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专访微构工场丨生物材料初创A轮融资2.5亿元,计划筹建万吨生产基地,第一批产品将于今年量产
来源:cici   日期:2022-05-21

“微构工场的愿景是为世界提供最优最全最多的 PHA,让下一代工业生物技术实现绿色制造,成为世界级合成生物企业。”微构工场创始人陈国强教授说道。


微构工场是一家合成生物技术研发商,该公司用合成生物学的方法生产可生物降解的医疗级和食品级 PHA 材料,致力于利用合成生物技术实现传统化工高值化合物的生物制造。


陈国强表示,“化工制造常伴随着高温、高压和易燃易爆,我们希望用生物路线避免这些过程,过去 20 多年,我们开发了以盐单胞菌为基础的新一代底盘细胞体系,不但解决了化工制造存在的问题,同时也解决了针对传统生物制造过程中需要高温高压灭菌、底盘细胞无法连续培养等问题。


“我们希望微构工场在绿色生物制造的大背景和趋势下积极响应国家的'碳中和、碳达峰'政策,并把清华大学发展的技术应用到国家的绿色制造产业上,这是我们建立微构工场的初衷。”


近日,微构工场完成了 2.5 亿人民币的 A 轮融资,此次融资由中国国有企业混合所有制改革基金有限公司(简称“混改基金”)领投,国中资本、GRC SinoGreen Fund 富华资本、众海投资、顺义区国有投资平台临空兴融、老股东红杉中国和 SEE FUND(无限基金)跟投。


根据微构工场另一联合创始人兰宇轩透露,此次 A 轮融资将用于完善千吨智能制造平台,并筹建万吨的 PHA 生产基地。

攻克菌株“高盐”培养难点


全世界每年流入海洋的塑料垃圾达 800 万吨,每平方千米海域中漂浮的塑料垃圾约为 1.8 万个,预计 2050 年海洋中塑料总重量将超过海洋动物。


PHA,全称聚羟基脂肪酸酯(细菌中合成的一种胞内聚酯),是一种理想的绿色可降解塑料,将该材料制作的产品进入海洋后,可被自然环境中的微生物作为营养物质快速代谢,实现生物降解,时间大概 1-5 年不等。自发现以来,就成为改善白色污染的理想替代品。


常见 PHA 合成方法包括生物合成法、化学合成法、转基因植物法等。其中生物合成法是利用微生物的自身代谢来合成产物,目前 PHA 生物合成路径主要包括三步代谢合成路径、五步代谢合成路径、脂肪酸β-氧化路径三种。


但由于生产工艺较为复杂、成本较高,全球 PHA 仍处于市场起步阶段,其中生产成本高是制约 PHA 大规模推广及应用的主要原因。合成生物学技术的飞速发展大大加快了 PHA 产业化的进程,清华大学开发的基于嗜盐菌的下一代工业生物技术有望从根本上解决 PHA 高成本问题。


2021 年,在清华大学陈国强教授团队科研技术成果的支持下,微构工场落地北京,专注于利用合成生物学方法实现生物降解材料 PHA 和高值化合物的绿色低成本生物制造。公司核心人员汇聚高水平研发团队、经验丰富的高管团队和资深的工程师团队。


图丨微构工场PHA材料生产团队(来源:微构工场)


“PHA 是一种在微生物中天然合成的材料,可在自然环境下很快被微生物利用。结合当下塑料污染问题和我们前期多年积累的技术,决定首先开发 PHA 产品。”兰宇轩表示。


微构工场利用清华大学基于嗜盐菌的“下一代工业生物技术”,使微生物合成PHA 的过程更高效、更简单和更具竞争力。“嗜盐菌最早是在新疆艾丁湖中分离出的一种新型底盘细菌,它可以天然合成 PHA。”


图丨微构工场培养的菌株不怕污染(来源:微构工场)


第 1 代盐单胞菌最佳的生长环境需要 60g/L 的氯化钠,较高的盐浓度给废水处理带来很大压力。据陈国强透漏,针对这个问题,研究团队开发了一系列新的技术,对菌株进行了持续优化和筛选,到第 11 代菌株开始具备低盐生长特性,当前最新一代的低盐菌株盐浓度只有 10g/L,配合碱性培养依然可以开放培养,下游废水处理成本也接近一般的发酵废水。


“我们通过一系列技术将该嗜盐菌菌株从小细胞变成大球型的细胞,并进行工程改造使其在低氧环境下也能正常生长,利用氧气的速率也得到了很大的提高,同时对它的细胞壁进行调整,PHA 提取速率更快。” 陈国强说道。


他补充道,该菌株是实验室合成生物学的底盘细胞,过去五六年清华大学团队已成功进行了五吨的中试,并完成了 200 立方米发酵罐的生产工艺开发。目前困扰合成生物学落地的生产放大问题,从菌株、到工艺再到提取,都已被一一攻克。

第一批产品将于今年量产


目前微构工场正在紧锣密鼓建设千吨生产线,“关键设备我们均已采购完毕,按照目前计划,今年 6-7 月底,整个千吨全自动示范生产线将会搭建完成,第一批产品将在建成后开始投产,已与国内外多家塑料制品研发和生产企业建立合作关系。”


当前,已有四代 PHA 产品实现产业化。陈国强说道,每一代的材料性能各有优劣,满足不同应用场景对材料性能的需求,微构工场能够生产所有PHA 材料,重点侧重于第四代 PHA 产品, 及 PHA 三聚物 P34HBHV,其具有透明性好,不老化的特性 。”


(来源:生辉根据公开资料整理)


“微构工场通过技术持续研发,目前掌握了利用单一碳源制备 P34HBHV 技术 ,另外实现了各种 PHA 组份的比例的定制调节,可根据需求定制化生产不同比例的 PHA 材料,满足不同应用场景。”


除上述 PHA 产品,微构工场也在扩展其他产品,如新的二聚物、三聚体和四聚物 PHA 产品,可进行化学修饰使其具有荧光或带有一些其他功能基团的不饱和 PHA 产品,以满足特殊的应用场景如医疗和军工。


微构工场生产的 PHA 产品可以应用的三个大方向,即高端医疗应用、中端的食品包装和生物基纤维,以及低端日用快递包装材料或餐具餐盒。


图丨微构工场开发的各类产品(来源:微构工场)


为了满足高中低三种不同的类型,微构工场的产品也会是不同的 PHA 材料,基于它们的性能来满足不同的应用场景。值得注意的是,微构工场已承接了清华团队过去二十多年在 PHA 领域里所有关键性的核心成果,后续可生产多种类型的 PHA 材料。


“未来一到两年,微构工场的核心产品是 PHA,包括不同类型的 PHA 材料;未来 3-5 年,除了PHA我们也将会逐步延伸到生产其他高值化合物”,联合创始人兰宇轩补充道,“在生产高值化合物如传统化工和医疗应用方面的化合物上,我们也有很多技术储备和相关专利技术。”


随着成本的进一步降低以及高附加值应用的开发,PHA 有望成为一种成本可被市场接受的多应用领域生物基材料,而这得益于合成生物学的发展。


“传统生物基材料的生产主要利用基因工程和代谢调控等方法,整体进度和效率较低,合成生物学以及下一代工业生物技术的发展大幅度提高了传统生物基材料中新菌株和新技术发展的速度,给生物基材料带来了新的突破。微构工场从一代菌株到二代菌株用了七年时间,得益于合成生物学的新技术的出现,从三代菌株发展到十五代菌株,总共只用了六年时间就完成了。”陈国强说道。


他补充道,合成生物学的发展潜力非常大,虽刚刚起步,但已经展现出了非常大的优势,它的潜在价值除了生物基材料外,还包括一些医疗应用的产品,传统产品或行业会由于合成生物学的渗透而得到颠覆性的改变。

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