該公司的創(chuàng)始人兼CEO Kim K. Thompson說(shuō),目前通過(guò)一些技術(shù)手段已經(jīng)提高了其蜘蛛絲與蠕蟲(chóng)絲的比率。但他的最終目標(biāo)是產(chǎn)生純蛛絲。
Kraig Biolabs官方網(wǎng)站的截圖,來(lái)源:http://www.kraiglabs.com/
寫(xiě)在最后
公司在推進(jìn)蛛絲生產(chǎn)的進(jìn)度中雖然時(shí)快時(shí)慢,但實(shí)驗(yàn)室的研究成果將會(huì)擴(kuò)大未來(lái)的應(yīng)用。
瑞典的卡羅琳斯卡學(xué)院最近發(fā)布的一項(xiàng)研究表明:合成蛛絲如果以蜘蛛紡紗腺的方式進(jìn)行加工,其纖維的強(qiáng)度可以顯著增強(qiáng)(Nat. Chem. Biol. 2017, DOI: 10.1038/nchembio.2269)。
英國(guó)諾丁漢大學(xué)醫(yī)學(xué)和生物化學(xué)教授Neil R. Thomas團(tuán)隊(duì)的一名博士生David Harvey研究發(fā)現(xiàn):有機(jī)配體與蛛絲綴合,可賦予其抗生素及熒光性質(zhì)(Adv. Mater.2016, DOI: 10.1002/adma.201604245)。Thomas說(shuō),在臨床試驗(yàn)(比如糖尿病潰瘍)結(jié)束后四五年內(nèi),商業(yè)化的蛛絲抗生素敷料也許就能與大家見(jiàn)面了。目前,很多蛛絲生產(chǎn)商都表示對(duì)Harvey的研究成果很感興趣,并期待開(kāi)展技術(shù)合作。
對(duì)于蛛絲廠商來(lái)說(shuō),探索新功能是他們能否長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展的關(guān)鍵因素。但在此之前,他們必須要克服發(fā)展初期遇到的種種問(wèn)題,最實(shí)際的就是讓Adidas的環(huán)保運(yùn)動(dòng)鞋和Moon Parka從實(shí)驗(yàn)室走進(jìn)千家萬(wàn)戶,讓普通大眾真正地感受到蜘蛛絲帶來(lái)的服裝革命!
參考:
http://cen.acs.org/articles/95/i8/Delivering-spider-silks-promise.html
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