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微构工场:下一代工业生物技术

成果类型:: 发明专利,软件著作权,商标权,外观设计,新技术

发布时间: 2022-11-16 14:23:43

科技成果产业化落地方案
方案提交机构:成果发布人| 王子强 | 2022-11-16 14:23:43

“下一代工业生物技术”是清华大学陈国强教授首先提出并发展完善的一种高效率生物制造技术,其核心是利用生长在特殊环境中的极端微生物作为底盘细胞,建立开放、无灭菌的连续发酵生产体系。    陈教授团队利用合成生物学和代谢工程学方法,开发了基于嗜盐菌的“下一代工业生物技术”近30项专利技术成果,成功构建了绿色生物制造的系列核心技术平台,解决了发酵生产中高耗能、易染菌、过程复杂、产物难提取、生产效率低等难题。目前已经成功应用于生物可降解塑料PHA的工业化生产。    利用陈国强教授的“下一代工业生物技术”体系,微构工场的嗜盐菌底盘细胞,在团队于2003年在新疆发现嗜盐菌后,2015-2021年完成了5吨,2021年-2022年完成了200吨发酵罐多次多种PHA的生产。微构工场持续专注菌株研发,尤其是2018年之后菌株已连续迭代20次,利用全新的代谢路径可生产PHB、P34HB、P34HBHV、PHBHHx、PHB5HV、P3HP3HB等多种材料。

基于盐单胞菌的“下一代工业生物技术”体系已成功用于在开放、非灭菌条件下连续生产聚羟基脂肪酸酯PHA、医药分子和大宗化学品等。相比传统工业生物技术,基于工程化盐单胞菌的“下一代工业生物技术”具有多种明显优势。1) 节能节水省设备:发酵过程无需高温高压灭菌;其次生产过程产生的水可以多次循环利用,可以利用海水进行生产;不需昂贵的不锈钢发酵罐和不锈钢管道系统,使用便宜的塑料、陶瓷甚至水泥罐体或管道等;较传统生物制造能耗下降50%以上。2) 生产效率高: 由于无需灭菌,所以生产过程可以连续发酵,提高生产效率; 操作过程简单,减少灭菌过程、实现连续发酵,过程操作大幅简化;生产流程标准化,同时由于嗜盐细菌菌种一样,发酵工艺也能保持一致,使工艺开发简单化,可以高度的标准化进行产品生产。 通过基因改造,使菌体能产生自凝絮作用,简化了生产流程。3) 废物高效利用,“不与人争粮”:合成生物学改造的嗜盐细菌可以利用秸秆糖、餐厨废料、废糖蜜、废工业乙酸等原料,来制造所需的产品,实现不采用玉米、淀粉等粮食进行生产。4) “一菌多能”:仅一个菌种(嗜盐菌),就可以生产多种产品。

微构工场利用超级细胞工厂平台,打造涵盖医药分子、新材料、化工中间体在内的多条产品管线,创新地对行业进行了商业模式上的全新探索。

市场需求及竞争力

(1)需求状况

1、可降解材料包装市场

中国塑料包装行业市场规模约为5000-5500亿,其中软包装约3500亿,硬包装1800-2000亿。当前禁塑令严格要求下,市场有很大的对可降解材料的需求。PHA作为性能优秀的可降解材料,可以在自然环境中完全降解,因此有很好的应用前景。

(1)以外卖包装为例:2021年,仅美团外卖单数就达到144亿笔,饿了么约为美团的1/2,按照2021年250亿笔为基数,保持20%行业增长率,则预计2025年518.4亿笔外卖,将产生约260万吨塑料垃圾。假设可降解包装渗透率为50%,则外卖市场有可降解塑料有130万吨市场需求,按照每吨2万元测算,市场规模将超过250亿。

(2)以商超购物袋为例:预计2025年,商超购物袋对于可降解塑料的需求量将超过200万吨;按照每吨2万元测算,市场规模将超过400亿。

2、医疗美容市场

微球是药物在聚合物基质中分散或吸附而形成的小球状实体,在医疗领域,基于底层技术衍生的注射微球、栓塞微球、IVD微球等在药物制备、搭载输送、分析检测等领域均存在广泛的运用前景。由于PHA在植入生物体后对身体部分和整个身体无害,不会引起组织或细胞毒性,过敏,因此在植入人体方面有着广阔的市场前景。

3、高端医疗应用——人造皮肤与修复市场

人造皮肤(Artificial Skin)是利用工程学和细胞生物学的原理和方法,在体外人工研制的皮肤代用品,用来修复、替代缺损的皮肤组织。疾病性皮肤移植是刚需,这类人造皮肤一方面需要保证与人体组织亲和性良好,并且可以促进组织修复生长。对于医学美容而言,人造皮肤几乎用于美容手术的各方各面,此外,人造皮肤面膜类的护肤品在市场上拥有巨大潜力。医疗保健市场预计将在10年内增长到5.25万亿美元,减少使用动物,特别是用于护肤品和药品的需求正在增加。

4、纺织、抑菌性纤维市场:

含PHA的纤维,对于常见细菌和真菌具有抑制作用。PHA纤维,可以赋予面料和产品:天然、抑菌、环保的属性。

创始人是清华大学合成与系统生物学中心主任陈国强教授,主要利用“下一代工业生物技术”平台,进行生物降解材料PHA、医药中间体四氢嘧啶、尼龙56前体戊二胺等多种高附加值产品研发和生产。到2022年7月,微构工场团队人数为50人,其中研发人员约30人,大量来自世界一流院校,包括:加州大学伯克利分校、加州大学洛杉矶分校、英国诺丁汉大学、清华大学、北京大学等。 

成立一年,累计完成3亿元人民币融资。 2021年7月,微构工场完成了由红杉中国种子基金领投的近 5000 万元人民币天使轮融资。 2022年1月,微构工场完成2.5亿元人民币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)、众海投资和顺义区国有投资平台临空兴融跟投,老股东红杉中国及SEE FUND(无限基金)继续追加投资。企业、汽车企业:进行抑菌性纤维应用(如贴身衣物、婴儿用无纺布、成人纸尿布),与PHA无毒绿色车内皮革纺织品的应用开发。

技术转让。