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面料领域掀起生物学革命

  美国纳特利——在纽约郊区一个巨大的企业园区里,Modern Meadow的员工正在一间脏乱的实验室中尝试着伟大的现代炼金术:将一桶颜色、稠度与鸡汤一样的液体变为豪侈品级的皮革。

  这种含糖的粘稠液体是一种酵母的食物。这种酵母已经经过了基因改造,用于生产胶原蛋白,后者是小牛皮、鳄鱼皮等动物皮肤的主要成分。Modern Meadow的目标是大规模生产胶原蛋白,并且弄清楚如何把它变成可加工的材料。这家成立了7年的初创企业认为,如果它成功了,那么,它生产的面料就是自氨纶以来最重要的发明:实验室培养的皮革。

  服装行业的市场规模高达2.4万亿美金,一些业内人士迫切地希翼能早日实现在实验室中培养皮革、毛皮、丝绸,如此一来,人们就不需要从活生生的动物身上获取这些东西了。几千年以来,人类一直在用动物产品来制作衣服和鞋子。最早的制革工具可以追溯到旧石器时代。而今天,人类每年都会花费数百亿美金来购买用皮革、毛皮和丝绸制成的服装、配饰和鞋子。

  然而,这些材料的使用受到了越来越多的争议。养牛会加重气候变化,也需要大量的土地和水,而这两样资源的数量每年都在减少。有人预测,全球的牛肉消费量已经达到了极限,这可能会让牧场主选择性地宰杀一部分牲畜,进而让时尚行业失去牛皮的一大来源。Hermès、Chanel等豪侈品品牌已经收购了皮革厂,以保证未来能够获得足够的高质量材料。

  与此同时,因为抗议动物福利遭到损害的呼声越来越高,Gucci、Versace和Michael Kors等品牌已经停止了毛皮的使用。而且,分析人士预测,西方国家的年轻消费者普遍会减少购买利用动物制成的产品。那些依靠数十年前已臻完美的皮革加工技术立足于行业的企业担心自己的市场份额会被正在开发新面料的对手抢走,后者已经在生产用透气吸汗的合成纤维面料制成的夹克和瑜伽裤,还有能够提升运动表现的超轻鞋。

  几家初创企业正在试图用生物工程技术解决这些问题。Modern Meadow拥有数十项专利,并且投入了5000多万美金来开发实验室培养的皮革。加州埃默里维尔(Emeryville,通过海湾大桥和旧金山相连)的Bolt Threads已经筹集到了2亿多美金来改造酵母,使之具备生产蛛丝蛋白的能力。企业在9月份正式发售了一款用类似于皮革的材料制成的包,这种材料是借助蘑菇的根部制成的。同样位于旧金山VitroLabs正在利用干细胞培养一种与动物皮革没有什么区别的皮革。该企业的联合创始人和总裁Ingvar Helgason表示,企业有望在明年推出一款用这种皮革制成的产品。

  如今,时尚行业的巨头也开始支撑这种技术。Nike在去年取得了一项专利,因其发明了一种技术,实现了在鞋子等产品中加入实验室培养的皮革。Adidas正在和总部设在慕尼黑郊区的AMSilk企业合作,开发一款可生物降解的运动鞋。这款鞋使用的是一种类似于蜘蛛丝的材料,这种材料可以纺织、可以在上面喷色,还可以变成凝胶状。品牌Patagonia和Stella McCartney已经和Bolt Threads建立了伙伴关系。Kering和PVH等企业支撑着一家孵化器,后者致力于帮助初创企业利用苹果、酵母等非传统的原材料开发动物皮革的替代品。

  Kering的首席可持续发展官Marie-Claire Daveu表示,投资替代面料等具有颠覆性的创新产品是企业环保目标的核心部分(Kering计划在2025年之前将企业的环境足迹降低40%)。但她同时表示,实验室培养的皮革也许还要再过10年才能被应用于Kering旗下的品牌出售的产品中。她还补充说,这项技术才刚刚出现,现在很难预测它的发展。

  不过她相信,生产技术成熟之后,实验室培养的皮革是不愁卖不出去的。她说:“消费者越来越看重可持续采购且零残忍的面料。如果市面上有一种新面料既具备优良的特性,又有利于地球和人类,它肯定会受到消费者的青睐。”

  目前为止,备受时尚行业期待的这种皮革还只能在实验室的桶子里生产,就像Modern Meadow在新泽西州的设施里做的那样。这家企业认为自己的技术会经历和合成纤维面料一样的发展过程。合成纤维面料最初是在20世纪初出现的,并在之后的数十年里逐渐流行起来。21世纪初,涤纶超过棉布,成为使用最广泛的面料。今天,合成纤维面料已经完美地融入了西装、袜子等各类服装中。

  Modern Meadow的联合创始人和总裁Andras Forgacs说:“在接下来的几年里,大家要全身心地投入到完善技术以及研究如何大规模生产上,然后再和合作伙伴一起将产品推向市场。这些都不是一夜之间能完成的工作。”

  不管在实验室里培养的面料是蜘蛛丝还是鳄鱼皮,基本步骤都是差不多的。首先是编辑酵母的DNA,以便酵母能够在发酵时制造胶原蛋白。然后是把酵母放入营养丰富的液体里,并用力搅拌,让酵母细胞内部形成蛋白质。最后是把蛋白质从细胞里提取出来,以便制作面料。只要改造DNA的方式是正确的,开办一家效率极高的蛋白质工厂并不是什么难事。

  VitroLabs使用的是另一种技术。这家企业利用动物细胞获得干细胞,然后控制干细胞的分化过程,以形成皮肤。Bolt Threads则是让叫做菌丝体的蘑菇根部在托盘上生长,直到它们可以被用于制作类似于皮革的材料。

  早在几十年前,在这些生产过程中使用的很多技术就已经出现了。但它们使用起来太困难、也太昂贵,所以长期以来主要是制药业在使用。但在过去十年间,使用这些技术的成本大幅下降,现在,就连面向时尚行业的初创企业都买得起编辑、拼接DNA的设备。

  Modern Meadow每周都会试验大概1000种经过基因改造的酵母菌,其中,只有1%到2%的品种有进入发酵阶段的价值。而在这些经过发酵阶段的品种里,只有一小部分能够最终投入生产。现在,企业培养的酵母菌能够生产的蛋白质是2年前的20倍。Bolt Threads在2010年第一次生产出了microsilk(译注:该企业生产的一种人造蜘蛛丝),但7年后才生产出足够多的microsilk来推出其第一件产品:一款领带,数量只有50条,一条领带的售价为314美金。Bolt Threads的联合创始人和总裁Dan Widmaier表示,虽然这个价格看上去很高,但在10年前,要在实验室培养出生产一条这样的领带所需的人造蜘蛛丝,需要花费上千万美金。

  大多数初创企业的目标不是发明一种完美的面料,而是创造一个可以发布多种材料的平台。Widmaier表示,Bolt Threads今年推出了第二种产品,一种类似于毡的面料,而且企业认为,自己能够在1年的时间内,从零开始开发出新的材料。VitroLabs在实验室环境下生产动物皮肤的技术已经成熟,而且相信,企业能够利用一种和头发生长有关的干细胞来制作毛皮。

  Widmaier说:“最终,大家会生产除类似于丝绸、羊毛织物和尼龙等面料的材料。理论上来说,大家能够生产出任何类型的材料。这种技术正在以日益增长的速度向前发展。”

  这类技术最关键的步骤是:将蛋白质组织成类似于皮革或丝绸的结构——甚至完全不同于现有材料的结构。Modern Meadow没有模仿市面上已有的皮革,而是在试验一种新材料。这种材料可以像水一样流动,也可以喷到其他织物上,形成有光泽的、薄薄的一层。VitroLabs正在研发一种鳄鱼皮,这种皮的鳞片可以形成定制的图案,比如某家企业的标志。AMSilk已经研制出了一种强度极高的材料,用于替代在鞋子中使用的、由石油衍生出来的面料。这种材料变成凝胶状态后,还可以替代化妆品中使用的蚕丝。

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