大数据创造的生物新材料，合成蜘蛛丝正在走进人类的衣住行

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20世纪30年代，化工巨头杜邦公司从石油中提炼合成了一种全新的合成纤维材料——尼龙，这是化学工业划时代的革命性成果。尼龙是由石油中的化学物质组成的，是第一种真正的人造纤维。它被广泛用于服装制作，在某种程度上，它彻底改变了纺织品的外观。

然而，就像硬币的正反面一样，尼龙给我们带来便利的同时，也带来了一系列的环境污染问题。尼龙等合成聚酯纤维含有有毒化学物质，会对水系造成严重污染，甚至污染物或有毒化学物质会流入海洋，破坏海洋生态环境。

因此，服装业也被视为仅次于石油业的世界第二大污染源，其中尼龙等合成纤维面料是最可恶的污染物，快时尚巨头是环境污染的最大贡献者。

“环保”和“时尚”似乎不能共存。

近年来，随着可持续发展理念的发展和环境保护的普及，国际社会加大了对环境保护的力度，各国相继出台了相关的环境保护政策。例如，国际生态纺织品研究和测试协会用于监督纺织品生态的标准OEKO-TEX Standard 100，已经越来越严格和完善。在这种背景下，消费者更喜欢符合环保和可持续发展理念的服装，这在一定程度上给时尚行业和纺织品制造商带来了压力，迫使时尚行业开始寻找更环保的解决方案。

对于环保和时尚共生这一难题，合成生物学似乎可以给出最优解。总部位于日本的新材料公司 Spiber 就是这一领域的先行者，其在 2016 年推出了全球第一款合成蜘蛛丝材料。基于天然蜘蛛丝的灵感，不依赖石油化学原料，Spiber 开发了一种全新的蛋白质材料 —— 利用微生物发酵工艺酿造蛋白质。这种材料号称可以与天然蜘蛛丝性能相媲美。

Brewed Protein 制备流程合成生物学似乎给了环保与时尚共生的问题最好的解决方案。总部位于日本的新材料公司Spiber是这一领域的先驱。它在2016年推出了世界上第一种合成蜘蛛丝材料。Spiber以天然蜘蛛丝为灵感，不依赖石化原料，研发出一种全新的蛋白质材料——微生物发酵蛋白。这种材料号称可以媲美天然蜘蛛丝的性能。wed蛋白的制备工艺

斯皮伯透露，这种合成蜘蛛丝材料的韧性是同尺寸钢材的4倍，弹性与尼龙相当，耐热性好，温度高达300摄氏度。同时，这种材料清洁、无害、可生物降解。

现在，这种合成蜘蛛丝材料已经被用作毛衣、夹克等的原料。用这种蜘蛛丝制成的衣服柔软、耐用、环保、可生物降解，可以兼顾消费者保护环境和时尚消费的需求，实现“环保”和“时尚”的和谐统一。

2019年，Spiber与GOLDWIN合作推出了Moon Parka，这是世界上第一款由合成蜘蛛丝制成的户外夹克，品牌为The North Face。当时，Spiber官方宣布这是世界上第一件由微生物发酵生产的蛋白质材料制成的夹克，引起了时尚界的广泛关注。合成蜘蛛丝掀起下一代材料革命？

Spiber 由日本庆应义塾大学的研究生 Kazuhide Sekiyama 等人创办，他们将日本庆应义塾大学尖端生命科学研究所研发的人工合成蜘蛛丝技术进行产业化落地，目前已经拥有了 14 年制丝历史。

Brewed Protein 蛋白质材料SPI是由日本庆应义塾大学的研究生关山和秀(Kazuhide Sekiyama)创立的。他们将日本庆应义塾大学尖端生命科学研究所开发的合成纤维丝技术产业化。目前已有14年的制丝历史。蛋白质材料

这种合成蜘蛛丝技术并不是直接利用蜘蛛来生产高强度的蛋白质材料，而是利用微生物作为生产工具来生产蛋白质。就像平时酿酒发酵，有些原料被微生物转化成酒精。

基于这一技术，Spiber 开发出了一种新型蛋白质材料 —— Brewed Protein ，这是一种人工合成、非天然、可调控的全新蛋白质材料。那么，这种神奇非天然的蛋白质材料又是如何得来的呢？

Moon Parka 户外冲锋衣基于这一技术，Spiber开发了一种新的蛋白质材料——酿造蛋白质，这是一种合成的、非天然的、可控的新型蛋白质材料。那么，这种神奇又非自然的蛋白质物质是怎么来的呢？月亮皮大衣户外夹克

研究人员首先收集并分析了自然界存在的各种天然蜘蛛丝蛋白的DNA序列，然后利用生物信息学方法和大数据，得到了一个自然界不存在但具有可控性质的蛋白基因。之后，将非天然的新蛋白质基因转入微生物中，可以像酿造啤酒一样为我们发酵合成蜘蛛丝蛋白，然后将这些合成蛋白编织成纤维材料；这种蛋白质材料不仅继承了天然蜘蛛丝的韧性和强度，还保留了纤维的舒适性、耐用性和可持续性。据了解，这是一种非常环保安全的新型合成纤维。

开发这种新型蛋白质材料的Spiber也得到了投资者的认可。根据Crunchbase的数据，Spiber已经完成了14轮融资，日本光纤巨头丰岛是其投资方之一。

这种蛋白质材料可以加工成像丝绸一样光滑的细丝，或者像羊绒一样柔软的细纱来吸汗。此外，酿造蛋白还可加工成动物毛皮或皮革代用品，以及龟甲或类似动物龟甲的树脂。

Wed蛋白材料可以产生类似于丝绸、羊绒甚至动物皮毛的效果，可视为一种全新的替代材料。

WED蛋白最大的亮点在于它的环保效益。由天然纤维原料发酵而成，不再依赖石化为主要原料，不会产生或分解成对环境有害的微塑料。SPI在官方网站上表示，与尼龙等来自石油的人造纤维不同，所有蛋白质纤维都是可再生和可生物降解的。WED蛋白材料对海洋生态的影响较小，还可以减少与使用动物纤维相关的温室气体排放。

斯皮伯说，“Brewed Protein的新型生物可降解材料可以使服装行业摆脱对石化和动物材料的需求，并提供可持续的解决方案。”

SPI还成立了专门的可持续发展团队、可持续材料生产流程和业务结构、内部生物降解性测试功能和环境影响评估系统。

WED蛋白的环保效益使其在可持续发展的时代大放异彩。这种全新的材料能否开启下一代材料革命？Wed蛋白需要经得起市场的考验，得到消费者的认可，其中价格和产能起着重要的作用。

2020年11月，日本运动服装制造商Goldwin推出了一款由酿造蛋白制成的毛衣(The Sweater)，其中酿造蛋白含量约为30%，售价为800美元(5184元人民币)，而Spiber和Goldwin推出的Moon Parka户外夹克售价为15万日元(9368元人民币)。虽然其定价低于成本，但价格仍不“亲民”。

而降低价格的一大路径就是降低合成蜘蛛丝制造成本，这是合成蜘蛛丝面临的最大挑战之一。一家美国的功能性材料研发公司 Bolt Threads 方面曾表示，与使用大肠杆菌相比，使用酵母成本更低。他們希望能将合成蜘蛛丝的成本能与高档羊毛或自然丝绸等高级面料持平。对于消费者来说，价廉物美能吸引更多的消费者，合成蜘蛛丝的价格要与其价值相匹配。如果价格过于昂贵，消费者则更倾向于选择价格更实惠的替代品。

Spiber 泰国工厂降低价格的主要途径之一是降低合成蜘蛛丝的制造成本，这是合成蜘蛛丝面临的最大挑战之一。美国功能材料研发公司Bolt Threads曾表示，使用酵母的成本低于使用大肠杆菌的成本。他们希望合成蜘蛛丝的成本能与高档羊毛或天然丝等高档面料持平。对于消费者来说，价廉物美才能吸引更多的消费者，合成蜘蛛丝的价格也要与其价值相匹配。如果价格太贵，消费者更倾向于选择更实惠的替代品。斯比伯泰国工厂

生产能力是合成蜘蛛丝广泛应用的另一个关键因素，这也是Spiber的首要任务。经过超过15年的研发，Spiber现在正处于量产的过渡期。在内部，Spiber于2019年开始在泰国罗勇建设新工厂。这家工厂的面积是其日本总部试点工厂的100倍。预计2021年正式投产并实现商业化生产，将负责蛋白质的发酵和提纯，预计年产量可达数百万吨。Spiber media发言人Ayana Nakajima表示，泰国工厂有望将酿造蛋白原料的产量提高100倍。

对外，Spiber牵手美国食品加工巨头ADM(Archer Daniels Midland)。Spiber将充分利用ADM现有的工厂和发酵技术的深厚积累，最终将产能提升1000倍。2020年底，Spiber为其与ADM的联合项目——在美国爱荷华州建立大型酿造蛋白聚合物生产工厂，完成了新一轮250亿日元的融资。

SPI还与日本时装设计师品牌Sacai和高清设计师品牌Yuima中里崇宏合作。(注:Sacai是日本中生代最好的设计师品牌)

通过与许多设计师和顶级公司的合作，Spiber正在将蛋白质生物材料推向一个新的发展阶段。多领域应用潜力

Spiber的首席执行官兼创始人Kazuhide Sekiyama曾在TEDxTokyo上指出，化学纤维几乎用于我们周围的一切，支撑着我们的生活。然而，如果有一天石油被耗尽，我们将失去生产纤维的资源。那我们该怎么办？我们认为，发明与化学纤维性能相同甚至更高的蜘蛛丝将是一项真正的创新。这样的蜘蛛丝可以用在很多产品上，可能会改变世界。

可以说，Spiber进行了一次全新的生物材料在蛋白质方面的产业化落地和应用。Kazuhide Sekiyama认为，这种蛋白质材料在时尚产业之外的应用潜力巨大，包括汽车制造、医药等领域，例如，它可以用作车辆的轻质部件、建筑材料和人造头发。他说:“目前，我们的优先领域是服装和汽车...但是，我们正在通过各种方式与几十家企业进行联合研究。”

不止于服饰， Spiber 一直在探索将这种可持续发展的新型材料应用于多种场景。

Spiber 和GOLDWIN共同开发的滑板材料不仅仅是服装，Spiber一直在探索如何将这种可持续的新材料应用到各种场景中。斯皮伯和戈德温联合开发的滑板材料

Brewed Protein 在高性能户外装备场景的应用正是迄今吸引最多关注的领域。2019 年 2 月，Spiber 和 GOLDWIN 宣布共同研发一种可用于滑板和长板的新型竹子材料和 Brewed Protein 复合材料。

雷克萨斯Kinetic 概念车座椅Wed蛋白在高性能户外设备场景中的应用是目前最受关注的领域。2019年2月，Spiber和GOLDWIN宣布联合研发一种新的竹子材料和酿造蛋白质复合材料，可用于滑板和长板。雷克萨斯动能概念车座椅

基于在蛋白质方面的技术积累，Spiber于2019年3月与生发品牌Aderans达成合作，共同研发最新的假发材料，预计两年内实现商业化。

2016年，Spiber的合成蜘蛛丝材料已经被用于雷克萨斯Kinetic概念车的座椅上。汽车座椅在当年的巴黎车展上首次独立展出。椅架的“内饰”包括蛛网图案的网状结构，网的丝线从靠背中心呈放射状散开，网兜紧贴身体，分散负荷；靠背采用合成蜘蛛丝酿造蛋白材料，更有弹性。

但是，合成蜘蛛丝并不是唯一的替代新材料，合成生物学为新材料的研发提供了更多的可能性。现在，一些研究人员正在探索利用真菌菌丝体合成类皮革材料，生产皮包、服装、纸张和绝缘泡沫材料；Bolt Thread还开发了多种新型合成材料，包括菌丝体合成材料、合成蜘蛛丝等环保材料。这些替代材料既满足了消费者的环保需求，又满足了皮衣和配饰的消费需求。(摘自深度科技)(编辑/唐珂)