未來的資源，不再只蘊藏於農地或油田之中。微生物發酵槽與細胞培養皿，正悄然成為新物料的孕育之地。生物工程技術以驚人的效率，將材料生產鏈從高碳排的傳統模式中抽離，並試圖創造出比自然界更高效、更環保的材質，重塑全球產品的供應體系。

Text: 黃怡穎

Photo courtesy of Boucheron, CarbonCure, Ferragamo, Gjenge Makers, H&M, Hydefy, InventWood, Loewe,MycoWorks, Notpla, Novoloop, Orange Fiber, Rolex, Spiber, Stella McCartney, The North Face

超級蜘蛛絲的誕生

電影中，蜘蛛俠從蛛網發射器射出的蜘蛛絲，會在兩小時後自動消融；然而現實中，細如髮絲的天然蜘蛛絲，卻擁有堪比鋼絲的堅韌，被譽為自然界機械性能最優異的蛋白質纖維。由於天然蜘蛛絲難以商業化生產，全球科學家近年紛紛投入量產研究，實驗室反成為這類蛋白質纖維的「煉造場」。

日本生物技術公司SPIBER成功開發出獨特的BREWED PROTEIN™，將蜘蛛吐絲的原理轉化為工業級量產的「無動物」高性能纖維。其核心技術在於利用微生物作為「蛋白質工廠」。首先，科學家透過基因編輯技術，識別並分離出天然蜘蛛絲（或類似高性能蛋白）的DNA序列，再將其編碼植入特定微生物宿主——通常是酵母或細菌。這些微生物隨後被置入大型發酵槽中，以粟米、甘蔗等富含糖份的植物性原料作為養份。在生長代謝過程中，微生物會根據編碼指令，於水基環境中大量合成並分泌出「蜘蛛絲蛋白單體」。此過程與精釀啤酒或胰島素的生物製造相似，具備高度潔淨與水循環特性。合成蛋白質經純化、乾燥後，再透過濕法或乾法紡絲技術，將蛋白單體聚合成連續纖維。

這種人造蜘蛛絲具備比鋼鐵多五倍的硬度，比尼龍多兩倍的彈性，甚至更擁有天然親膚性與生物可降解特性。SPIBER聲稱其生產過程的碳排放僅為傳統動物纖維的20%，實現了對動物纖維與石油基纖維的「碳脫鉤」，為服裝、汽車、食品等產業提供了高性能且極具永續潛力的替代方案。例如，BURBERRY已推出以此製成的圍巾；THE NORTH FACE 則將其應用於高性能外套，展現其在高端與機能市場的潛力。去年，宇多田光在演唱會中身穿一襲彩虹色裙裝，正是採用BREWED PROTEIN™製成，造型師小川恭平透過層層褶皺設計，展現動感韻律，同時傳遞對永續時尚的理念。儘管BREWED PROTEIN™技術門檻高，目前仍主攻高端市場，但預估至2030年，發酵蛋白纖維市場規模將達數十億美元，成為高端功能性材料的核心。

以細菌為載體仿製蜘蛛絲蛋白及相關纖維的技術，全球不少科學家都曾嘗試，香港亦有代表——絲特科技有限公司（S3TOUGH TECH）。該公司由城市大學生物醫學工程學系智慧紡織講座教授胡金蓮與數名博士生於2021年創立，團隊投入蜘蛛絲蛋白研究多年，近年更透過「仿生化學合成」技術成功研製人造蜘蛛絲，期望開發出成本效益更佳的物料，應用於運動服飾、防護裝備、汽車安全帶等領域。此項目早前於日內瓦國際發明展中榮獲金獎，展現本地科研實力。

菌絲體的未來

人造蜘蛛絲透過合成生物學在實驗室中「釀造」出高性能蛋白質，為材料科學開啟嶄新視野；而另一種源自自然界的獨特結構——真菌的菌絲體（MYCELIUM），則正以截然不同的生物製造方式，重塑設計、時尚與建築的未來樣貌。菌絲體是蘑菇的地下根狀網絡，由無數細長分支的菌絲交織而成，形成緻密、堅韌且高度結構化的立體系統。科學家利用這種天然的「生物黏合劑」及其自組裝特性，將它轉化為下一代高性能、可完全生物分解的環保材料。

菌絲體材料的製造核心，在於運用真菌的自然生長能力作為生產工具，實現一種「生物製造」。整個製程以農業廢棄物或植物基質作為營養來源，透過精準控制環境條件，引導菌絲體在模具中生長，自組裝成預期的產品形態。此過程僅需數天至數週，無需大量能源或有害化學黏著劑，實現了低碳、低耗能的材料生產。菌絲體材料的產業化已從早期的固態生長發展至液態發酵，展現出高度的製程靈活性與應用潛力。

早在2007年，美國公司ECOVATIVE 便開創了將菌絲體作為天然黏合劑與結構材料的技術。當時尚未畢業的EBEN BAYER與GAVIN MCINTYRE，透過固態生物製造，將木屑、稻殼等農業廢棄物與菌絲體結合，在模具中「種植」出輕量、防火、隔熱的結構泡沫。這類材料成功取代對環境有害的聚苯乙烯泡沫，廣泛應用於產品包裝、隔音板與建築磚塊。ECOVATIVE 的技術證明了菌絲體能在不使用化學黏合劑的條件下，自組裝成高性能、可生物分解的塊狀結構，為產業提供可持續的基礎解決方案。近年，團隊更將技術延伸至皮革替代品與菌絲體仿肉製品，逐步構築出完整的永續產業鏈。

在永續浪潮推動下，菌絲體技術也進軍高端時尚領域。MYCOWORKS開發的FINE MYCELIUM™技術，專注於生產高級真菌皮革REISHI™。透過精準控制菌絲體生長條件，使其形成高度纏結、類似動物真皮的緻密網絡，從而直接「種植」出大面積、品質均一的皮革片。這種真菌皮革具備優異的強度、柔軟度、耐久性與天然質感，可完全替代傳統動物皮革，避免畜牧業的高碳排放與皮革鞣製過程中的有毒化學品。近年，MYCOWORKS與HERMÈS合作，將菌絲體仿皮應用於VICTORIA旅行袋，對以皮革工藝為核心的品牌而言是一大突破。此外，MYCOWORKS持續與LIGNE ROSET合作，將菌絲皮革導入量產體系，進一步驗證其在高端市場的潛力。

菌絲體技術同樣持續迎來新力軍。例如HYDEFY採用類似釀酒的過程，將菌絲體與甘蔗渣等農業廢棄物結合，並使用定製層壓設備生產片材。STELLA MCCARTNEY 在SS25 時裝秀中，便推出全球首款使用HYDEFY材料的手袋，其具金屬感的銀色外觀，流露出跨越時空的未來氣息。隨著菌絲皮革技術迅速發展，應用層面不斷擴展，或許在不久的將來，大眾對材質的追求將從「真皮」轉向更具永續意義的「菇皮」。