1987年，當法國化學家萊恩憑借“超分子化學”獲得諾貝爾化學獎時，可能誰也不會想到，這一科研成果，最終會應用到化妝品原料研發(fā)領域。
何為“超分子化學”？按照萊恩的解釋，即研究兩種以上的化學物種通過分子間力相互作用締結而成的具有特定結構和功能的超分子體系的科學。如果應用于護膚，能夠在精準遞送、促滲緩釋、強化功效性和穩(wěn)定等層面發(fā)揮不小的優(yōu)勢。
目前，超分子技術在全球泛健康領域已有廣泛的研究和應用，諸如英國牛津大學、葡萄牙阿威羅大學、印度加爾各答大學、加拿大麥吉爾大學、美國哈佛大學、日本九州大學等國際高校，意大利諾斯股份、瑞士奇華頓、法國嘉法獅、德國贏創(chuàng)、日本資生堂等世界知名企業(yè)，對此皆有相關投入。
而在中國，主導這項技術研究與應用的，則是深圳杉海創(chuàng)新技術有限公司（以下簡稱杉海創(chuàng)新）創(chuàng)始人張嘉恒。
在含能材料領域全球前十的科學家中，張嘉恒是唯一的中國人（世界排名第9）。專研超分子技術多年，他深諳其應用價值，因而，除了做學術研究外，也于2017年創(chuàng)建杉海創(chuàng)新，推動該技術成果的應用。
如今，杉海創(chuàng)新應用范圍已覆蓋醫(yī)療、食品添加劑、農藥、寵物用獸藥、消殺、保健、美妝護膚、家清等生物新材料和大健康領域。借助這一平臺，張嘉恒正逐步推動超分子技術在化妝品行業(yè)的產業(yè)化。
將軍工科技應用至化妝品原料改性
張嘉恒有很多頭銜，除了杉海創(chuàng)新創(chuàng)始人外，還是哈爾濱工業(yè)大學教授/博士生導師、國家特聘專家、深圳市諾貝爾獎科學家實驗室索維奇智能新材料實驗室核心成員。
張嘉恒也有很多標簽，國家海外高層次人才、福布斯海歸菁英100人、廣東省珠江人才、深圳孔雀計劃B類人才等。
就在近日，他還成功入選由美國斯坦福大學與愛思唯爾數據庫（Elsevier）聯合發(fā)布的“2023全球前2%頂尖科學家榜單”（第六版）。
這些榮譽背后，起支撐作用的，便是其在超分子材料研究上的突出造詣。
如何形容超分子技術呢？張嘉恒將其比喻成排兵布陣。
比如有100個士兵，包括騎兵、步兵、弓箭手3類兵種，一種陣型是“騎兵在前，步兵居中，弓箭手隨后”，另一種陣型是“弓箭手在前，步兵居中，騎兵隨后”，相較而言，肯定是前者進攻性更強。
同樣的道理，超分子技術就是把看似雜亂無章的分子構型，排列成特定的結構，使其形成性能更強的整體。
將超分子技術應用于化妝品原料改性之前，張嘉恒其實已經在多個領域進行過嘗試。比如植物化學、農藥和獸藥的改性等。更令人意外的是，他在美國愛達荷大學工作時，還曾將離子液體技術運用于航天領域、火箭推進燃料領域，并從事過炸藥的超分子開發(fā)。后來到了日本橫濱國立大學，則運用超分子技術，開發(fā)過電解液這種新能源材料，有納米材料、新能源和電催化領域的科研工作經驗。
單看這樣的經歷，似乎很難讓人把他和化妝品原料結合起來。但材料技術上的相通性，讓其在回國后，能夠順利地以此前的科研積累，將開發(fā)方向轉移到生物材料上。
原來，超分子結構在自然界非常普遍，酶及其底物、激素及其受體等蛋白質、線粒體內膜上的能量轉化單位、核酸、冠醚與某些金屬的包合物，DNA雙螺旋結構，血紅蛋白運輸氧氣分子等，都是通過分子間作用力結合的超分子結構。按照這樣的邏輯，以超分子技術對化妝品原料進行優(yōu)化改性，完全是可行的。
而且，化妝品原料存在的一些技術壁壘，也讓超分子在該領域的應用成為必然。
在布局泛健康領域過程中，張嘉恒發(fā)現，很多化妝品原料在生產過程中，容易產生雜質多、生物毒性大、生物利用率低、周期長、環(huán)境污染嚴重等問題，這就使得配方應用具有一定的局限性。而如果能夠利用超分子技術改變其性能，局限性就能被打破。
這種認知，最終促成杉海創(chuàng)新的超分子技術在化妝品原料改性上“大展拳腳”。
超分子“智”組裝的6大應用
當然，張嘉恒能夠進入化妝品原料領域，也有情懷使然。
他指出，此前日化行業(yè)屬于精細化工，很少有材料學或頂尖科研團隊專注于這一板塊，而是流向了尖端技術聚焦的醫(yī)藥、生命科學等領域。但實際上，“相比其他領域，化妝品行業(yè)更缺技術，也更需要技術”。這讓他覺得，自己的研究成果有很大應用空間。
根據化妝品原料的特點與需求，結合超分子化學和分子自組裝，張嘉恒帶領團隊，最終開發(fā)出了超分子“智”組裝技術。
何為“分子自組裝”呢？
按照他的解釋，自組裝是由基本結構單元（分子、納米級結構材料等）自發(fā)形成有序結構的一個過程，是分子有序排列成高級結構的一種方式，它廣泛存在于自然界中，是發(fā)揮各種復雜生物功能的基礎，在生命活動中起著至關重要的作用。
而分子自組裝是非斷鍵重連的前沿綠色化學，可驅動性質相似的物質相互聚集排列、性質互補的物質相互吸引結合，使物質運動和分子行為趨于一種最穩(wěn)定的狀態(tài)。
在張嘉恒的推動下，杉海創(chuàng)新的超分子“智”組裝技術平臺衍生出6大應用技術。
一是超分子共晶強化技術。該技術可通過篩選活性組分的最佳CP成分進行共晶強化，從而降低原料的刺激性，增強溶解度和穩(wěn)定性，提升功能性和滲透性。諸如水楊酸、壬二酸、阿魏酸、甘草酸、腺苷、煙酰胺、4MSK等，都能通過這一技術進行改性。
二是生物酶綠色催化技術。該技術的生物酶定向催化，可以超分子溶劑為底物，增強酶的活性，提升手性選擇，實現原料的高純度；工程菌綠色發(fā)酵可優(yōu)選特色植物，增強活性成分含量，提升整體功效；反膠束發(fā)酵技術可篩選特色菌種，發(fā)酵植物油，從而實現更多功效，改善膚感，增強吸收。
三是微脂囊包裹技術。該技術通過離子液體（超分子材料之一）與脂質體包裹、真皮層細胞靶向釋放、毛囊靶向釋放、炎癥因子響應釋放，可將原料納米化，并實現精準遞送、長效緩釋、降低刺激性、提升穩(wěn)定性和滲透性等效果。適用的原料包括蝦青素、光甘草定、維A類、藍銅肽、生物素、神經酰胺、植物精華油等。
四是NaDES定向萃取技術。該技術將分子印跡技術和天然超分子溶劑相結合，對植物活性成分高效萃取，萃取效率相比醇萃提升5倍，水萃提升20倍。適用的原料包括油橄欖（橄欖苦苷，羥基酪醇）、紅景天、藥用層孔菌、白睡蓮、極微小球藻等。
五是超導協(xié)同促滲技術。通過超分子溶劑，協(xié)同促滲大分子/水溶性/難吸收成分，增強其穩(wěn)定性，使生物利用度提升5-7倍。適用的原料包括膠原蛋白、玻色因、藍銅肽、六勝肽、復合肽、β-葡聚糖等。
六是勝肽分級自組裝技術。針對氨基酸鏈和多肽的多級結構進行定向調控，自組裝短肽、超分子多肽，可增強穩(wěn)定性和耐熱性，降低毒性和免疫應激，促進吸收，協(xié)同增效等。適用的原料包括超分子肌肽、酵母蛋白肽等。
其中，超分子共晶強化技術、NaDES定向萃取技術、超導協(xié)同促滲技術、勝肽分級自組裝技術皆為行業(yè)首創(chuàng)。對此，張嘉恒頗以為傲。
從泛健康到泛工業(yè)，未來目標是“星辰大海”
技術驅動型企業(yè)的一個最大特點，是在研發(fā)層面不吝投入。杉海創(chuàng)新也一樣。
截至現在，張嘉恒已組建起超過100人的全職研發(fā)團隊，并建造了年產量千噸級超分子生物材料的生產線及多個配套工廠。其中，在韶關自建了占地3萬平方米的產業(yè)園，以推進自產活性原料工程。
“能夠規(guī)模化量產，能夠降低材料的應用成本，這就是產業(yè)化的第一步。”諸多投入對于自研成果產業(yè)化的意義不言而喻。
為強化技術研發(fā)實力，杉海創(chuàng)新還聯合敷爾佳、UNISKIN優(yōu)時顏、UNILIPO研之有理3大品牌，與索維奇深圳市諾獎實驗室建立了聯合實驗室，共同探索超分子技術在護膚領域的應用。
在檢測方面，張嘉恒透露，公司每個年都會邀請3000位志愿者做產品的功效檢測。其成立的璞嘉功效評價檢測中心，是全國首批通過T/SHRH 006-2018、T/SHRH 015-2018團體標準的實驗室。
他約莫估算了一下，以技術研發(fā)實力為基礎，杉海創(chuàng)新針對化妝品原料所做的超分子改性成果已有100余種，“理論上，所有中國成分都可以”。
在與《美妝原料圈》的溝通中，張嘉恒時不時顯露出更大的設想和抱負。看得出來，僅僅一個化妝品原料領域，并不能承載其技術應用的宏圖。“很多人把我們定義成化妝品原料企業(yè)，其實我們沒有局限于此，確切點說，應該是涵蓋了多個領域的新材料公司。”
今年，杉海創(chuàng)新的更名（前身叫深圳萱嘉生物科技有限公司），正體現了這樣的追求。張嘉恒告訴《美妝原料圈》，“杉海”諧音《山海經》中的“山海”，意思是要更有想象力，不要被框架限制；“創(chuàng)新”則表明我們主張技術驅動，不希望做跟隨者，而是要做引領者。
“星辰大海才是我們團隊的目標。”說出這句話時，他的雙眼泛著光。
接下來，杉海創(chuàng)新要向泛健康領域發(fā)力，諸如醫(yī)藥、器械、食品、農業(yè)和環(huán)保等領域，已經有一些合作的案例在推進。
再進一步的布局，則是泛工業(yè)。比如光伏儲能、充電業(yè)務等新能源，以及軍工航天、生物材料、疾病診療、分子機器等。對于張嘉恒而言，盡可能廣地將技術成果產業(yè)化，方能實現自己的理想。
“志高者，意必遠。”這句話，用來形容他的理想再合適不過了。
也許多年以后，懷揣著高遠志向的張嘉恒，仍會堅持奔赴在通過星辰大海的科研之路上。
注：11月29日下午，張嘉恒教授將參加2023（第四屆）中國化妝品年會-原料創(chuàng)新論壇，并帶來主題為《超分子智組裝材料開發(fā)平臺賦能自研原料開發(fā)》的分享。敬請期待。
