利用超分子技术， 实现“搭乐高”式原料升级 ——专访杉海创新创始人张嘉恒

本期封面故事栏目，happi China杂志邀请到了杉海创新创始人张嘉恒教授接受访谈。张嘉恒教授是国家海外高层次人才，广东省珠江人才，深圳孔雀团队核心成员，深圳孔雀计划B类人才，哈尔滨工业大学（深圳）教授、博士生导师。张嘉恒教授常年从事跨学科研究，涉足新能源、生物材料、能源材料和含能材料等领域，使他拥有了广阔的科学视野。在基础材料中大放异彩的超分子技术，张嘉恒教授将其应用于包括医药、食品、护肤品、农业等泛健康领域。在访谈中，他分享了杉海创新在超分子技术领域的发展历程及成果，如何利用超分子技术平台开发一系列化妆品创新原料，并将其提供给合作方作为解决方案。张嘉恒教授的精彩分享，为化妆品、个人护理品及整个泛健康领域带来了许多思考和新探索。

happi China：您可以先简要介绍一下您在这个行业里的发展历程以及您创办公司的过程和心得吗？

张嘉恒：好的，感谢主编。我在中国农业大学获得植物化学博士学位，研究生阶段接触到超分子技术。当时我主要研究超分子领域的离子液体材料，并用这个材料做了农药残留检测分析，以及用离子液体技术进行农药和兽药的改性研究。博士毕业后，我去了美国，从事火炸药和火箭推进燃料材料的研究。在这个过程中，我们通过分子间作用力制成共晶、有机离子盐、离子液体等，并在美国取得了许多学术成果。在美国工作结束后，我曾在日本横滨国立大学担任了两年研究员。在日本的工作主要集中在新能源方向，我们使用超分子技术制造新型共晶电解液，包括隔膜材料和电极材料。

我在2017年全职回国，在哈尔滨工业大学深圳校区的材料科学与工程学院担任教授和博士生导师。目前，我在校内的主要研究方向是生物材料、能源材料以及含能材料。我们课题组聚焦超分子技术在整个健康和工业领域的应用。在2017年，我同步创立了深圳杉海创新技术有限公司。该公司主要利用超分子技术，针对泛健康领域，如医药、食品、护肤品，以及农业、环保等领域的应用。我们通过这个平台开发新材料，并将新材料提供给合作方作为解决方案。我们希望通过这个技术平台，为整个泛健康领域带来更多思考和新探索。

happi China：从您的跨国和跨学科经历中，我们可以了解到，如含能材料、农药等这些更加深入、基础的材料研究领域，实际上也可以快速赋能日常生活中使用的产品技术。因此，我们非常想了解杉海创新是如何运用超分子技术搭建一个平台，您可以进一步介绍吗？

张嘉恒：超分子技术实际上是一个交叉学科，它是在化学基础上结合了物理、生物以及经济学等。通过分子间的作用力，将两种或两种以上的分子聚集成一个新的结构，这将带来一些新的功能。

实际上，这项技术已分别在1987年和2016年两次获得诺贝尔化学奖。并且2016年诺奖获得者皮埃尔•索维奇（Jean-Pierre Sauvage）教授在深圳成立了索维奇智能新材料实验室，我非常荣幸获邀成为该实验室核心成员之一。基于这一技术，我们可以提出一个新的材料开发理论。

因为之前的材料开发通常是基于新分子进行的，就像过往做分子药一样，我们通常是通过官能团衍生化或化学反应的方式，得到一个新分子。

而基于超分子技术，我们可以将两个或多个分子基于分子间作用力、氢键、范德华力、π-π作用力、疏水作用力等形成一个新的结构。这新的结构会像原料药一样带来一些新功能，与抗体偶联药物（antibody drug conjugate，ADC）和多肽偶联药物（peptide drug conjugate，PDC）有所类似。但ADC和PDC是通过共价键结合的，而我们的技术是通过非共价键结合。

就像小朋友玩的乐高，我们可以通过自己的想象将其拼成一个新的模型，这个模型可能会有新的功能。因此，超分子化学也称为乐高化学。我们可以发挥自己的想象将不同分子当作乐高模块，拼成特定结构，这将产生非常大的应用空间。

在我的观点中，我认为所有特种化学品都值得重新审视。我们可以通过超分子技术将液体转变为固体，将固体变成液体，将软的变成硬的，硬的变成软的，将可燃的变成不可燃的，将不可燃的变成可燃的。或者通过这种方式增加溶解性、提高生物利用度、降低刺激性等。因此，这个平台技术本身可以应用到各行各业。从我的研究经历来看，我们已经开发了农药、兽药、含能材料、新能源材料、工业用材料以及护肤品中的成分。实际上，我们的一些技术研究已经应用到药物开发中，所以我对这项技术充满信心。

happi China：您将“超分子技术”比喻“乐高”非常直观生动，这一技术也可以将已有成分“搭建”而获得更多材料特性。我们发现杉海创新也基于此平台推出了丰富的个人护理品原料，您可以介绍其中一些重要的创新产品吗？

张嘉恒：实际上，在护肤品成分开发方面，我们主要创建几大平台。首先是超分子共晶强化技术，我们将两种成分基于氢键和作用力集合成一个共晶状态。通过这种方式，例如水杨酸，由于其具有一定的溶解性和刺激性，我们可以引入甜菜碱分子，与其形成分子配对。在三维结构上，它产生了一个π-π作用力，形成了甜菜碱和水杨酸的共晶。这样，水杨酸的溶解性大大增强，生物利用度提高，刺激性也降低了，从而提高皮肤的安全浓度。因此，我们可以采用这种方式，如类似姜黄素、白藜芦醇、虾青素等，开发其共晶以提高生物利用度。

第二个方面，我们开发了液态共晶，例如甜菜碱和多元醇。我们可以将其制作成深共熔溶剂（DES），用这种溶剂代替传统植物提取中的有机溶剂，如乙醇或乙酸乙酯、乙醚等。这种提取方式提取效率更高，破壁效果也更好。而且由于溶剂具有可设计性，它能为整体原料组带来一定功效。基于天然低共熔溶剂技术我们也开发了很多植物提取物，如药用层孔菌提取物、油橄榄提取物以及姜提取物等。

第三个方向是将深共熔溶剂或离子液体作为活性成分的载体，递送一些肽类物质、胶原蛋白等透皮有一定困难的活性物，在对屏障无损伤的基础上，通过协同促渗、或是包裹的方式提高活性物质和大分子物质的透皮吸收效率。我们知道护肤品用在皮肤上，但实际上很多护肤品中的活性成分很难进入真皮层起效。以蓝铜肽为例，它是水溶性成分，通常被皮肤角质层和皮脂膜阻挡，无法进入真皮层。然而，蓝铜肽真正起效的地方是在真皮层内刺激胶原蛋白再生。

我们可以通过离子液体或DES溶剂等材料对蓝铜肽进行包裹，形成约200纳米的微乳小球，通过这种方式将蓝铜肽递送到真皮层。根据我们的激光共聚皮肤切面图以及HPLC定量检测，我们可以提高蓝铜肽在真皮层中的吸收量达到5倍以上。

除此之外，我们还将这项技术与生物合成相结合。我们可以将超分子溶剂作为底物，提高基因工程菌的反应效率、产物选择性、纯度以及降低整个合成过程的工艺成本等。

happi China：我们了解到，基于这一技术平台，杉海创新的许多创新原料已获得美妆行业众多国际和本土品牌的认可，在很多产品中得到应用。我们想了解杉海创新的产品布局与计划。

张嘉恒：我们刚才提到超分子技术，它实际上是基于分子自组装的核心。目前，我们针对短肽类物质，在短肽自组装上开发了一项新技术。在之前的产品中，每个肽类分子可能都是游离的，分子与分子之间并没有充分搭成分子网络。我们与麻省理工大学团队进行了深入合作，他们开发了短肽自组装技术。在酵母蛋白分泌的物质中，提取了一个肽序列。这个肽序列可以在特定情况下互相长到一起，即是靠分子间作用力形成。我们可以通过不同离子去调控，使其在24小时内生长成梭形、圆球形或网状。这种结构类似于细胞外基质，可以结合其他成分，更好地渗透，提高稳定性，同时也能改善皮肤修复环境。目前，麻省理工已发表了相关论文，将短肽分为两剂型注射到皮肤下，可以实现形成特定形状。按照要求，我们可以操控这些分子形成特定形状，并带来特定形貌。这样的结构将带来更多的特定功能。因此，我们未来会在短肽自组装方面投入更多研发资源。同时，我们也希望这种短肽自组装技术能够与其他活性成分实现更多耦合结合和赋能等功能。

happi China：结合丰富的研究背景、多年跨领域经验，我们希望您可以从更大的视野和角度，为我们解读个人护理品市场的趋势？

张嘉恒：这个问题非常好。从个人护理品行业来看，整个行业实际上也在跟随消费者进化。之前出现了“成分党”，但现在越来越多的“成分党”在向“功效党”方向发展。消费者不再仅关注成分的添加比例，更多地关注成分之间的互相搭配以及吸收生物利用度和透皮等。因此，我们通过超分子技术非常适合解决成分之间的相容性问题，包括互相搭配的透皮问题等。我希望通过我们的技术赋予每个成分更多用途，同时我们可以解决之前用不到的成分，例如分子本身的缺陷、溶解性不好、刺激性很强、透皮效果很差或稳定性不好等问题。这样的分子可以重新拿出来，通过不同分子的配比，以及共晶离子液体、DES和纳米包裹等技术解决原有分子的缺陷，并发挥分子本身的优点。

happi China：今年亦是荣格工业传媒的25周年，在个人护理品行业之外，荣格工业传媒也关注医药、医疗器械、航空航天、汽车、涂料、智能制造等基础应用领域，我们相信底层技术创新是共通共融的。您对荣格工业传媒有何寄语？

张嘉恒：超分子技术拓展到其他行业，我认为它具有很多机会。观察其他行业领域，包括新能源，我们发现，现在电动汽车的事故大部分是动力系统的事故，而动力系统的事故主要是电池的事故。电池事故主要由传统电池材料引发，例如电解液，其大多采用碳酸酯溶剂，该材料本身就非常易燃。实际上，通过我们的技术已经成功开发，将锂盐与酰胺类小分子结合，形成一种阻燃的含锂溶剂化结构，可以解决易燃问题。

非常感谢荣格工业传媒和《happi China》杂志提供这样的机会。我们认为材料是各行各业的根本，甚至可能是每个行业的地基。只有打好地基、开发好材料和选择，我们才能在地基上建立更高的大厦。非常感谢荣格为整个材料界和工业行业提供这样宝贵的分享和交流的渠道。
（采访视频请至“荣格个人护理”公众号和视频号观看）

来源：荣格-《国际个人护理品生产商情》

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