环华西“一校四院”项目精选 | 国内首条黑色素生产线，助推工业原料国产化
黑色素是结构单元含有酚羟基、氨基和亚氨基的一类生物大分子,广泛存在于动植物体内,具有特殊的化学结构和许多优异的生物功能。
黑色素被证明具有抗氧化、抗辐射、抗病毒感染、可激活免疫系统、可结合重金属离子、结合药物等许多重要的生理功能，其中间产物左旋多巴（3,4-Dihydroxyphenylalanine,L‐DOPA）还是一种治疗神经性疾病的药物，具有广泛的应用开发价值。因此，对各种生命过程中黑色素形成机理、生物学功能和应用开发的研究在理论和应用方面均有重要意义。
近年来，随着黑色素研究的不断深入，黑色素复杂的分子结构已逐渐被人们所认识，黑色素的合成机理也进一步被掌握，人造黑色素逐渐成为新概念高分子材料领域的热门话题。
基于此，2022年12月29日，第五届“环华西国际智慧医谷”发展论坛暨“一校四院”科研成果发布会上，四川大学高分子科学与工程学院副研究员顾志鹏现场介绍了“黑色素材料的关键性能调控优化及产业化研究”项目，有望进一步推动信息产业与大健康领域的产品升级和黑色素原材料的大规模生产。
黑色素染发剂
比天然材料更“黑”：实现黑色素材料商业化落地
作为一种良好的仿生材料，人造黑色素可用于显色、抗氧化、抗衰老、抗辐射及抗紫外线等，应用范围广泛。
聚多巴胺是受贻贝蛋白启发制备的仿生高分子材料，因其具有与天然黑色素相似的化学与物理性质，被认为是一类典型的人造黑色素材料。然而，不同于蛋白、核酸等生物大分子，此类传统黑色素材料的制备，无法依赖于序列可控的逐级合成反应，导致黑色素/聚多巴胺材料往往不具有精确的化学结构，难以对其结构与性能进行有效调控，且在黑度等本征性能方面表现并不突出。这导致人造黑色素很难满足工业界的实际需求，也成为该领域公认的亟待解决的难题之一。
针对这一难题，四川大学高分子科学与工程学院/高分子材料工程国家重点实验室李乙文教授团队认为，黑色素在一个宽波长范围内具有逐级递减的吸光性质决定了其理化性质(如本征黑度)，可以通过调节材料的能级结构（构建电子给-受体对结构降低能带隙和增加电子离域效应），来有效调节黑色素对可见吸收能力，成功获得了比天然材料更“黑”的人造黑色素与聚多巴胺材料。这一设计使材料的摩尔吸光系数增至之前的 2-3 倍，本征黑度提高了2倍，使得某些工业场景下，能够利用改性的黑色素来替代传统高黑度的无机（如炭黑等）和有机（如聚苯胺等）染料。不仅推动了黑色素原材料的大规模生产，也为这类材料在部分高端工业制造场景下的实际应用提供了重要机会。
顾志鹏表示：“我们的初衷是利用我们转化的这种黑色素来实现工业原料的替代，使复杂的黑色素在体内的生产过程能够在工业产线上得到好的调控，实现下游应用端的落地。”
加速产业化：企业合作与自主建设相结合
近两年，李乙文团队一直致力于将黑色素作为工业原料，广泛应用到国民经济的工业体系中去。目前团队正在和国内外一些公司紧密合作，积极进行下游的产品化研究。
大健康领域，以染发行业市场为例，根据AgeClub此前研究，中年老年群体的“银染黑”需求贡献了近80%的市场份额，且更关注染发产品的安全性。而目前市面上最为通用的染发剂是氧化型持久性染发剂，核心成分为苯胺类物质。这类物质由于自身的理化性质及较强的角蛋白亲和力，属于被广泛应用的染色剂，但致敏性较强，若使用不当还可能引起其他皮肤、眼睛、呼吸道疾病。为解决行业痛点，李乙文团队与国内多家生产美发产品的知名企业合作，利用黑色素来取代传统苯胺和双氧水等致敏物质，研发出新一代高效安全的染发产品，具有不致敏、易染黑等优势。另外，团队还与丸美等公司合作，使用黑色素替代传统防晒霜中的钛白粉和小分子防晒剂，优化了产品的防晒指数与使用感受，更解决了传统防晒霜中小分子潜在的血液毒性等问题。
除了与下游企业合作，李乙文团队立足成都，牵头成立四川美拉宁高分子材料有限公司，建立黑色素原材料生产基地、黑色素知识产权积累中心、下游配方与复合材料研发中心，自主设计并在四川建成了国内首条黑色素原材料生产线，一期工程的年产量预计在10吨左右。
顾志鹏表示，团队目前正在进入印染市场，积极实现高端黑色布印染市场拓展。同时探索黑色素产品衍生，如提取山椒素进行防光老化产品研发，建立自有品牌。未来团队将从单一板块复制现有模式、合并版块拓展业务两方面进行融资，预计分别融资500-1000万、600万，用于产线搭建、产品研发与资质认证等，借助黑色素原料平台不断壮大自身，在工业原料国产化道路上做出贡献。
