天津工生所揭榜攻堅 鑄就生物制造“中國心”

“就像給千里馬配專屬草料，我們的高通量微型平行反應器，能精準找到讓高產菌種發揮最大潛能的‘口糧’和生長環境。”在中國科學院天津工業生物技術研究所（以下簡稱天津工生所）的實驗室里，科研人員指著桌面上一臺小巧的設備介紹。

　　前不久，由該所牽頭申報的“微生物平行生物反應器”項目成功入圍工業和信息化部高性能生物反應器創新任務揭榜單位名單，成為微生物領域全國僅有的三項入圍項目之一。

　　去年年底召開的中央經濟工作會議強調“堅持創新驅動，加緊培育壯大新動能”。肩負著這份使命與擔當，眼下，該項目科研團隊正鉚足干勁，全力推進研發攻關。

　　微型反應器破局打破壟斷的“中國智造”

　　生物反應器是生物制造產業的“心臟”，其性能直接決定了菌種培養效率和生產水平。然而長期以來，我國高性能生物反應器領域面臨諸多難題，傳感部件、平行反應器、動物細胞反應器等關鍵技術多被國外壟斷，嚴重制約了國內合成生物學創新成果的產業化進程。

　　“隨著合成生物學技術的飛速發展，實驗室一年就能培育出上百株高產菌種，但傳統反應器效率低下，根本跟不上菌種研發的節奏，很多優秀菌種只能‘待在深閨無人識’。”天津工生所智能生物制造中心主任、研究員夏建業坦言，這一行業痛點成為科研團隊攻關的核心動力。

　　此次天津工生所牽頭的項目，聚焦微生物平行反應器這一關鍵方向，就是精準聚焦行業瓶頸。據介紹，傳統實驗室采用單罐試錯方式優化培養基和培養工藝，一名科研人員最多一次只能處理4個培養條件，且成本高昂，一罐培養基耗費就達數千元。合成生物學技術催生的海量高產菌種，急需高效的裝備支撐其從實驗室走向產業化。

　　“這就像過去用算盤算賬，現在需要計算機批量處理數據。”夏建業形象地比喻道。基于多年深耕生物制造中試領域的經驗，天津工生所自4年前便啟動了高通量微型平行反應器的研發，歷經三代迭代，終于攻克了反應器小型化、平行性控制等關鍵技術。如今的第三代設備，不僅將體積縮小至傳統桌面反應器的五分之一，更實現了12通道并行培養，一名科研人員即可操作，一次能完成12個條件的同步優化，未來還將升級至24通道，效率較傳統設備提升數倍。

　　看似小巧的反應器，實則“麻雀雖小，五臟俱全”。其研發過程中最大的難點，在于保證多通道之間的參數平行性。“只有每個反應器的基礎條件完全一致，才能精準對比不同培養基和培養條件對菌種生長的影響，真正找到最優方案。”夏建業解釋。為攻克這一技術難關，團隊經過無數次實驗調試，最終實現了各通道參數的精準控制，該技術已成功與天津國家合成生物技術創新中心有限公司達成合作，雙方計劃聯合成立項目公司推動產業化落地。

　　五星中試平臺護航筑牢“轉化橋梁”

　　此次揭榜掛帥，團隊將在現有基礎上向自動化、智能化發起沖刺。

　　“目前我們的設備解決了平行性問題，但還需要依賴專家經驗進行優化。未來3年，我們要打造具備自主學習能力的智能系統，擺脫對專家的依賴。”夏建業表示，該智能系統將結合數據科學大模型，通過多輪實驗數據積累，自動挖掘最優培養條件，實現實驗設計、數據采集、參數優化的全流程自動化，大幅提升工藝開發效率。

　　硬核技術的背后，是天津工生所五星級中試平臺的強力支撐。

　　去年11月，工業和信息化部對擬發布的生物制造中試能力建設平臺名單（第一批）進行公示，全國43個平臺入選，我市天津工生所等3家單位的平臺入選。其中，天津工生所的中試平臺服務能力獲評五星。在全部43個入選平臺中，標注五星的只有5家。

　　走進這座面積達6000平方米、固定資產投入超1億元、擁有200多臺套設備的中試平臺，夏建業告訴記者，平臺配備8條生產線，最大反應器規模達1噸，還有數十臺套分離純化裝備，通過先進的分布式控制系統，可同時適配25種不同產品的分離純化需求，實現從菌種優化到樣品試制、成本核算的全鏈條服務。

　　“中試平臺和反應器研發是相輔相成的‘戰友’。”夏建業介紹，平臺不僅為企業和科研單位提供設備服務，更能從實際需求出發催生技術創新。高通量微型平行反應器的研發靈感，就來源于平臺日常運營中發現的行業痛點。反應器的研發成功，又進一步賦能平臺，使其區別于普通中試平臺，形成“研發—驗證—產業化”的閉環能力。目前，該平臺每周平均有4家企業入駐使用，為初創企業提供了低成本的技術驗證渠道，幫助它們順利度過早期“死亡谷”。

　　構建“科研、產業、驗證”完整鏈條

　　讓創新成果走出“實驗室”

　　為確保項目順利推進，天津工生所組建了多元化的合作團隊，除了天津國家合成生物技術創新中心有限公司，還聯合了無錫濟辰生物科技有限公司、華熙生物科技（天津）有限公司共同攻關。其中，無錫濟辰生物在生物反應器工程化和市場應用方面經驗豐富，能助力成果快速落地；華熙生物作為行業龍頭企業和五星級中試平臺用戶，將負責產品的實際應用驗證，確保設備滿足產業需求。“我們形成了從科研到產業化再到用戶驗證的完整鏈條，就是要打造真正能推動行業進步的產品。”夏建業表示。

　　與國際同類產品相比，天津工生所研發的高通量微型平行反應器更具成本優勢。據了解，國際知名品牌的24聯一次性反應器售價高達1300多萬元，且單套反應器耗材成本就達三五千元，24聯單次使用成本超過10萬元。天津工生所的設備不僅在核心性能上對標國際先進水平，更通過技術創新降低了制造成本和使用成本，未來產業化后，將大幅提升國內生物制造企業的裝備可及性。

　　該項目的落地，將惠及食品、生物醫藥、保健品等多個領域。無論是食品添加劑的微生物合成、頭孢菌素等抗生素的生產，還是保健品成分的培育，只要涉及微生物培養及工藝優化，都能借助這一設備提升效率。“對于初創企業而言，它能降低研發成本；對于大型企業來說，它能縮短產業化周期。”夏建業表示，設備的普及將加速我國合成生物學創新成果的轉化，推動生物制造產業提質增效。

　　天津工生所始終以服務國家戰略、推動區域產業升級為己任。此次入圍工業和信息化部揭榜掛帥項目，既是對其科研實力的認可，更是對其產業化能力的肯定。項目團隊表示，將在未來3年內完成自動化、智能化技術突破，向國家交出滿意答卷。屆時，我國將擁有自主可控的高性能平行反應器技術，打破國外壟斷。

　　“‘十四五’時期，我們在科技引領原始創新方面已經有比較好的基礎，除了在二氧化碳合成淀粉方面實現重大突破，在維生素生物合成、微生物合成蛋白等更多創新性、顛覆性的工藝技術路線方面也取得了重要進展。‘十五五’時期是相關成果產業化落地的關鍵期，我們將錨定科技強國建設目標，牢牢抓住科技革命和產業變革的歷史機遇，加強原始創新和關鍵核心技術攻關，加速推進科技創新和產業創新深度融合，全面增強自主創新能力，搶占科技競爭制高點。”天津工生所副所長張大偉說。

　　揭榜而行，實干為要。天津工生所正以核心技術夯實產業根基，用全鏈條布局激活創新動能，讓生物制造“中國心”更強勁，為產業升級書寫自主創新新篇章。（記者 胡萌偉）