技术商业化亮点
AMSilk
核心技术价值
AMSilk基于合成生物学的角度，通过蛛丝蛋白基因植入到大肠杆菌中进行表达来生成高性能生物技术材料，并且这种材料具有其基于天然产品的独特功能特性，可以以多种方式应用于不同领域的产品，包括医疗或技术产品以及化妆品成分，并根据不同行业和应用的需求选择最合适的功能特性
产业痛点锚定
1) 现有的聚合物纤维形成方法通常对蛋白质或细胞等生物材料的参与要求十分苛刻，涉及温度、压力或化学品和溶剂等多种使用条件，操作方式更为复杂且难以控制
2) 目前纤维产品通常设计为具有一种特性，例如强度，弹性或重量。然而，结合所有这些属性是非常困难的，但AMSilk的丝绸聚合物可以呈现多种的作用形式，拥有优良的抗压性、延展性、轻量等
应用场景选择
在航天领域，AMSilk早在2018年就与空客公司达成合作，将生物钢纤维应用于飞机制造；在生物纺织领域，也完成了高性能运动服装等产品的开发应用；在医疗护理领域，AMSilk的丝蛋白可以作为涂层应用于植入物或手术网等医疗设备上，或以凝胶或喷雾形式用于伤口护理和医疗皮肤护理等多种应用；在化妆美容领域，奇华顿宣布已达成收购德国AMSilk GmbH化妆品业务的协议。AMSilk提供一系列在化妆品领域具有独特功能特性的高性能生物性多肽。这些纯素食生物聚合物在护发和皮肤护理等领域中提供广泛的应用，并具有如丝触感、抗污染及保护头发颜色的优势
总之，基于AMSilk的丝绸聚合物具有可持续性，性能和生物相容性的独特组合，所有产品都可以根据需要在不同的监管环境中制造，从技术级到化妆品级、食品级和医疗级
市场探索进程
AMSilk目前正和开发制造生物基解决方案的BRAIN Biotech AG达成战略合作，通过结合BRAIN Biotech和AMSilk专有技术和研发资源，进一步优化结构蛋白的特定特性，用于纺织领域的各种高性能应用领域
国内借鉴意义
1) AMSilk多次与行业内的龙头企业开展业务合作，既凸显了其专利技术的应用潜力，又验证自身技术和产品的市场可行性，同时提升企业在行业中的声量与认可度
2) AMSilk依托于生物钢纤维的生物相容性，全力发展了多元化的商业模式，实现了跨行业生产经营多种多样的产品或业务，扩大了企业的生产经营范围和市场范围，并保证了企业的长期生存与发展
蚕丝是一种由各种物种自然产生的神奇材料，例如蚕蛾和蚕（鳞翅目）、蜜蜂、黄蜂和蚂蚁（膜翅目）和蜘蛛（节肢动物）。每个物种的丝都有自己独特的属性。例如，来自蚕丝蛾的真丝因其重量轻，触感柔软和外观豪华而非常适合时尚纺织品；来自蜘蛛的真丝，具有更高的韧性和拉伸强度，以及更好的耐化学性。这些特性具有自然界无与伦比的机械性能，从而胜过现代技术生产的许多合成纤维。但由于蜘蛛丝的生产仅是手工的，收集蜘蛛丝需要无痛地固定蜘蛛，然后小心地从腹部拉出细丝，然后将其绕在卷轴上。实现蜘蛛丝的商业化生产一直是一个挑战，主要是因为蜘蛛的习性与蚕不同，它们在狭窄的环境条件下容易变得具有侵略性并相互破坏，因此难以耕种结网。但是蜘蛛丝作为材料又在纺织市场上具有非常多的优势，因此许多专家正在寻找新的生物技术，以生物合成的方式生产蜘蛛丝。
图源：AMSilk官网
AMSilk公司开发了一项通过利用基于合成生物学的大肠杆菌生产蜘蛛丝蛋白的工艺，来商业化蜘蛛丝的生产。所需的蜘蛛基因被植入细菌中，放在发酵罐中生长。然后将生长出的蛋白质纺丝制成丝纤维。并于2015年完成含有100%基于天然蜘蛛丝蛋白的生物钢纤维(Biosteel)的工业化规模生产，随着生物钢纤维的商业覆盖，其年产量从40吨也不断地增加至上万吨。生物钢这个名字的起源与蜘蛛拖曳线的强度，其强度比钢还要强上2%，而且十分轻巧，可生物降解还节省资源。生物钢纤维的研发旨在为未来提供动物源性材料的替代品，并取代通常在农产工业单一栽培中生产的自然资源，从而保护生物的多样性和生态环保的可持续性。此外，AMSilk还是世界上第一家为纺织、医疗和消费品行业提供更可持续应用的创新生物材料的工业供应商，而且其丝绸聚合物技术平台还为其它行业提供了广泛的产品创新应用。
AMSilk以大肠杆菌为底盘高效合成高性能、高可靠性蜘蛛丝蛋白
蜘蛛丝可被视为未来聚合物设计的基准，不仅因为其卓越的性能，而且因为它们可以在现实环境温度和压力下以经济和环保的方式从水性溶液中生产。然而，主要障碍仍然是我们匹配原生丝绸纤维生产过程的能力。AMSilk特此通过合成生物学的方式为蜘蛛丝蛋白的大规模生产提供理想的系统。
图源：AMSilk官网
■ 合成生物与纤维材料-从天然蛋白质到工业产品
Araneus吊斗丝（ADF-3和ADF-4）是蜘蛛丝吊索蛋白的两种主要成分的功能和相互作用的重要基础，对于从重组蛋白纺丝线和生产新一代纤维材料至关重要。AMSilk扫描蜘蛛丝基因组，根据各个行业和应用的需求选择最合适的基因。因此，其生物基的多种优势可以适应各种细分市场的需求。具体产品的优势是根据特定要求量身定制的，确保性能与环境影响之间的最佳关系。AMSilk提供了一种用于蜘蛛丝吊索蛋白的新型表达系统，即在大肠杆菌中的表达。并且，研究表明这些蛋白质基因在大肠杆菌中的表达要优于在其他细胞中的表达，这种改进同样也影响蜘蛛丝的质量，即机械性能和产率等。另外，大肠杆菌表达系统产生的蛋白质易被糖基化，从而成为微生物降解的靶标，而在医学领域，当丝蛋白用于体内使用时，这种特性尤其适用于缝合材料和伤口闭合。
图源：AMSilk官网
自从AMSilk开始生物发酵生产生物钢纤维，产量从每年40吨逐渐提升至1万吨，AMSilk也与许多来自不同行业的伙伴建立了合作关系。随着AMSilk的发展以及生物钢纤维的需求量上涨，基于其可扩展的生物技术平台和一流的专利技术组合，AMSilk将产能扩大到每年2万吨以上，并扩大了其在欧洲以外的生产网络，逐步让智能生物技术材料成为人们日常生活的一部分。
■ 纺丝纤维的提取
为了实现商业上可行的工艺来大规模生产蜘蛛丝蛋白。ADMSilk通过细菌发酵生产重组蜘蛛丝蛋白，而接下来重要的一步，便是从这些蛋白质的水溶液中抽取纤维。通常，原液是pH为4.0-12.0的水溶液，有机物或离液剂（w/v）低于40%。原液溶液不含任何有机溶剂或离液剂，但可以包括添加剂以增强溶液的保存、稳定性或可操作性。除蛋白质单体外，原液还可能含有高阶聚集体，包括二聚体、三聚体和四聚体等。
研究表明，低蛋白质浓度（10-20mg/ml eADF3和eADF4）的人造纺丝涂料的表面张力远大于粘度效应，因此，从这些低蛋白质浓度溶液中形成纤维是不可能的，并且增加蛋白质浓度会增加溶液的剪切粘度，使得具有非常高剪切粘度的流体的可加工性相当差。只有具有非常高蛋白质浓度（-200mg/ml）的重组蜘蛛丝蛋白溶液才允许纤维形成。但AMSilk发现，使用非常低浓度的聚合物和/或非常低浓度的伸长粘度增强剂有助于从纺丝溶液中纺丝纤维，并且这样不会增加溶液的剪切粘度，还提高了流体的加工性能。该方法仅需要非常低浓度的丝多肽，起始浓度低至0.15mg/ml。此外，所述增强剂的低浓度一方面足以增加溶液的伸长粘度，另一方面不也会显著增加溶液的剪切粘度，从而改善纤维的生成。该方法具有较低的技术障碍，能够在环境或接近环境条件下直接从丝多肽溶液中提取纤维。
■ AMSilk生物聚合物的优异拉伸强度、延展性和韧性等特性来源
AMSilk高性能生物聚合物不仅仅以生物钢纤维的形式存在，还有丝珠（微粒）和丝凝胶（水凝胶）。这些生物质材料目前广泛应用于医疗技术产品的涂料、纺织工业和化妆品的成分，在不同的产品应用中，其生物聚合物也表现不同的功能特性或包含多种功能特性。
图源：AMSilk官网
人造生物聚合物包含形成交叉三维结构的重复序列。而生物聚合物中重复序列的基序通常具有最多30个氨基酸的长度，AMSilk的生物聚合物的重复基序基于48个氨基酸的长度（以及其最多10个氨基酸的变异。根据AMSilkd的研究发现基于这种不寻常的48-氨基酸基序的生物聚合物具有优异的拉伸强度、延展性和韧性。并且，AMSilk的生物聚合物在溶液中表现出优异的稳定性，并且易于组装成多种结构，使其能够用于许多应用。例如，当该生物聚合物用于例如化妆品制剂时，进一步的有利性质是水合和软化效果。该生物聚合物可以重组生产，这确保了通过纯化任何天然存在的生物聚合物无法实现的优越的均一性和单分散性。此外，生物聚合物是可生物降解的，可用于堆肥，也是生物相容的，这意味着该聚合物无毒且不会诱变的，也不会引起或仅引起最小的炎症反应。
AMSilk利用首创技术实现生物纺织、航空工业、医疗健康、化妆护肤等多赛道商业化合作及跨界市场布局
AMSilk拥有的技术能够在现有行业向资源节约型经济转型中发挥重要作用，也使AMSilk有机会与来自不同行业的许多合作伙伴达成跨领域合作。并且AMSilk的丝绸产品由长链丝蛋白组成，而它们所具有在表面自组织和涂层的特性使得智能生物技术材料的多重优势可以适应各个细分市场的需求。
图源：AMSilk官网
■ 制鞋业:纯素丝绸鞋面
与阿迪达斯一起，AMSilk生产了运动鞋原型Futurecraft Biofabrics。这款鞋的鞋面材料由100%生物钢纤维制成。该材料结合了对高性能至关重要的独特性能。该产品更轻，透气，可生物降解。
■ 飞机结构:减轻重量和节省燃料
近年来，航空航天工业已经减少了制造机身或机翼的金属使用量。相反，它越来越多地使用碳纤维复合材料。这样做的主要原因是为了减轻飞机的重量和节省燃料。这种新型复合材料采用AMSilk的Biosteel®纤维技术，可实现轻量化结构。因此，该材料具有柔韧性，能够更好地承受重复载荷，如冲击。
■ 手表行业:Neu表带与AMSilk纯素丝绸
AMSilk与一家瑞士豪华手表制造商合作生产了Biosteel®纤维腕带。这些都融入了传统的面料。因此，与之前的聚酰胺手链相比，这种手链更轻、更舒适、更透气。
■ 医疗器械:用于乳房植入的AMSilk高聚物丝
AMSilk的丝绸生物聚合物具有抗菌性能，十分适用于医疗设备。与迪堡的合作伙伴Polytech一起在一项临床研究中将生物工程丝绸首次用于人体乳房植入物。AMSilk独特的涂层在Polytech植入物的硅胶表面和周围组织之间形成了一层薄而灵活的丝蛋白物理界面。人体将丝蛋白识别为天然表面，从而改善生物相容性。临床前研究已经表明丝绸涂层植入物的耐受性有所增加。因此，这种创新涂层有望改善愈合过程，减少术后并发症(如包膜纤维化)。
■ 时尚产业:不危害蚕的有机生产
在服装业，丝绸代表着最高的奢华。在生产天然丝的常规过程中，要杀死5000只蚕。对于越来越关注可持续发展的时尚行业来说，不涉及任何动物的死亡尤为重要。但AMSilk的纯素植物丝绸是通过有机制造工艺生产的，完全不涉及任何对动物的危害。
■ 化妆品:将化妆品业务出售给奇华顿
2019年4月29日，奇华顿宣布已达成收购德国AMSilk GmbH化妆品业务的协议。交易条款尚未披露，奇华顿计划从现有资源中为交易提供资金。AMSilk提供一系列在化妆品领域具有独特功能特性的高性能生物性多肽。这些纯素食生物聚合物在护发和皮肤护理等领域中提供广泛的应用，并具有如丝触感、抗污染及保护头发颜色的优势。多年来，AMSilk已就生物聚合物在化妆品应用中申请了10项专利。
知耕Tech
商业成熟度CML评估模型
AMSilk专注于开发、生产和销售生物可降解的合成纤维，其专利技术结合了量子化学、有机化学、材料科学和生物技术，为AMSilk的客户提供了可持、有效的、可循环的解决方案，涵盖了纺织和现代生物技术。
生物基材料的创新应用和产业发展顺应了可持续发展与节能减排的战略需求，又能带来新经济点，发展潜力巨大。而AMSilk能够成功将其科研成果不断深入创新持续应用，与其所构建的良好的商业合作体系息息相关，促进推动了产学研三方的正向交融。也有许多其他公司正在尝试使用其他生物技术来制造蜘妹丝。例如，EntoGenetics公司声称他们经开发出一种方法来捕获蜘蛛的蚕丝生产基因，并将其植入蚕的染色体中，而蚕的染色体更容易用于生产毒丝。犹他大学合成生物制造研究所所长兰迪·刘易斯 (Randy Lewis) 专门培育出在牛奶中携带蜘蛛丝蛋白的山羊；可以从山羊奶中提取蛋白质，然后纺成蜘蛛丝。足以看出，生物技术材料在时尚服装、医疗医药和美容护肤等众多领域的研究与应用将会越来越广泛。知耕相信未来将会迸发出更多利用合成生物学研究开发生物基新材料的生物技术，也将持续跟踪更多有关合成生物和生物基材料的创新技术的商业化进展。
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