填補(bǔ)空白！國(guó)產(chǎn)自研1.5萬(wàn)升超大規(guī)模細(xì)胞生物反應(yīng)器下線
導(dǎo)讀： 近年來(lái)，隨著國(guó)家對(duì)生物經(jīng)濟(jì)的重視和扶持，國(guó)內(nèi)已有公司成功研發(fā)出1.5萬(wàn)升動(dòng)物細(xì)胞高端生物反應(yīng)器，填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)1萬(wàn)升以上高端生物反應(yīng)器空白。近期，儀器信息網(wǎng)走進(jìn)蘇州沃美生物有限公司一睹了這套設(shè)備的真面目。
當(dāng)前，我國(guó)生物醫(yī)藥生物反應(yīng)器設(shè)備雖然已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了較大程度的國(guó)產(chǎn)替代，但是高端產(chǎn)品，尤其是超大規(guī)模生物反應(yīng)器（1萬(wàn)升以上）仍然嚴(yán)重依賴進(jìn)口，不僅成本高，而且在關(guān)鍵技術(shù)和維修保養(yǎng)方面也極易被卡脖子。我國(guó)在這一領(lǐng)域長(zhǎng)期處于空白狀態(tài)，僅通過(guò)罐體加工國(guó)產(chǎn)化、軟件自控用進(jìn)口的方式實(shí)現(xiàn)部分國(guó)產(chǎn)替代。近年來(lái)，隨著國(guó)家對(duì)生物經(jīng)濟(jì)的重視和扶持，?我國(guó)在上游生物工藝裝備的技術(shù)創(chuàng)新和市場(chǎng)投入程度持續(xù)加大，國(guó)內(nèi)已有公司成功研制出全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的國(guó)產(chǎn)制造，并成功進(jìn)行了抗體表達(dá)工藝的驗(yàn)證測(cè)試。此次超大規(guī)模1.5萬(wàn)升生物反應(yīng)器的設(shè)計(jì)、制造和下線，填補(bǔ)了我國(guó)在該領(lǐng)域的空白。
雙方合影
（從左至右：儀器信息網(wǎng)生命科學(xué)編輯李兆坤、沃美生物總經(jīng)理滕小锘博士、儀器信息網(wǎng)客戶成功經(jīng)理康龍、儀器信息網(wǎng)生命科學(xué)編輯樊雪竹）
為了一睹這套設(shè)備的真容，儀器信息網(wǎng)一行走進(jìn)了這家在生物制造上游產(chǎn)品和服務(wù)有著良好口碑的公司——蘇州沃美生物有限公司（以下簡(jiǎn)稱“沃美生物”），并在沃美生物總經(jīng)理滕小锘博士的帶領(lǐng)下進(jìn)入了超大反應(yīng)器研究和測(cè)試車間。那么這套設(shè)備到底有什么特別之處？我國(guó)在高端生物反應(yīng)器領(lǐng)域還有哪些難點(diǎn)亟待攻克？……跟著我們的腳步一起去了解吧！
專注高端產(chǎn)品，成功自研國(guó)內(nèi)1.5萬(wàn)升動(dòng)物細(xì)胞生物反應(yīng)器
高端裝備制造業(yè)作為國(guó)家戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)，是提升制造業(yè)核心競(jìng)爭(zhēng)力、實(shí)現(xiàn)新型工業(yè)化、建設(shè)制造強(qiáng)國(guó)的重要支撐。那么，什么是高端裝備呢？高端裝備又稱先進(jìn)裝備，是指具備高技術(shù)含量、高附加值的先進(jìn)工業(yè)設(shè)施設(shè)備，是以高技術(shù)為引領(lǐng)，處于價(jià)值鏈高端和產(chǎn)業(yè)核心環(huán)節(jié)，決定整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈綜合競(jìng)爭(zhēng)力的核心裝備。以高端生物反應(yīng)器為例，其“高端化”體現(xiàn)在設(shè)計(jì)、制造、運(yùn)行和維護(hù)等各個(gè)細(xì)節(jié)之中，該系統(tǒng)集成了諸如數(shù)字化設(shè)計(jì)、CFD仿真模擬、PAT技術(shù)、QbD設(shè)計(jì)理念和智能化控制等關(guān)鍵核心技術(shù)，每一項(xiàng)都需以高度專業(yè)化的人才和精密儀器作為支撐。
“換句話說(shuō)，誰(shuí)掌握了最先進(jìn)的生產(chǎn)力，誰(shuí)就能在競(jìng)爭(zhēng)中占據(jù)優(yōu)勢(shì)。比如，在細(xì)胞株、菌株無(wú)較大差異的情況下，不同的裝備最大可造成20%-50%的產(chǎn)量差異?！彪┦拷忉尩?，“我們專注于高端的產(chǎn)品，如今，已經(jīng)有很多企業(yè)開(kāi)始使用這些高端產(chǎn)品，其中多為行業(yè)龍頭和先進(jìn)制造企業(yè)?！?/p>
在滕博士介紹完高端裝備的概念后，我們也走進(jìn)了沃美生物工業(yè)反應(yīng)器研究和測(cè)試車間。在看到了經(jīng)歷三次技術(shù)和軟件迭代的生物反應(yīng)器系列產(chǎn)品后，這臺(tái)完全自主研發(fā)的1.5萬(wàn)升動(dòng)物細(xì)胞生物反應(yīng)器（DOE-BS15000L）便映入眼簾。
這套1.5萬(wàn)升動(dòng)物細(xì)胞生物反應(yīng)器總共有三層，所有核心元器件均為進(jìn)口。在問(wèn)及為何不選用國(guó)產(chǎn)配件時(shí)，滕博士表示：“該設(shè)備主要用于人用抗體藥物的生產(chǎn)，國(guó)內(nèi)用戶在配件選型階段優(yōu)先考慮具有成熟法規(guī)認(rèn)證和良好使用記錄的國(guó)外供應(yīng)商。對(duì)于高端反應(yīng)器的配件來(lái)說(shuō)，國(guó)產(chǎn)配件在合規(guī)性、穩(wěn)定性和關(guān)鍵性能方面尚不及進(jìn)口配件，這也導(dǎo)致了我們?cè)谶M(jìn)行國(guó)產(chǎn)替代的時(shí)候，只能先努力做到整機(jī)的國(guó)產(chǎn)替代，而對(duì)于配件的國(guó)產(chǎn)替代來(lái)說(shuō)，仍需要后續(xù)和眾多國(guó)產(chǎn)配件商的共同努力?！?/p>
DOE系列15000L不銹鋼細(xì)胞生物反應(yīng)器系統(tǒng)（DOE-BS15000L）
工業(yè)反應(yīng)器研究和測(cè)試車間布局也充分考慮實(shí)際GMP生產(chǎn)時(shí)的要求，進(jìn)行了合理化設(shè)計(jì)，管廊與主體設(shè)備分區(qū)布置，充分考慮操作和維護(hù)保養(yǎng)便捷性。設(shè)置有操作和檢修專用通道，可以方便的對(duì)每個(gè)配件和每一層管道進(jìn)行檢修。所有這些設(shè)備都是全自動(dòng)控制，且具備全生命周期管理功能。同時(shí)，整個(gè)反應(yīng)器配備了也配置了聯(lián)合華東理工大學(xué)國(guó)家生物反應(yīng)器重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室研發(fā)的拉曼在線檢測(cè)整體解決方案，可實(shí)現(xiàn)包括氨、糖、氨基酸、抗體質(zhì)量屬性等二十幾種物質(zhì)的實(shí)時(shí)在線檢測(cè)。滕博士說(shuō)，這套用反應(yīng)器的設(shè)計(jì)、自控水平和PAT解決方案代表當(dāng)前國(guó)內(nèi)生物反應(yīng)器的最高水平。
DOE-BS15000L的背面管道分布圖
在另一間測(cè)試實(shí)驗(yàn)室內(nèi)，35L多聯(lián)平行細(xì)胞生物反應(yīng)器(圖A和圖B)和第四代500 ml高通量平行智能生物反應(yīng)器（圖C）在實(shí)驗(yàn)臺(tái)上一字排開(kāi)，“我身邊的這款儀器，就是我們最新研制的多聯(lián)高通量平行智能生物反應(yīng)器（WT-IM500），它主要用于高通量工藝開(kāi)發(fā)，，通過(guò)自主開(kāi)發(fā)的XBIO上位機(jī)軟件，可以實(shí)現(xiàn)一臺(tái)控制器同時(shí)操控4-64臺(tái)平行生物反應(yīng)器的運(yùn)行?！彪┦繛槲覀兘榻B道。同時(shí)，他認(rèn)為多聯(lián)高通量平行智能生物反應(yīng)器的關(guān)鍵技術(shù)主要有以下幾點(diǎn)：罐體的合理性設(shè)計(jì)、制造加工精度和平行性、智能傳感器、穩(wěn)定的自控系統(tǒng)和功能強(qiáng)大的數(shù)據(jù)采集和工藝分析軟件?！翱傮w來(lái)說(shuō)，多聯(lián)平行生物反應(yīng)器的技術(shù)方面國(guó)內(nèi)外已無(wú)明顯差異，并且從最終使用效果來(lái)看差別也不大。而在售后服務(wù)方面，進(jìn)口品牌做的遠(yuǎn)不如國(guó)內(nèi)品牌，這也是促使用戶從進(jìn)口品牌轉(zhuǎn)向國(guó)產(chǎn)品牌的主要原因之一?！?nbsp;
圖A：DOE-B35多聯(lián)平行細(xì)胞生物反應(yīng)器；圖B：多聯(lián)平行生物反應(yīng)器產(chǎn)品線
圖C：WT-IM500 500ml高通量平行智能生物反應(yīng)器
依托華東理工大學(xué)技術(shù)背景穩(wěn)扎穩(wěn)打15載
沃美生物最早成立于2010年，成立初始便與華東理工大學(xué)國(guó)家生化工程技術(shù)研究中心（上海）（以下簡(jiǎn)稱“工程中心”）建立合作。經(jīng)過(guò)十多年的發(fā)展，公司現(xiàn)在形成了圍繞生物醫(yī)藥（動(dòng)保和人用）、合成生物學(xué)上游關(guān)鍵技術(shù)服務(wù)和相關(guān)產(chǎn)品的業(yè)務(wù)范圍，其中細(xì)胞培養(yǎng)基和生物反應(yīng)器是公司的兩大主要產(chǎn)品線。
在企業(yè)發(fā)展歷程墻邊，滕博士與我們回顧了沃美生物的發(fā)展史。公司成立初期，沃美生物在上海以技術(shù)服務(wù)和細(xì)胞培養(yǎng)基起家。得益于扎實(shí)的技術(shù)基礎(chǔ)，沃美生物培養(yǎng)基的業(yè)務(wù)發(fā)展很快，2012年便在蘇州建立了生產(chǎn)基地。2016年，沃美生物成立了生物反應(yīng)器事業(yè)部，主要開(kāi)發(fā)各種高端生物反應(yīng)器，2021年，為進(jìn)一步提高公司的裝備制造能力，沃美生物聯(lián)合琺成制藥系統(tǒng)工程（上海）有限公司（以下簡(jiǎn)稱“琺成浩鑫”）共同成立了一家專注于高端生物反應(yīng)器研發(fā)、生產(chǎn)和銷售于一體的合資公司——沃鈦思（南通）生物科技有限公司（以下簡(jiǎn)稱“沃鈦思”），并與華東理工大學(xué)生物反應(yīng)器國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)聯(lián)合成立了華東理工大學(xué)&沃鈦思智能制造和過(guò)程控制聯(lián)合技術(shù)創(chuàng)新轉(zhuǎn)移中心（創(chuàng)新中心），“通過(guò)該中心，可以將最前沿的生物反應(yīng)器一系列先進(jìn)關(guān)鍵技術(shù)及前沿成果實(shí)現(xiàn)快速產(chǎn)業(yè)化轉(zhuǎn)移。本次15000升的研發(fā)過(guò)程也得到了創(chuàng)新中心的強(qiáng)力支持?！彪┦孔院赖卣f(shuō)。
滕小锘介紹沃美生物發(fā)展歷程
2024年如此復(fù)雜的環(huán)境，沃美生物生物反應(yīng)器板塊仍實(shí)現(xiàn)了穩(wěn)健的發(fā)展。僅7月份新簽1600萬(wàn)訂單，其中海外訂單超過(guò)一半?！暗靡嬗趪?guó)家對(duì)于海外市場(chǎng)的支持，加之一帶一路國(guó)家的市場(chǎng)需求旺盛，加快了我們產(chǎn)品走出國(guó)門的步伐?！彪┦空f(shuō)。
公司15年來(lái)一直深植技術(shù)研發(fā)和創(chuàng)新、穩(wěn)扎穩(wěn)打。如今，沃美生物的研發(fā)總面積將近一萬(wàn)平米，以上海研發(fā)中心為主，并在蘇州姑蘇區(qū)和武漢設(shè)有研發(fā)中心，制造則在張家港工廠。此外，琺成浩鑫的海寧與廣州工廠則承擔(dān)反應(yīng)器的主要生產(chǎn)制造業(yè)務(wù)，滕博士說(shuō)：“當(dāng)前，我們的制造能力、技術(shù)水平和服務(wù)能力與國(guó)內(nèi)其他同類型企業(yè)相比處于前列?！?br>
高端生物反應(yīng)器領(lǐng)域國(guó)內(nèi)外仍有差距
據(jù)滕博士介紹，在高端生物反應(yīng)器領(lǐng)域，國(guó)內(nèi)外的技術(shù)差距雖然小，但仍存在。這些技術(shù)差距主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：
第一，微型高通量智能生物反應(yīng)器。該類型儀器對(duì)于合成生物學(xué)的研究以及藥物、培養(yǎng)基的開(kāi)發(fā)至關(guān)重要，目前國(guó)內(nèi)還沒(méi)有企業(yè)可以在這個(gè)方面真正實(shí)現(xiàn)高通量和智能化，尤其是在工藝層面的高通量和智能化。
第二，超大規(guī)模生物反應(yīng)器。雖然我國(guó)目前可以做到生物反應(yīng)器的大型化，但在高端生物反應(yīng)器的超大規(guī)模生產(chǎn)和應(yīng)用方面還缺少成功案例。當(dāng)前，我國(guó)對(duì)于萬(wàn)升的細(xì)胞生物反應(yīng)器基本依賴于進(jìn)口廠商，或者進(jìn)口技術(shù)國(guó)內(nèi)制造。
第三，核心元器件和傳感器。在自控的儀器儀表、閥門、核心的過(guò)程監(jiān)測(cè)傳感器等配件方面，尚不能實(shí)現(xiàn)完全國(guó)產(chǎn)化。部分領(lǐng)域已出現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化替代產(chǎn)品，但在高端生物醫(yī)藥領(lǐng)域的推廣應(yīng)用還比較匱乏。
第四，基于工藝出發(fā)的理性設(shè)計(jì)與放大技術(shù)。如今，大多數(shù)反應(yīng)器的設(shè)計(jì)均是在效仿國(guó)外，“照葫蘆畫(huà)瓢”，但真正的設(shè)計(jì)要結(jié)合自己的菌株、產(chǎn)品、工藝等特點(diǎn)。在放大過(guò)程中，以往靠的是經(jīng)驗(yàn)，但真正的放大需要依賴于對(duì)工藝特性和設(shè)備特性的充分理解，流場(chǎng)分析技術(shù)起到至關(guān)重要的作用，可以從方法學(xué)上解決問(wèn)題。
合成生物學(xué)發(fā)展方向：工藝工程裝備一體化
如今，合成生物學(xué)已經(jīng)成為了沃美生物業(yè)績(jī)快速增長(zhǎng)的新型業(yè)務(wù)板塊，其主要發(fā)展方向是“工藝-工程-裝備一體化”。未來(lái)五年，沃美生物仍將繼續(xù)深耕生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)鏈上游環(huán)節(jié)，不僅提供工藝開(kāi)發(fā)過(guò)程的全流程裝備，還將為用戶提供工程設(shè)計(jì)以及合成生物CDMO服務(wù)?！半m然今年的合成生物學(xué)市場(chǎng)變得更加‘理性’，但整體來(lái)說(shuō)仍然十分樂(lè)觀。我認(rèn)為，合成生物學(xué)的繁榮不止50年，由于合成生物學(xué)技術(shù)發(fā)展很快，合成生物企業(yè)需要將產(chǎn)品快速落地并產(chǎn)生效益才能有未來(lái)，否則很容易被市場(chǎng)淘汰。在企業(yè)快速發(fā)展的過(guò)程中，不僅需要政府的大力支持，同時(shí)也離不開(kāi)我們這種合成生物學(xué)的上游企業(yè)，希望我們能做好上游繁榮，并通過(guò)上游繁榮來(lái)支撐下游的發(fā)展?！?br>
據(jù)悉，除了與華東理工大學(xué)建立的華東理工大學(xué)&沃鈦思智能制造和過(guò)程控制聯(lián)合技術(shù)創(chuàng)新轉(zhuǎn)移中心以外，沃美生物也與華東理工大學(xué)合作建立了合成生物聯(lián)合技術(shù)創(chuàng)新轉(zhuǎn)移中心，主要側(cè)重于合成生物關(guān)鍵技術(shù)研究及科研成果的快速產(chǎn)業(yè)化。
談及未來(lái)的發(fā)展策略，滕博士表示，一方面持續(xù)加大自身的研發(fā)投入，增強(qiáng)自我造血功能，另一方面將繼續(xù)深化與華東理工大學(xué)、華中科技大學(xué)、四川農(nóng)業(yè)大學(xué)、蘇州工學(xué)院等高等學(xué)府的合作，通過(guò)校企合作的方式加速科研成果產(chǎn)業(yè)化，最終實(shí)現(xiàn)雙贏乃至多贏的局面。此外，沃美生物還在積極參與國(guó)家和地方在生物醫(yī)藥、合成生物、生物制造等領(lǐng)域的布局，將自身的發(fā)展融入到國(guó)家戰(zhàn)略發(fā)展中。
沃美生物總經(jīng)理滕小锘博士
