不僅 7 天「種」出真豬肉，還能「種」衣服！周光宏院士/徐衛(wèi)林院士團(tuán)隊(duì)新進(jìn)展

早年間丘吉爾就曾預(yù)言：「50 年后，我們將在試管中培育雞胸肉。」這一夢(mèng)想直到 2013 年才由荷蘭馬斯特里赫特大學(xué)的馬克 · 波斯特團(tuán)隊(duì)實(shí)現(xiàn)世界第一塊培養(yǎng)牛肉漢堡。

如今，南京農(nóng)業(yè)大學(xué)的周光宏院士團(tuán)隊(duì)和武漢紡織大學(xué)的徐衛(wèi)林院士團(tuán)隊(duì)，分別在培養(yǎng)肉和「自生長(zhǎng)纖維」領(lǐng)域給出了中國(guó)答案。周光宏團(tuán)隊(duì)實(shí)現(xiàn)了 2000 升生物反應(yīng)器的規(guī)模化生產(chǎn)，讓細(xì)胞培養(yǎng)豬肉從實(shí)驗(yàn)室走向中試，通過(guò)提取豬干細(xì)胞→體外增殖→3D 打印復(fù)刻雪花紋理，7天就能產(chǎn)出真豬肉。武漢紡織大學(xué)團(tuán)隊(duì)則利用細(xì)菌發(fā)酵，「種」出了能變色的細(xì)菌纖維素，并計(jì)劃 7 天內(nèi)直接「長(zhǎng)」出成衣。它們共同指向一個(gè)趨勢(shì)：用生物生長(zhǎng)與組裝，替代傳統(tǒng)的化學(xué)合成與養(yǎng)殖宰殺。

最新進(jìn)展

之前，徐衛(wèi)林院士團(tuán)隊(duì)為嫦娥六號(hào)研制了「石頭版」五星紅旗。

圖注：「石頭版」五星紅旗（武漢紡織大學(xué)官網(wǎng)）

而現(xiàn)階段，團(tuán)隊(duì)利用產(chǎn)纖細(xì)菌，成功「種出」全球首件細(xì)菌纖維素成衣。傳統(tǒng)棉花從播種到紡布要在地里長(zhǎng)小半年，這件細(xì)菌衣從喂糖水到成布最快五天出料，效率直接碾壓十五倍。團(tuán)隊(duì)用這種面料做的旗袍拿下了全國(guó)創(chuàng)意設(shè)計(jì)大賽金獎(jiǎng)！

圖注：徐衛(wèi)林院士團(tuán)隊(duì)成員利用生物面料制成的小旗袍（湖北日?qǐng)?bào)）

如何讓碳纖維擁有不褪色的色彩？徐衛(wèi)林團(tuán)隊(duì)從孔雀羽毛中找到了答案。他們用葡萄糖溶液在碳纖維表面「種」出碳納米球，通過(guò)控制葡萄糖濃度（4-17 g/70 mL），精準(zhǔn)調(diào)控碳球直徑（212-350 nm），利用米氏散射效應(yīng)生成五種顏色（Nature Communications 2024 年 3 月 4 日），通過(guò)碳球與碳纖維在高溫高壓下形成共價(jià)鍵結(jié)合，能承受 50kPa 壓力摩擦 30 次、酸洗 2 小時(shí)、強(qiáng)光輻照 60 分鐘而不褪色。

在此基礎(chǔ)上，該團(tuán)隊(duì)進(jìn)一步拓展了生物制造的邊界。他們利用木葡糖酸醋桿菌靜態(tài)發(fā)酵，在培養(yǎng)液中加入光致變色染料，讓細(xì)菌纖維素在生長(zhǎng)過(guò)程中自動(dòng)包裹染料顆粒，形成三維納米網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)（Small 2024 年 2 月 28 日）。其可在紫外照射下 1 分鐘內(nèi)從象牙白變?yōu)榈逅{(lán)色，可見(jiàn)光下 2 分鐘即可恢復(fù)，且能穩(wěn)定循環(huán) 30 次而不衰減。

不同于紡織領(lǐng)域，周光宏團(tuán)隊(duì)在豬肉領(lǐng)域的研究同樣取得了突破性進(jìn)展，其核心挑戰(zhàn)在于解決細(xì)胞擴(kuò)增過(guò)程中的衰老問(wèn)題。早在 2017 年，團(tuán)隊(duì)便建立了基于 CD31/CD45/CD56/CD29 的流式分選方案，成功從豬肌肉中分離出純度約 85% 的肌肉干細(xì)胞（Cell Death Discovery 2017 年 4 月 10 日）。經(jīng)過(guò)多年攻關(guān)，該團(tuán)隊(duì)于 2019 年成功研制出中國(guó)第一塊細(xì)胞培養(yǎng)肉（重達(dá) 5 克），實(shí)現(xiàn)了該領(lǐng)域從 0 到 1 的突破。針對(duì)無(wú)機(jī)高性能纖維表面惰性難題，系統(tǒng)總結(jié)了「干濕」活化與沉積策略，實(shí)現(xiàn)從反射到吸收的高效電磁屏蔽，為極端環(huán)境多功能材料指明方向 (Nano-Micro Letters 2026 年 1 月 30 日)。

圖注：國(guó)內(nèi)第一塊細(xì)胞培養(yǎng)肉（南京農(nóng)業(yè)大學(xué)）

有了高質(zhì)量的種子細(xì)胞，下一步是如何讓它們長(zhǎng)成真正的肌肉組織。 受天然肌纖維結(jié)構(gòu)啟發(fā)，團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)了同軸微流控技術(shù)，制備出「芯-殼」結(jié)構(gòu)的微纖維（Chemical Engineering Journal 2023 年 11 月 9 日）。培養(yǎng) 9 天后，微纖維中的細(xì)胞不僅高度定向排列，還在豬源細(xì)胞中出現(xiàn)了自發(fā)收縮現(xiàn)象。通過(guò) 3D 打印將微纖維堆疊組裝，最終培養(yǎng)肉在質(zhì)地、蛋白質(zhì)組成和氨基酸譜上與天然豬肉高度相似。

在實(shí)驗(yàn)室技術(shù)成熟的基礎(chǔ)上，團(tuán)隊(duì)于 2025 年向產(chǎn)業(yè)化邁進(jìn)了一大步。 通過(guò)進(jìn)一步優(yōu)化標(biāo)志物組合，可一次性分選出高純度的肌肉干細(xì)胞、平滑肌細(xì)胞和纖維脂肪祖細(xì)胞（Food Materials Research 2025 年 2 月 28 日），并建成國(guó)內(nèi)規(guī)模最大的細(xì)胞培養(yǎng)肉中試工廠，完成全球首次 2000 升生物反應(yīng)器規(guī)模化試生產(chǎn)，具備年產(chǎn) 10 至 50 噸的產(chǎn)能。利用海藻酸鈉協(xié)同 3D 打印與冷凍誘導(dǎo)，成功構(gòu)建了真菌蛋白基仿制肉的纖維結(jié)構(gòu)。0.6-0.8% 海藻酸鈉可優(yōu)化油墨性能，通過(guò)擠出定向與冰模板效應(yīng)，實(shí)現(xiàn)了高度逼真的肌肉纖維模擬（Food Hydrocolloids 2026 年 1 月 5 日）。

圖注：細(xì)胞培養(yǎng)肉中試工廠團(tuán)隊(duì)成員合影（南京農(nóng)業(yè)大學(xué)）

結(jié)語(yǔ)

兩條路線形成有趣的呼應(yīng)：碳纖維研究用葡萄糖在惰性表面「生長(zhǎng)」出功能微球，培養(yǎng)肉研究用微流控將活細(xì)胞「組裝」成仿生組織。兩者都放棄了傳統(tǒng)思路，轉(zhuǎn)向原位構(gòu)建 —— 讓功能材料在基底上自發(fā)生長(zhǎng)，讓細(xì)胞在設(shè)計(jì)的微環(huán)境中自發(fā)組織。

過(guò)去高端生物制造面料技術(shù)被日本、美國(guó)巨頭把持，一張細(xì)菌纖維素的配方就要價(jià)上千萬(wàn)。歐美專(zhuān)家曾放話：中國(guó)想用細(xì)菌織布，再等二十年。而武漢紡織大學(xué)徐衛(wèi)林院士團(tuán)隊(duì)直接改寫(xiě)了人類(lèi)幾千年的穿衣規(guī)則。

當(dāng)前研究仍存局限：碳纖維結(jié)構(gòu)色和細(xì)菌纖維素尚處實(shí)驗(yàn)室階段，面臨規(guī)模化生產(chǎn)瓶頸；培養(yǎng)肉雖實(shí)現(xiàn)2000升試產(chǎn)，但培養(yǎng)基成本和肉品精細(xì)結(jié)構(gòu)仿真仍是挑戰(zhàn)。與既往工作對(duì)比，周光宏團(tuán)隊(duì)已從5克培養(yǎng)肉突破至2000升量產(chǎn)并實(shí)現(xiàn)肌肉細(xì)胞自發(fā)收縮，而紡織領(lǐng)域徐衛(wèi)林團(tuán)隊(duì)也從單一結(jié)構(gòu)色拓展至光致變色細(xì)菌纖維素，豐富了生物制造路徑。未來(lái)臨床轉(zhuǎn)化面臨障礙：細(xì)胞培養(yǎng)肉需通過(guò)食品安全評(píng)估和監(jiān)管審批，消費(fèi)者對(duì)“試管肉”的接受度仍需市場(chǎng)檢驗(yàn)；結(jié)構(gòu)色纖維和細(xì)菌纖維素則需在紡織企業(yè)完成中試放大與工藝匹配。對(duì)本土實(shí)驗(yàn)室的啟示在于，不喊口號(hào)，而要點(diǎn)出可復(fù)用的方法論——用廉價(jià)原料與樸素工藝做原創(chuàng)，從天然結(jié)構(gòu)中提取設(shè)計(jì)原理，建立全鏈條驗(yàn)證能力，這才是資源有限條件下的突圍路徑。

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