让纱线生而带颜色，Werewool的新技术为纺织业提供更可持续的材料

是什么激发了您对生物材料的兴趣?

我在纽约时装技术学院学习纺织品开发和营销，在校期间，我开始注意到该行业在供应链各个环节对环境造成的影响。

在学习期间，我遇到了我的联合创始人Valentina Gomez。作为课程的一部分，我们去印度进行了考察，当我们在新德里着陆时，我只记得那里有大量由农作物焚烧产生的烟雾。

来自纽约的我对此感到非常震惊以及恐惧，那场景就像是世界末日。

我们参观了金三角地区，那里有很多纺织品制造厂，因而我们也亲眼目睹了很多水污染的发生以及当地恶劣的工作环境。

于是在回到美国后，我在最后一个学期参加了生物设计挑战赛（FIT参与的一个向学生介绍生物技术、艺术和设计的交叉项目），并开始接触生物技术。

那是2018年，Stella McCartney提出了一项挑战：寻找一种不含动物成分的羊毛！这正合我们的心意。

接下来发生了什么？

我们开始研究自组装蛋白质，正是在这一过程中，我们发现蛋白质不仅仅是组成元件，它们也有很多令人惊讶的功能。有一次，我们的一位导师给我们看了一小瓶红色荧光蛋白，这就像是星星之火，勾起了我们强烈的兴趣。

蛋白质还能做什么？我们能PFAs（一类广泛用于消费品生产的合成化学品）吗？生物技术向我们展示了一个整体解决方案，可以解决我们在纺织品行业面临的许多问题。

你们的研究重点是什么？

在学习生物技术后，我们开始提出疑问：我们能否利用这些蛋白质制造高性能纤维或带颜色的纤维？在这之后，我们同生物材料初创公司Bolt Threads的David Breslauer博士见了一面，他给了我们很多思路，让我们开始重新审视我们需求的材料，开始思考我们需要如何实现产品平价？我们怎样才能使现有的生物聚合物功能化，从而不适用大量昂贵的重组蛋白来制造功能材料？

起初，我们在长岛市一家公寓的厨房实验室里工作，后来我们得到了一点资金，这使我们得以搬进Helen Lu和Allie Obermeyer在哥伦比亚大学生物医学和化学工程专业的实验室。

Werewool生产的是一种什么材料？

利用精密发酵和工程菌，我们最初克隆了一种存在于盘状珊瑚中的红色荧光蛋白。随后，我们的团队修改了这种蛋白质的结构，使其能够与我们的基础纤维成分中的蛋白质发生酶交联，以使其在下游纺织加工环境下能更稳定的耐受高温。

我们的具体做法是在变性的植物性蛋白质中添加了一些多糖，再使用一种酶将它们与我们的彩色蛋白质进行功能化交联。这种酶针对的是我们设计的蛋白质上的氨基酸和基础纤维上的氨基酸，能够有效地将它们粘合在一起。

我们的团队还开始研究能够赋予蛋白弹性体特性的结构，以便为可替代弹性纤维设计新型蛋白。

为什么你们专注于色彩方面？

主要原因是纺织品染色工业是地球上污染最严重的工业之一，因此对我们来说，能让化学反应变得真正绿色环保非常重要。

你之前没有合成生物学或生物化学的背景，这对你来说是一项挑战吗？

这正是我们需要一个团队的原因，不是吗？刚开始，我们得到一位植物生物学家的指导，我们从最基础的东西做起，什么是蛋白质？它们如何折叠？这种酶如何作用于这种或那种蛋白质上的氨基酸？

我们在最初阶段做的很多测试都是这样的：比如这种蛋白的氨基酸能否吸引我们在基础生物聚合物中使用的这种植物蛋白？但后来进入哥伦比亚大学后，我们得以使用Allie Obermeyer的专业知识，她是一位化学工程师，专门设计用于生物医学目的的功能性蛋白质，这让我们的工作发生了很大变化。

毫无疑问，市场对我们的产品有需求，我的工作重点就是确保公司内部有合适的人才，因此我们在过去一年里组建了一支非常出色的团队。但另一方面，找到合适的合作伙伴也是至关重要的，这有利于我们扩大规模，因为我们无法完成所有工作，而且我们知道，利用行业专长是最快的市场营销方式。

精密发酵的成本非常高昂，这些彩色蛋白质在最终的织物产品中含量有多少？

目前Werewool的特制蛋白质占纤维总成分的2%，这已经足够实现染色。

这与合成染料相比如何？

这取决于染料，但如果比较价格，合成染料必须考虑的因素不光有化合物本身的成本，还有固色剂和其他用于将染料固定在材料上的制剂。因此，在染色过程中需要投入大量资源、大量重金属，以及水和能源成本。

我不认为两种产品的价格一定能持平，但关键在于我们不需要染色和固色的工序。因此，我们省去了加工步骤。在行业中，我们称这种技术为掺染（dope dyed），因为颜色已经在纤维中形成，所以不需要其他下游步骤进行加工。

那么和纺织品中使用的天然染料，包括通过微生物发酵产生的颜料相比又如何呢？

有一段时间，整个行业都在关注天然染料，也有一些公司（如Colorifix）利用微生物发酵生产颜料。但天然染料其实也面临一些挑战，例如在染浴的过程中需要一定的停留时间才能固定在材料上。另外，你还需要用到媒染剂（一些矿物盐，用于使天然染料和纤维结合），而媒染剂中的一些涉及到重金属的使用。我们所穿的衣服中有95%仍在使用合成染料，因此这显然是一个不容忽视的问题。

当我们创办公司时，我们全面考虑了如何减少用水量？如何减少能源消耗？哪些步骤或工序可以被省去？因此，我认为直接让纤维带有颜色是一种很好的策略。

你们能生产哪些颜色，它们有多鲜艳？

目前，我们内部能够生产大约八种颜色，但关键问题在于如何让它们在下游纺织品加工条件下保持稳定，以避免变性。

最让我们兴奋的就是色彩化学。因此，我们通过将蓝色蛋白和绿色荧光蛋白结合起来，就就能创造出苹果绿等颜色。通过调整纤维成分中不同蛋白的浓度，我们能够创造出不同的色调和颜色深度。

你们的技术有多大的扩展性？

我们一直在进行经济层面的分析，作为一种产品，我们需要达到每公斤4美元的成本来生产带颜色的蛋白质。但正如我前面说的，当考虑最终的产品成本时，我们的工艺不需要进行织物染色等步骤，而这大约占最终产品成本的20%。

至于设计蛋白质的生产，我们目前仍处于台式规模，要达到我们预期的价位，在生物工艺优化方面还有很多工作要做。至于生物聚合物的生产（将植物蛋白分离物、多糖、Werewool设计的蛋白以及将它们与负责植物蛋白交联的酶结合在一起），不需要任何新的物理基础设施。

目前，我们使用大肠杆菌来生产蛋白质，但这种方法无法扩大规模。今后，我们可能会使用酵母或真菌表达系统，因为使用能将表达的目的蛋白分泌到发酵液中的生物底盘将大大降低下游加工的相关成本，降低最终纤维产品的成本。

你们目前筹集了多少资金，投资者的反应如何？

通过稀释性和非稀释性融资，我们目前已经筹集了415万美元，目前我们正在进行种子轮融资，预计将再筹集600万美元。

我们找到了两位出色的投资者：Material Impact和Sofinnova Partners，它们去年为种子轮融资了370万美元。我们仔细考虑了我们的材料在整个生命周期的各个阶段可能造成的影响，这也是我喜欢和他们合作的原因。他们明白，这不仅仅是原材料的问题，我们必须考虑到下游发生的事情，我们必须考虑我们的材料最终会流向哪里。

现在有很多公司都在研究可降解的新型生物聚合物成分，也有很多非常出色的公司在设计功能性添加剂。但是这些新材料往往很难在市场上获得青睐，因为我们都知道，可持续发展没有获得我们所需要的溢价。

但我认为，我们的竞争优势在于，我们制造的不仅仅是一种可降解的新材料，我们还提供了色彩和性能方面的优势。

用你们的彩色纤维制成的织物在使用寿命终结后会怎样？

我们即将开始生物降解研究，因为我们希望确保我们的材料能在环境中降解，我们不希望这种降解只能发生在受控条件下，因为我们知道我们不一定能控制材料的最终去向。因此，我们要确保这些材料不会对水或土壤产生毒性。

我们在设计许多交联材料时，都会考虑到材料的使用寿命，因此我们会考虑聚合物链大小等问题，以确保材料能够分解。

降解问题也与微生物环境有关，所以我们的材料基本上是通过蛋白酶被分解。我们目前仍在对此进行评估，以确保它们能在自然环境下被降解。

使用寿命结束前的耐用性如何？如果把你们的织物放到洗衣机里，并用洗涤剂或高温清洗多次会怎样？

一旦生产出来，颜色就被锁定了，因此不会发生褪色等情况。但正如你所知，洗涤剂中含有大量酶，因此我们必须在稳定性方面下更多功夫。

Werewool的商业模式是什么？

我们设计的纤维形成系统可与用于制造腈纶纤维（石化合成纤维）或人造丝及黏胶面料的湿法纺纱基础设施连接。

我们的目标是许可他人使用我们的技术，并继续努力开发更多具有功能的纤维，如抗菌、防紫外线、增强湿度管理等。

你们拥有哪些知识产权？

我们就纤维成分和酶交联工艺申请了专利。

你们近期的重点是什么？

时尚/纺织业对你们的态度如何？

我们在2020年赢得了H&M基金会的“全球变革奖”，这实际上是我们作为一家公司的起点，在此之前我们只是单纯在做研究。

人们对高性能特性的潜力感到兴奋，另一方面，该行业也正在努力实现一些气候目标。作为一家公司，不仅要面临着减排的压力，也要对产品的整个生命周期负责。

我们的材料可以减少碳足迹和化学足迹，因为生产它的过程省去了最耗能的工序之一（染色）。

我想说的是，总体而言，现在时尚界终于开始意识到，他们需要通过承购协议和早期阶段的投入对生物材料做出承诺，这样我们才能真正制造出有用的材料。