“就像給千里馬配專屬草料，我們的高通量微型平行反應(yīng)器，能精準(zhǔn)找到讓高產(chǎn)菌種發(fā)揮最大潛能的‘口糧’和生長(zhǎng)環(huán)境?！痹谥袊?guó)科學(xué)院天津工業(yè)生物技術(shù)研究所（以下簡(jiǎn)稱天津工生所）的實(shí)驗(yàn)室里，科研人員指著桌面上一臺(tái)小巧的設(shè)備介紹。

　　前不久，由該所牽頭申報(bào)的“微生物平行生物反應(yīng)器”項(xiàng)目成功入圍工業(yè)和信息化部高性能生物反應(yīng)器創(chuàng)新任務(wù)揭榜單位名單，成為微生物領(lǐng)域全國(guó)僅有的三項(xiàng)入圍項(xiàng)目之一。

　　去年年底召開(kāi)的中央經(jīng)濟(jì)工作會(huì)議強(qiáng)調(diào)“堅(jiān)持創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)，加緊培育壯大新動(dòng)能”。肩負(fù)著這份使命與擔(dān)當(dāng)，眼下，該項(xiàng)目科研團(tuán)隊(duì)正鉚足干勁，全力推進(jìn)研發(fā)攻關(guān)。

　　微型反應(yīng)器破局打破壟斷的“中國(guó)智造”

　　生物反應(yīng)器是生物制造產(chǎn)業(yè)的“心臟”，其性能直接決定了菌種培養(yǎng)效率和生產(chǎn)水平。然而長(zhǎng)期以來(lái)，我國(guó)高性能生物反應(yīng)器領(lǐng)域面臨諸多難題，傳感部件、平行反應(yīng)器、動(dòng)物細(xì)胞反應(yīng)器等關(guān)鍵技術(shù)多被國(guó)外壟斷，嚴(yán)重制約了國(guó)內(nèi)合成生物學(xué)創(chuàng)新成果的產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程。

　　“隨著合成生物學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，實(shí)驗(yàn)室一年就能培育出上百株高產(chǎn)菌種，但傳統(tǒng)反應(yīng)器效率低下，根本跟不上菌種研發(fā)的節(jié)奏，很多優(yōu)秀菌種只能‘待在深閨無(wú)人識(shí)’?！碧旖蚬ど悄苌镏圃熘行闹魅?、研究員夏建業(yè)坦言，這一行業(yè)痛點(diǎn)成為科研團(tuán)隊(duì)攻關(guān)的核心動(dòng)力。

　　此次天津工生所牽頭的項(xiàng)目，聚焦微生物平行反應(yīng)器這一關(guān)鍵方向，就是精準(zhǔn)聚焦行業(yè)瓶頸。據(jù)介紹，傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室采用單罐試錯(cuò)方式優(yōu)化培養(yǎng)基和培養(yǎng)工藝，一名科研人員最多一次只能處理4個(gè)培養(yǎng)條件，且成本高昂，一罐培養(yǎng)基耗費(fèi)就達(dá)數(shù)千元。合成生物學(xué)技術(shù)催生的海量高產(chǎn)菌種，急需高效的裝備支撐其從實(shí)驗(yàn)室走向產(chǎn)業(yè)化。

　　“這就像過(guò)去用算盤(pán)算賬，現(xiàn)在需要計(jì)算機(jī)批量處理數(shù)據(jù)。”夏建業(yè)形象地比喻道。基于多年深耕生物制造中試領(lǐng)域的經(jīng)驗(yàn)，天津工生所自4年前便啟動(dòng)了高通量微型平行反應(yīng)器的研發(fā)，歷經(jīng)三代迭代，終于攻克了反應(yīng)器小型化、平行性控制等關(guān)鍵技術(shù)。如今的第三代設(shè)備，不僅將體積縮小至傳統(tǒng)桌面反應(yīng)器的五分之一，更實(shí)現(xiàn)了12通道并行培養(yǎng)，一名科研人員即可操作，一次能完成12個(gè)條件的同步優(yōu)化，未來(lái)還將升級(jí)至24通道，效率較傳統(tǒng)設(shè)備提升數(shù)倍。

　　看似小巧的反應(yīng)器，實(shí)則“麻雀雖小，五臟俱全”。其研發(fā)過(guò)程中最大的難點(diǎn)，在于保證多通道之間的參數(shù)平行性。“只有每個(gè)反應(yīng)器的基礎(chǔ)條件完全一致，才能精準(zhǔn)對(duì)比不同培養(yǎng)基和培養(yǎng)條件對(duì)菌種生長(zhǎng)的影響，真正找到最優(yōu)方案。”夏建業(yè)解釋。為攻克這一技術(shù)難關(guān)，團(tuán)隊(duì)經(jīng)過(guò)無(wú)數(shù)次實(shí)驗(yàn)調(diào)試，最終實(shí)現(xiàn)了各通道參數(shù)的精準(zhǔn)控制，該技術(shù)已成功與天津國(guó)家合成生物技術(shù)創(chuàng)新中心有限公司達(dá)成合作，雙方計(jì)劃聯(lián)合成立項(xiàng)目公司推動(dòng)產(chǎn)業(yè)化落地。

　　五星中試平臺(tái)護(hù)航筑牢“轉(zhuǎn)化橋梁”

　　此次揭榜掛帥，團(tuán)隊(duì)將在現(xiàn)有基礎(chǔ)上向自動(dòng)化、智能化發(fā)起沖刺。

　　“目前我們的設(shè)備解決了平行性問(wèn)題，但還需要依賴專家經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行優(yōu)化。未來(lái)3年，我們要打造具備自主學(xué)習(xí)能力的智能系統(tǒng)，擺脫對(duì)專家的依賴?！毕慕I(yè)表示，該智能系統(tǒng)將結(jié)合數(shù)據(jù)科學(xué)大模型，通過(guò)多輪實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)積累，自動(dòng)挖掘最優(yōu)培養(yǎng)條件，實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)采集、參數(shù)優(yōu)化的全流程自動(dòng)化，大幅提升工藝開(kāi)發(fā)效率。

　　硬核技術(shù)的背后，是天津工生所五星級(jí)中試平臺(tái)的強(qiáng)力支撐。

　　去年11月，工業(yè)和信息化部對(duì)擬發(fā)布的生物制造中試能力建設(shè)平臺(tái)名單（第一批）進(jìn)行公示，全國(guó)43個(gè)平臺(tái)入選，我市天津工生所等3家單位的平臺(tái)入選。其中，天津工生所的中試平臺(tái)服務(wù)能力獲評(píng)五星。在全部43個(gè)入選平臺(tái)中，標(biāo)注五星的只有5家。

　　走進(jìn)這座面積達(dá)6000平方米、固定資產(chǎn)投入超1億元、擁有200多臺(tái)套設(shè)備的中試平臺(tái)，夏建業(yè)告訴記者，平臺(tái)配備8條生產(chǎn)線，最大反應(yīng)器規(guī)模達(dá)1噸，還有數(shù)十臺(tái)套分離純化裝備，通過(guò)先進(jìn)的分布式控制系統(tǒng)，可同時(shí)適配25種不同產(chǎn)品的分離純化需求，實(shí)現(xiàn)從菌種優(yōu)化到樣品試制、成本核算的全鏈條服務(wù)。

　　“中試平臺(tái)和反應(yīng)器研發(fā)是相輔相成的‘戰(zhàn)友’?！毕慕I(yè)介紹，平臺(tái)不僅為企業(yè)和科研單位提供設(shè)備服務(wù)，更能從實(shí)際需求出發(fā)催生技術(shù)創(chuàng)新。高通量微型平行反應(yīng)器的研發(fā)靈感，就來(lái)源于平臺(tái)日常運(yùn)營(yíng)中發(fā)現(xiàn)的行業(yè)痛點(diǎn)。反應(yīng)器的研發(fā)成功，又進(jìn)一步賦能平臺(tái)，使其區(qū)別于普通中試平臺(tái)，形成“研發(fā)—驗(yàn)證—產(chǎn)業(yè)化”的閉環(huán)能力。目前，該平臺(tái)每周平均有4家企業(yè)入駐使用，為初創(chuàng)企業(yè)提供了低成本的技術(shù)驗(yàn)證渠道，幫助它們順利度過(guò)早期“死亡谷”。

　　構(gòu)建“科研、產(chǎn)業(yè)、驗(yàn)證”完整鏈條

　　讓創(chuàng)新成果走出“實(shí)驗(yàn)室”

　　為確保項(xiàng)目順利推進(jìn)，天津工生所組建了多元化的合作團(tuán)隊(duì)，除了天津國(guó)家合成生物技術(shù)創(chuàng)新中心有限公司，還聯(lián)合了無(wú)錫濟(jì)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(guān)。其中，無(wú)錫濟(jì)辰生物在生物反應(yīng)器工程化和市場(chǎng)應(yīng)用方面經(jīng)驗(yàn)豐富，能助力成果快速落地；華熙生物作為行業(yè)龍頭企業(yè)和五星級(jí)中試平臺(tái)用戶，將負(fù)責(zé)產(chǎn)品的實(shí)際應(yīng)用驗(yàn)證，確保設(shè)備滿足產(chǎn)業(yè)需求?！拔覀冃纬闪藦目蒲械疆a(chǎn)業(yè)化再到用戶驗(yàn)證的完整鏈條，就是要打造真正能推動(dòng)行業(yè)進(jìn)步的產(chǎn)品?！毕慕I(yè)表示。

　　與國(guó)際同類產(chǎn)品相比，天津工生所研發(fā)的高通量微型平行反應(yīng)器更具成本優(yōu)勢(shì)。據(jù)了解，國(guó)際知名品牌的24聯(lián)一次性反應(yīng)器售價(jià)高達(dá)1300多萬(wàn)元，且單套反應(yīng)器耗材成本就達(dá)三五千元，24聯(lián)單次使用成本超過(guò)10萬(wàn)元。天津工生所的設(shè)備不僅在核心性能上對(duì)標(biāo)國(guó)際先進(jìn)水平，更通過(guò)技術(shù)創(chuàng)新降低了制造成本和使用成本，未來(lái)產(chǎn)業(yè)化后，將大幅提升國(guó)內(nèi)生物制造企業(yè)的裝備可及性。

　　該項(xiàng)目的落地，將惠及食品、生物醫(yī)藥、保健品等多個(gè)領(lǐng)域。無(wú)論是食品添加劑的微生物合成、頭孢菌素等抗生素的生產(chǎn)，還是保健品成分的培育，只要涉及微生物培養(yǎng)及工藝優(yōu)化，都能借助這一設(shè)備提升效率。“對(duì)于初創(chuàng)企業(yè)而言，它能降低研發(fā)成本；對(duì)于大型企業(yè)來(lái)說(shuō)，它能縮短產(chǎn)業(yè)化周期。”夏建業(yè)表示，設(shè)備的普及將加速我國(guó)合成生物學(xué)創(chuàng)新成果的轉(zhuǎn)化，推動(dòng)生物制造產(chǎn)業(yè)提質(zhì)增效。

　　天津工生所始終以服務(wù)國(guó)家戰(zhàn)略、推動(dòng)區(qū)域產(chǎn)業(yè)升級(jí)為己任。此次入圍工業(yè)和信息化部揭榜掛帥項(xiàng)目，既是對(duì)其科研實(shí)力的認(rèn)可，更是對(duì)其產(chǎn)業(yè)化能力的肯定。項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)表示，將在未來(lái)3年內(nèi)完成自動(dòng)化、智能化技術(shù)突破，向國(guó)家交出滿意答卷。屆時(shí)，我國(guó)將擁有自主可控的高性能平行反應(yīng)器技術(shù)，打破國(guó)外壟斷。

　　“‘十四五’時(shí)期，我們?cè)诳萍家I(lǐng)原始創(chuàng)新方面已經(jīng)有比較好的基礎(chǔ)，除了在二氧化碳合成淀粉方面實(shí)現(xiàn)重大突破，在維生素生物合成、微生物合成蛋白等更多創(chuàng)新性、顛覆性的工藝技術(shù)路線方面也取得了重要進(jìn)展。‘十五五’時(shí)期是相關(guān)成果產(chǎn)業(yè)化落地的關(guān)鍵期，我們將錨定科技強(qiáng)國(guó)建設(shè)目標(biāo)，牢牢抓住科技革命和產(chǎn)業(yè)變革的歷史機(jī)遇，加強(qiáng)原始創(chuàng)新和關(guān)鍵核心技術(shù)攻關(guān)，加速推進(jìn)科技創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新深度融合，全面增強(qiáng)自主創(chuàng)新能力，搶占科技競(jìng)爭(zhēng)制高點(diǎn)?！碧旖蚬ど彼L(zhǎng)張大偉說(shuō)。

　　揭榜而行，實(shí)干為要。天津工生所正以核心技術(shù)夯實(shí)產(chǎn)業(yè)根基，用全鏈條布局激活創(chuàng)新動(dòng)能，讓生物制造“中國(guó)心”更強(qiáng)勁，為產(chǎn)業(yè)升級(jí)書(shū)寫(xiě)自主創(chuàng)新新篇章。（記者 胡萌偉）