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在美妆行业，如何打造差异化产品、丰富产品组合，一直是企业的核心关注点。原料端的创新逐渐成为企业竞争的关键领域，新原料的研发与生产需求呈现快速增长的趋势。近年来，随着生物技术的发展，合成生物学以其可以安全、高效、绿色地生产高质量原料的独特优势，突破了传统化学合成与天然提取的局限性，为化妆品原料的研发和创新提供新方向，成为原料创新的焦点。合成生物学被称为“第三次生物技术革命”，这一概念在1910年首次由法国物理化学家Stephane Leduc提出，2000年美国的Eric Kool引入工程学的概念，将合成生物学重新定义为以系统生物学为基础的遗传工程学。合成生物学是一项基于工程化理念的跨学科领域，结合多学科知识，为改造和创造人造生命体系提供了独特的视角。自21世纪初诞生以来，合成生物学凭借在DNA工程、生物分子工程以及计算机技术等多个领域的持续突破，逐步发展为一门高度体系化的学科。从广义产业分类的角度来看，合成生物学产业可定义为一种科技驱动型产业，其核心在于以生物基材料取代化石基材料，并通过生物技术工艺革新传统化工技术路线。合成生物学是一门将生物学、工程学、计算机科学和化学相结合的新兴学科，其核心目标是通过设计和构建生物系统来实现特定功能，甚至创造全新的生命形式。与传统生物学研究自然界中的生物体不同，合成生物学强调对生物体的主动改造和优化。近年来，随着基因编辑工具的进步和DNA合成技术成本的下降，合成生物学从一个学术研究领域迅速发展为一个潜力巨大的产业，涵盖从医药、农业到能源等多领域应用。合成生物学的起点可以追溯到基因工程技术的发明。早期的基因工程以插入或移除特定基因为主，而合成生物学则更进一步，其关键在于模块化和标准化的设计理念。通过将基因视为“生物模块”，科学家可以像搭积木一样进行组合，设计出满足特定需求的生物系统。例如，科学家已经成功设计出能够高效生产胰岛素的微生物，将其应用于糖尿病治疗。此外，合成生物学还能将天然存在的生物途径改造为人工优化的生产线，以更高效、更环保的方式合成化学品或药物。在合成生物行业中，上游企业专注于开发使能技术，中游企业提供赋能型技术平台，下游企业则为各垂直领域带来创新型产品。根据市场需求量和价值两个方面，合成生物下游终端产品可分为三大类别：第一类是市场需求量小但价值高，如生物医药产品；第二类是市场需求量适中且价值中等的产品，如农业、食品相关产品以及精细化学品；第三类是市场需求量大但价值较低的产品，比如大宗化学品、美妆个护产品等。从化学原料、植物原料再到合生生物原料，第三次生物技术革命，亦是化妆品的第三次技革命。整体来看，生物学技术对于美妆上游的原料的研发和创新有着十分重要的作用。化妆品原料开发技术可以分为四大类型，包括化学合成、生物提取、生物发酵和生物合成。近年来，由于消费者对于天然有机原料的推崇，合成生物技术已经成为化妆品行业发展的重点方向。在化妆品行业原料开发上，已有化妆品原料主要来自动植物，而动植物提取困难、产量低，批次间差异大以及化学合成难度大、成本高。而在现在的行业发展趋势中，ESG日渐成为化妆品头部企业的社会责任之一，纷纷寻找更可持续的替代来源。合成生物学能够提供绿色替代解决方案。如今，美妆企业纷纷尝试利用合成生物学手段构建细胞工厂生产原料，以替代传统的动植物提取和化学合成方法。这一技术不仅显著提高了产量，降低了生产成本，还增强了产品在批次间的稳定性，成为行业发展的核心方向。化妆品行业已从传统的精细化工领域，逐步演变为融合化学、生命科学、生物技术、材料科学和皮肤医学等多学科的交叉领域。这一转变促进了产品的多样化和功能性提升，满足了消费者日益多元化的需求。在化妆品生产成本中，上游原料和包装材料占据较大比重。其中，原料的选择直接影响产品的功效和安全性。根据国家药品监督管理局发布的《化妆品新原料注册备案资料管理规定》，原料主要分为化学合成原料、天然原料（如植物原料、矿物原料等）、生物技术来源原料（如基因工程、细胞工程、发酵工程、酶工程和蛋白质工程来源等）以及其他来源原料 。在全球范围内，领先的化妆品原料供应商包括禾大（Croda）、赢创（Evonik）、巴斯夫（BASF）、亚什兰（Ashland）等。这些企业在原料研发和生产方面具有丰富的经验和技术积累。
随着环保意识的提升，生物基原料在个人护理行业的应用日益广泛。根据禾大发布的报告，个人护理行业正从石油基原料向生物基原料转变，生物基产品目前占整个行业的40%左右。其中，生物活性成分的开发和应用，特别是胶原蛋白和多肽类原料，推动了中国功效性护肤品市场的快速增长。根据BCG的研究分析，在化妆品原料领域，合成生物学的应用主要有以下三种策略：第一是开发全新生产路线：针对高价值产品。特别是传统动植物提取物，通过合成生物学技术开发新的生产方法。由于目标分子明确且商业化潜力大，这成为当前产业的主要关注方向。例如角鲨烯、胶原蛋白以及麦角硫因等。第二种聚焦环保主题：开发天然防晒剂、着色剂等环保型原料，主要受到国际巨头如欧莱雅等的关注。这类产品符合可持续发展的趋势，满足消费者对环保产品的需求。第三是寻找全新原料：然而由于缺乏明确的分子改造目标和方向，这方面的研究遇到了不小的挑战。在现在的新型化妆品原料开发中，需要具有明确的功效需求（美白、保湿、抗衰、抗氧化、舒缓），利用人工智能针对相关靶点进行理性化的分子、多肽、蛋白质设计，利用合成生物学手段构建细胞工厂生产新原料。代表性的通过生物合成方法生产的部分化妆品原料，其中包括角鲨烯、多肽、麦角硫因、透明质酸、胶原蛋白等。而在中国化妆品市场，合成生物在原料上的应用已经较为完善。中国是全球率先实现重组胶原蛋白量产的国家，在行业内具有领先地位。据弗若斯特沙利文数据，由于重组胶原蛋白的功效优势，基于重组胶原蛋白的功效性护肤品渗透率快速提升，预计 2027 年渗透率达到 30.5%，将超过透明质酸成为第一大功能性护肤品原料成分。而在资本市场，中国已有多家重组胶原蛋白企业上市。2022年年底在港交所上市的巨子生物是全球重组胶原蛋白产能最大的公司之一。其重组胶原蛋白产品主要应用于皮肤护理领域，是全球首个实现重组胶原蛋白化妆品量产的公司之一。去年7月，锦波生物也在北交所上市，其已经完成了Ⅰ型、Ⅲ型、XVII型等人源化胶原蛋白的基础研究，并已经在妇科、皮肤科、外科、五官/口腔科、护肤等多个领域得到应用。丸美股份成功研制出稳定的重组双胶原蛋白，该蛋白嵌合了I型和III型胶原蛋白，新推出的双胶原系列则是承载重组双胶原技术的主要产品系列。此外，丸美股份还成立全国重组功能蛋白技术研究中心。创健医疗，作为国内重组胶原蛋白行业的重要企业之一，已经获得了资生堂以及LVMH两家国际美妆巨头的投资，足以证明重组胶原蛋白在美妆行业的重要性。关于另一合成生物原料多肽，上美股份旗下韩束引领了方向。2003年，韩束首家生产基地落地，重点关注抗衰成分多肽，2023年韩束牵头起草了《化妆品原料多肽》团体标准。作为国货美妆老大的珀莱雅，也通过锚定多肽，推出红宝石六胜肽面霜，核心成分再从六胜肽升级为六胜肽PRO。除此之外，关于角鲨烯原料，今年九月，宜春大海龟生命科学股份有限公司已与华泰联合证券签署上市辅导协议，正式开启了上市之旅。宜春大海龟专注于高端化妆品、生物医药等各类原料的生产研发，其中非橄榄植物角鲨烯为其推出的特色原料。目前宜春大海龟的角鲨烯产量约占全球产量的三分之一，并拥有夏皇后和肤悦缪斯等护肤品牌。目前，娇韵诗、林清轩、百雀羚、PMPM等国内外知名品牌皆在其推出的新品中加入了此原料成分。此外，另一合成生物原料麦角硫因，是一种在护肤品中具有优秀抗氧化性能的天然成分，其学名为左旋巯基组氨酸三甲基内盐。由于皮肤组织细胞对麦角硫因的接收、吸收和利用能力强，因此麦角硫因在化妆品领域得到广泛应用。雅诗兰黛将麦角硫因视为其标志性成分，其旗下品牌包括倩碧、悦木之源、海蓝之谜等，都广泛使用麦角硫因作为主要成分。同时，在国内的产品中，目前，自然堂推出的第五代凝时鲜颜肌活修护小紫瓶精华液、珀莱雅赋能鲜颜淡纹紧致滋润霜、稀物集松茸菌精华水以及韦博士灵芝焕能好底子精华水等热门单品中，都添加了麦角硫因。总体看来，合成生物学在化妆品原料开发中已经开始表现出显著优势，中国市场已率先实现重组胶原蛋白量产，并推动多肽、角鲨烯等高价值原料的应用和产业化。作为化妆品最上游板块，原料是保障美妆产品质量的基础，亦是产品差异化的源泉。尽管存在研发周期长以及对企业资金要求高等诸多困难，但在以科研为导向的美妆行业，合成生物已经成为企业破局的关键。（作者：Rashine，来源：卿照，锦缎旗下化妆品行业研究品牌）
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