光學膜｜住友化學運用AI和轉基因微生物技術制造高功能薄膜

CINNO

2021年6月15日 13:31

光學膜｜住友化學運用AI和轉基因微生物技術制造高功能薄膜的圖1

光學膜｜住友化學運用AI和轉基因微生物技術制造高功能薄膜的圖3

CINNO Research產業資訊，利用生物技術進行化學產品創新生產的時代即將開始。住友化學與一家美國初創公司共同研發了一項技術，使用轉基因微生物生產用于移動終端的高功能薄膜。該技術可望在2021年內應用于主要制造商的移動終端。如果消耗大量能源的化學合成能夠被生物生產所取代，將有助于減少二氧化碳（CO2）的排放。

美國Zymergen和住友化學利用AI和轉基因技術開發的高功能薄膜（照片來源：Zymergen）

根據日媒日本經濟新聞報道，住友化學利用新技術研發的是一種名為Hyaline的薄膜材料。它是一種無色透明樹脂，厚度為幾十微米，可作為智能手機等設備的觸摸面板的薄膜材料。住友化學與位于美國加州的納斯達克上市公司Zymergen共同研發了使用微生物的制造技術。

住友化學公布稱：“Zymergen的數據庫記錄了微生物以糖等物質為食所產生的各種物質數據，通過運用人工智能（AI）和轉基因技術，研發出了Hyaline薄膜材料”。

為了使微生物有效地生產薄膜材料，Zymergen按照人工智能的指令將其進行了基因組編輯操作。如果把這些微生物放在罐子里培養，它們將繼續生產樹脂材料。

與傳統的石油化工生產方式相比，利用微生物生產的新材料更加透明，并具有耐久性和易于導電的優越性。新材料即使在折疊時性能也不會下降，因此適用于可折疊的智能手機等便攜式設備。據Zymergen稱，未來將從石油基生產轉向微生物生產。

Zymergen表示，「使用Hyaline薄膜材料將實現比現有傳統產品更明亮、更清晰、電池壽命更長的顯示器」。2019年4月，住友化學與Zymergen開始了業務合作。

住友化學表示：「利用此技術除了能夠實現溫室氣體排放為零的碳中和外，還可以開發出只有通過生物技術才能生產的高功能材料」。

由于Zymergen擁有基因數據庫，才實現了使用微生物制造這種新材料。Zymergen的優勢在于，已經積累了大量微生物特性變化的數據，即哪些基因被激活以及以何種方式激活時，微生物的特性會如何變化的數據。

基于這些數據，AI可以有效的選取一種基因操作方法，以實現目標物質生產。利用基因組編輯，可以自由地改變基因的工作方式。雖說這是一項尖端技術，但對于研究人員來說由于使用方法很簡單，所以正被越來越多地用于化學和醫療等領域。

Zymergen正吸引著各行各業的關注。除三菱化學和東麗等化學制造商外，Zymergen還與美國谷物公司嘉吉等大型食品和農業相關公司進行合作。有眾多的公司希望將其技術用于本公司的生產。2016年，軟銀集團與其他風險基金共同向Zymergen投資1.3億美元（約人民幣8.27億元）。

充實的基因數據庫將是未來競爭力的關鍵。因此Zymergen計劃在使用機器人的自動化實驗設施中，以每月數千個單位對微生物的基因進行改變，以此積累數據，來尋找能夠高效生產所需物質的微生物。Zymergen強調說：“與使用石化材料的企業相比，可以用一半的時間和更低的成本將新產品投入市場”。

傳統的石油化工行業利用化學反應，從石油和天然氣中制造塑料、合成纖維、洗滌劑以及其他產品。制造過程復雜，且消耗大量能源并排放二氧化碳。據美國世界資源研究所的報告， 20 16 年全球溫室氣體排放總量按照二氧化碳計算約為 500億噸，其中化學產業占大約6%。如果生物制造方法普及，將有助于減少碳排放。

現在這種努力正在不斷發展。地球環境產業技術研究所（RITE）和住友電木在京都府木津川市合資成立了一家成環境方面的初創公司-綠色化學（Green Chemicals），將基因改造后的棒狀桿菌用于生產化學原料。

綠色化學通過將多個遺傳基因放入棒狀桿菌中，成功地制造出用于電子線路板的合成樹脂原料。通過試生產，確認新材料在成本方面與石油衍生材料具有競爭力。目前綠色化學已經向一些材料和化學品制造商提供了樣品。

棒狀桿菌通過簡單地加入玉米芯、燒酒生產中的壓榨渣滓和廢紙制成的糖等來生產化學原料。地球環境產業技術研究所的（RITF）項目負責人乾將行說：“如果使用微生物來生產原材料，我們可以將二氧化碳排放量減少到三分之一以下”。

今年2月，日本經濟產業省（METI）的一個專家小組編制了一份關于生物經濟的報告，稱生物技術融合了轉基因、人工智能和信息技術（IT），以生物技術支持各個產業的全球生物經濟社會正在形成。聯合國也指出，在可持續發展目標（SDGs）中規定的17個目標中，指出生物技術可以對氣候變化、糧食問題等的10個以上作出貢獻。

經濟合作與發展組織（OECD）預測，生物經濟在2030年市場規模將擴大到約200萬億日元（約人民幣11.6萬億元）。2019年約為40萬億日元（約人民幣2.32萬億元），主要集中于藥品等方面，但今后有可能擴大到化學品和食品等行業。

著眼于這個巨大的市場，對有潛力的企業進行投資和合作的 "青田收購"（注：稻谷成熟前收購/提前內定）也將迅速增加。

據與《日本經濟新聞》有業務合作關系的美國市調機構CB Insights稱，Zymergen的競爭對手美國馬薩諸塞州的Ginko Bioworks已經從機構投資者那里籌集了8億美元（約人民幣50.97億元）。并且該公司已與包括瑞士制藥巨頭羅氏在內的多家公司展開了合作。美國風險投資協會的一份報告顯示，與生物技術有關的初創企業的投資額已經是僅次于軟件業的第二大投資。

精通生物經濟學的日本神戶大學近藤昭彥教授指出："像Zymergen和Gingko這樣的企業，有可能成為受世界各地大公司委托，制造并提供有用微生物的平臺運營商”。

近藤教授于2020年3月在神戶市成立了通過轉基因組編輯制造有用微生物的公司Bacchus Bio innovation。該公司由羅斯制藥等公司資助，旨在作為一家日本公司迎頭趕上。爭奪生物經濟霸權的戰斗已經開始。

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