从 PHA 生产的菌株开始，微构工场就首次采用自主研发的盐单胞菌作为底盘细菌，并实现了PHA发酵过程中开放生产，将综合成本降低 30%
以上。
成立至今，微构工场最近在产品、技术、市场等方面有哪些突破性的进展？在“红杉系”资本的支持下，未来可降解塑料 PHA
又有哪些亮点值得业界期待？
据悉，微构工场作为 “下一代工业生物技术” 的生物制造初创企业，现在已经完成了 PHA 生产罐体工艺开发，且具备建立年产万吨级及以上 PHA
生产基地建设的实力。基于绿色节能的新型底盘细胞系列，微构工场也在不同产品的合成制造上进行了拓展。目前，已经开发了合成淀粉酶、糖化酶、3-羟基丙酸、戊二胺、氨基酸、戊二酸等化工原料的生产菌株，这为 “下一代工业生物技术”
低成本生产平台增加了更多的产品。
同时，微构工场也在深入推进与下游合作伙伴在终端应用场景上的开拓。在
PHA 行业的价值链中，从上游发酵所得到的 PHA
粉料，到中间改性所得到的 PHA 粒料，再到下游加工所得到的 PHA 终端产品，每个部分都有其技术的壁垒。
该公司所搭建的 PHA
粒料的定制化合成平台，进一步丰富了 PHA
的终端应用场景和提升了企业的竞争优势，已经与国内外用户建立了应用测试关系。
微构工场的创始人兼首席科学家陈国强教授曾表示：“微构工场有着三大目标，分别是：全球最大的 PHA 生产商、全球做 PHA
不同结构产品最多的企业、做质量最好（纯度、分子量等最好）的 PHA 的企业。”
图｜陈国强（来源：微构工场）
PHA
是个有上百种细分材料的大家族。各个细分材料由于单体链长、侧链结构、单体种类不同，在性能上具有显著的差异，因此下游应用十分广泛。据了解，PHA
的应用场景涵盖了从高端医疗应用，到中端食品包装材料和生物基纤维，再到低端快递包装和农用地膜等领域。
陈国强教授从博士时期便开始做 PHA 相关研究，30 余年的经验积累使他对合成生物技术以及
PHA 的工艺都非常熟悉，并且也申请了一系列的专利，这正是公司核心之所在。依托陈国强团队开发的低碳环保 “下一代工业生物技术” 体系，微构工场可以合成 30 余种不同性能的 PHA
材料，以满足不同应用的需求。
目前，该公司从生产菌株、PHA 材料和生产工艺三个维度，对 PHA
生产方案进行了升级。
第一，该公司所研究的菌株主要经历了，从严格高温高压灭菌处理的不耐受污染菌株到可以开放发酵、连续培养的抗杂菌菌株的迭代。该过程前期依托清华大学技术团队用了
10 余年时间来实现，构建了 15
代具有不同性能的生产菌株，如开放培养、生长快速、能利用多种廉价底物、无需灭菌、底物易提取等。
目前，围绕基础菌株的合成生物学技术体系已经越来越完善，新菌株的开发效率以倍速提高，竞争力大幅提高。
第二，该团队已经掌握了最新一代
P34HB 的大规模生产工艺，开发了单体比例控制方法和以葡萄糖、甘油、餐厨处理物等为单一碳源生产的新技术，使综合生产成本下降了 50% 以上。
此外，他们还率先开发了由三种单体聚合形成的第五代 PHA
材料。这一新材料除了具有相比前几代材料更加优良的力学性能，还具备了较好的透明性，使得 PHA
在部分需要透明塑料的领域也拥有大规模替代的潜力。
第三，基于性能优异的底盘细胞，发酵工艺和提取工艺得到大幅简化，进一步推动了生产周期的缩短和底物转化率的提高。该团队最新的提取工艺已经可以完全在水相中完成，更加简洁环保。这些工艺上的优化进一步使综合成本降低
30% 以上。
微构工场联合创始人兰宇轩表示：“我们在完成天使轮融资后，一方面，加紧建设第一条年产千吨 PHA
智能示范线；另一方面，搭建了项目执行团队以快速拓展下游众多的应用场景。
他补充说道：“我们目前已经和包括食品、汽车、纺织、护肤品等行业的领军企业建立了合作，并共同推动下游终端产品的开发。现在，已有数批产品完成了交付并取得收入，实现了一定的造血能力。”
图丨兰宇轩（来源：微构工场）
成立不到半年，微构工场为何能够在后疫情时代逆势获得由红杉种子基金领投的 5000
万元天使轮融资？
作为一家创新性合成生物学公司，新技术的持续开发和应用是推动公司创新发展的源动力，而新技术的载体主要是专利。
该公司从成立之初就非常重视专利的布局工作。公司在开发自有专利的同时，也与外界著名研究机构合作，联合开发其他专利。
据悉，微构工场已经与清华大学、华南理工大学等著名高校签订了技术委托开发协议，在新菌株优化领域进行深度合作。通过与清华大学的全方位合作获得了多 项相关技术专利的排他许可使用权，同时与清华大学、华南理工大学联合申请专利，公司单独获批专利多项。通过自主研发和委托开发两种途径，该公司已经搭建起一条成熟的专利体系。
除此之外，该公司还基于
PHA 价值链全方位构建核心壁垒。从 PHA 生产的菌株开始，该团队就选择了采用自主研发的盐单胞菌作为底盘细菌，首次实现了 PHA 发酵过程中无需灭菌，将综合成本降低 30%
以上。
此外，对于这一新的底盘细菌，该团队还开发了一系列独有的基因编辑工具和代谢元件。例如，通过添加血红蛋白的表达基因以提升底盘细菌的氧气利用率、修改细胞骨架去表达更大的 PHA
颗粒以提升纯化效率、调整分裂周期和形式以促进细菌的快速增殖等，使其更加适应工业生产。
该团队还不断向下游延伸，从造粒走向终端应用场景，进而在整条价值链上进行完善的布局。
克服材料的 “成本” 难题，在 PHA 及相关领域深度布局
PHA 是一种在自然环境下可以快速降解的生物材料，常见的膜袋、水瓶、餐具等在海洋、土壤、河流中 3 个月到 6 年即可完全降解。PHA 的降解产物对人体和环境无害，PHA 材料种类多样、性能各异，是全面替代传统石化塑料的最佳材料，未来的应用前景广阔。
然而，PHA 材料在产业化过程中却面临一定的难题，其中最大挑战是 “成本”，这也是所有 PHA 企业研发的重点。针对以上问题，该公司主要从三方面进行优化调整：
一是不断提高菌株性能。利用合成生物学技术优化菌株的代谢路径，提高酶促反应效率、底物转化率、产物产量、菌株生长速度和稳定性，并降低产物提取难度；
二是开拓廉价底物途径。结合微构底盘细胞不需要灭菌的优势，该公司开发了来源广泛、价格低廉的新底物，包括餐厨垃圾处理物、活性污泥处理物、农用秸秆糖等。这些新底物的应用将使 PHA 成本进一步下降 30% 以上。
三是优化整体工艺运行效率。通过模型推算和实践，该公司建立了从细胞培养到分离提取的全流程优化方案，使整个生产过程在最佳条件下运行，达到节能降耗的目的。
与石油等不可循环的碳源传统塑料相比，PHA 最大的优势是，其生产底物都是可以循环的碳源（例如淀粉糖、餐厨垃圾处理物、秸秆水解糖等）。并且，PHA 的整个聚合过程是生物聚合而非化学聚合，显著地减少了生产过程的碳排放，这对响应“碳中和”“碳达峰”具有非常重要的意义。
值得关注的是，该团队还将以往发酵过程中的能耗大户用高温高压灭菌去除，综合能耗比以往的 PHA 生产进一步降低 50% 以上，最大程度减少了碳足迹。
目前，该团队正在和测量碳排放的第三方权威机构进行沟通，准备在第一个示范线运行后进行 LCA 生命周期评价，更准确、科学地评估整个生产过程对于环境的影响，并进行不断优化和改善。
在创投资金的支持下，针对 PHA 产业化模式，该团队制定了详细的规划。兰宇轩表示：“ 作为一种新产品，客户的需求和接受需要一定的时间，我们将采用逐步扩大、稳步推进的模式进行市场布局。”
