蜘蛛丝因其卓越的强度和灵活性而备受赞誉，在生物制造领域引发了巨大的兴趣，因为公司们正寻求成本效益高的方法，以扩大生产规模，应用于从战术装备到医疗缝合线和纺织品等各个领域。然而，深入研究表明，蜘蛛丝产业面临诸多挑战。
在今天的世界中，创业精神在各个领域蓬勃发展，科学领域也不例外。工程师和研究人员经常将他们的研究转化为产品或服务，以启动创业。生物生产领域——利用活细胞和生物体制造商品——特别适合创业努力。生物材料在药物和疫苗的生产中发挥着至关重要的作用，同时也在包装、纺织、农业和食品生产等行业中找到了应用。
蜘蛛丝一直以来因其惊人的强度和弹性而受到重视，吸引了生物制造界的关注，因为公司们力求开发出这种多功能材料的经济生产技术。然而，由来自多个大学的一组学生进行的详细调查表明，蜘蛛丝产业正在面临多重障碍。这些研究结果由学生们独立撰写，并发表在ACS Biomaterials and Engineering上。
研究团队虽然从未面对面见过面，但通过一个名为Nucleate的非营利组织有效合作。该全球倡议旨在通过提供开放获取的程序、活动和资源来实现生物技术教育的普及。许多团队成员渴望探索生物技术领域的创新趋势，因此他们将焦点放在了蜘蛛丝生产上。
“我们的研究方法整合了学术文章、专利、市场分析和专家意见的资源，使我们能够创建一个与行业炒作周期相隔离的数据驱动视角，”首席作者Guessous表示，她去年春天获得了物理学博士学位。
作为研究的一部分，团队仔细审视了微生物学、遗传学和材料科学等领域的众多学术文章，以收集相关信息用于案例研究。他们还分析了大量市场数据，以评估多年来该领域初创企业的表现。
保持创业心态，团队考察了专利，它们提供了丰富的科学见解。令他们惊讶的是，他们发现与蜘蛛丝生产相关的专利超过2400项。
研究人员与行业专家进行了接触，包括学术界人士，也包括来自成熟企业、初创公司和投资了蜘蛛丝公司的风险投资家的专业人士。
“在我们研究的开始，大家对蜘蛛丝可能会成为下一个重大突破感到相当兴奋，”联合作者Anthony Bui分享道，他最近在康奈尔大学获得了微生物学博士学位。“然而，与该领域多位直接参与者讨论之后，让我们得到了更为清醒的看法。”
大规模生产的挑战
蜘蛛丝制造的一个重大障碍是扩大生产规模的挑战。这种困难源于蜘蛛以领地和食同类而闻名，这给大型蜘蛛农场带来了挑战（和恐惧）。
为了解决这一问题，研究人员探索了基因工程其他生物以携带生产丝的基因，这一技术被称为异源表达。一些创新者甚至将蜘蛛丝基因整合到山羊中，使它们能够在乳汁中生产丝。其他人正在研究诸如苜蓿、蚕、酵母甚至细菌等生物，尽管这些丝对其宿主可能是有害的。目前正在进行研究以缓解这种毒性影响。
该研究旨在评估各种潜在宿主生物的利弊，同时在质量和成本之间保持平衡。最终，未来可能会沿着另一个工业部门所设定的路径前进。
“就如制药行业的转变，开始利用可在实验室和大型生物反应器中高效培养的微生物组织一样，许多人现在也在寻求使用微生物和细菌来生产蜘蛛丝，”Guessous提到。
尽管团队的发现最初令人沮丧，但识别这些挑战重申了他们研究的目的：展示科学探究能如何帮助解决行业所面临的问题。
论文的结论检查了潜在市场及进入特定领域时需要考虑的权衡。时尚行业是一个明显的目标，因为蚕丝已经被广泛使用。然而，打入一个被廉价涤纶、塑料和其他材料主导的市场是众所周知的困难。即便是在高端时尚中——传统丝绸是主食——蜘蛛丝目前的生产成本仍然高得多。
一个更有前景的方向可能是在对轻质强度有重要需求的先进材料中利用蜘蛛丝，如防弹衣和汽车面板。此外，蜘蛛丝也可能会被用于个人护理产品，如洗发水或乳液，以增强光泽和平滑度。
尽管进行本案例研究的过程拓宽了他们的视野，团队对未来生物制造的潜在项目仍然抱有希望。
“我带着巨大的兴奋进入这项研究，但在了解到所有障碍后，我现在感到有些更加谨慎，”Bui表示。“我依然乐观但更为务实。”
“我也有同感，”Guessous补充道。“我所学到的强调了在投入这类努力之前权衡产品可扩展性的重要性。我们的研究为这提供了一个框架，可以为学术研究和创业探索提供指导。我们希望它能成为任何敢于开展下一家颠覆性初创公司的人的宝贵资源！”
完整的作者名单：Ghita Guessous，Gabriel Manzanarez（均来自加州大学圣地亚哥分校），Lauren Blake（塔夫茨大学），Anthony Bui（康奈尔大学）和Yelim Woo（波士顿大学）。
