來源:滾動播報
(來源:千龍網(wǎng))
生物制造,是“十五五”規(guī)劃《建議》提出的六大未來產(chǎn)業(yè)之一。什么是生物制造?它又能干什么?比如細(xì)胞,它無時無刻不在進(jìn)行新陳代謝,吃下食物,然后把代謝的產(chǎn)物排出體外。這是大自然的精妙設(shè)計。但今天,人類已經(jīng)開始掌握其中的奧秘,把它變成了工業(yè)生產(chǎn)的一個環(huán)節(jié)。生物制造,就是科學(xué)家們把這些微小生物體的內(nèi)部,變成一個小工廠,吃下原材料,生產(chǎn)出我們需要的產(chǎn)品,比如把秸稈變成環(huán)保材料,把二氧化碳變成飼料蛋白,把貝殼做成牙齒修復(fù)材料。這不是一個變魔法的過程,而是以生物工程、基因工程等科學(xué)技術(shù)為源頭到工業(yè)化生產(chǎn)的一個完整產(chǎn)業(yè)鏈。
衣服、藥品、吸管......這些東西看起來似乎有些普通,但這些產(chǎn)品卻有些不同,它們的生產(chǎn)都屬于一個大產(chǎn)業(yè)——生物制造。
生物制造,簡單來說,就是利用生物體,比如微生物、動植物細(xì)胞等自身的生理代謝,讓它們“吃下”原材料,代謝出人們需要的材料。以工業(yè)生物技術(shù)為核心,結(jié)合工程學(xué)原理進(jìn)行產(chǎn)品規(guī)?;a(chǎn)。
清華大學(xué)合成與系統(tǒng)生物學(xué)中心主任 中國生物工程學(xué)會理事陳國強:“生物制造最終理解就是養(yǎng)細(xì)胞,大部分是養(yǎng)微生物,有些養(yǎng)植物細(xì)胞、動物細(xì)胞,保持溫度、pH值、給它足夠的‘糧食’,比如用二氧化碳,還有一些秸稈水解物,或者是餐廚廢料水解物,微生物就可以給我們制造材料、燃料、食品、藥品、化學(xué)品,甚至化妝品?!?/p>
專家的意思,就是讓細(xì)胞來給人類打工,生產(chǎn)我們想要的東西,這聽起來似乎有些科幻,但其實早在20世紀(jì)初,人們就從青霉菌中發(fā)現(xiàn)了青霉素,通過大規(guī)模培養(yǎng)開始了抗生素的生產(chǎn)。細(xì)胞到底怎么生產(chǎn)呢?我們到生物制造企業(yè)看一看,細(xì)胞工廠到底長什么樣。
這里最重要的生產(chǎn)車間就是一個個大發(fā)酵罐,里面不斷攪動的液體,滿是正在工作的細(xì)胞。
在企業(yè)實驗室里,借助顯微鏡能更近一步看到每個正在生產(chǎn)的細(xì)胞到底是什么樣的。
微構(gòu)工場副總裁歐陽鵬飛:“這個細(xì)胞可以看到里面有五個不同的小區(qū)域,每個小區(qū)域就代表一個PHA的顆粒,里面不同的顆粒擠在一起,填滿了整個細(xì)胞,這就代表著一個細(xì)胞已經(jīng)積累了非常非常多的PHA。我們的終極目的和夢想希望所有的細(xì)胞都和它一模一樣?!?/p>
這些細(xì)胞生產(chǎn)的白色顆粒PHA,中文學(xué)名叫做聚羥基脂肪酸酯,是一種高分子材料,這家企業(yè)已經(jīng)開發(fā)出了軟硬、彈性不同的70多種PHA材料,可以廣泛應(yīng)用到日用品、醫(yī)藥、紡織服裝等產(chǎn)業(yè)中。
歐陽鵬飛:“它有一個非常重要的好處,可以在全域降解,比如一根吸管完全降解預(yù)計應(yīng)該會在九個月到十二個月這樣一個周期?!?/p>
生產(chǎn)環(huán)境綠色,產(chǎn)品容易降解,生物制造為我們提供了工業(yè)生產(chǎn)的另一種可能性。近年來,隨著生命科學(xué)和合成生物學(xué)等領(lǐng)域取得一系列技術(shù)突破,基因測序、基因編輯等技術(shù)被大規(guī)模應(yīng)用到生物制造中,這不僅僅是生產(chǎn)方式的變化,也將給我們的生活帶來巨大的改變。
中國電子信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展研究院消費品工業(yè)研究所所長、研究員李博洋:“生物制造可以制造萬物,比如青蒿素,原來青蒿素要種植之后,有一個周期再把它提煉出來,這才是抗瘧的藥,這是咱們國家很著名的一個藥,為全球人類健康做貢獻(xiàn)的一款藥。以后的生產(chǎn)就可以用一個罐子去替代幾萬畝的青蒿素種植,而且純度更高。以碳原料,二氧化碳就可以合成淀粉,從長遠(yuǎn)來看,包括糧食安全、健康安全,我們自己就能把控這樣一個過程?!?/p>
“十五五”規(guī)劃《建議》中,生物制造被列為我國將培育壯大的六個未來產(chǎn)業(yè)之一。根據(jù)工業(yè)和信息化部的數(shù)據(jù),“十四五”期間,全國生物制造產(chǎn)業(yè)總規(guī)模達(dá)到1.1萬億元。聽起來,生物制造的未來似乎已經(jīng)到來,但在專家看來,這個未來產(chǎn)業(yè)還有巨大的潛力等著釋放。那么中國人將如何釋放這未來的潛力呢?
李博洋:“最大的優(yōu)勢就是我們有一個統(tǒng)一的大市場,同時擁有全球最大最完整配套的制造業(yè)體系,一方面可以聚焦一些新領(lǐng)域,開發(fā)一些新賽道,比如生物基的新材料、生物醫(yī)藥、海洋生物制造;第二個生物制造這種先進(jìn)的制造方式,跟現(xiàn)有的制造業(yè)中至少超過三分之二的行業(yè)都可以結(jié)合,比如傳統(tǒng)化工行業(yè),可以對它的工藝技術(shù)進(jìn)行改造,效率提升,更加綠色低碳,這種需求就是發(fā)展好這個行業(yè)最大的底氣?!?/p>
天津藥物研究院是一家綜合性醫(yī)藥科研單位,近年來,這里研發(fā)的不少藥物都包含生物制造的有效成分。人工智能輔助合成生物研發(fā)裝置,在接入生物科學(xué)大模型后,利用基因編輯等工具,可以高效完成菌株的設(shè)計、篩選等流程,讓微生物細(xì)胞點對點生產(chǎn)出治療某種特定疾病需要的有效成分。
除了生物醫(yī)藥,材料、化工、能源、冶金等產(chǎn)業(yè)都已經(jīng)開始和生物制造結(jié)合。類似的研發(fā)系統(tǒng)在北京、上海、深圳等地不斷涌現(xiàn)。在創(chuàng)新研發(fā)中,生物合成、基因編輯技術(shù)等不斷突破,是我們釋放生物制造潛力的另一個重要工具。
在清華大學(xué)的生物實驗室里,老師和同學(xué)們正在測試使用的就是一種基因編輯工具,可以高效地用于對已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的、有潛力作為生產(chǎn)者的細(xì)胞進(jìn)行定向改造。
近年來,我國生物制造領(lǐng)域論文發(fā)文量、專利申請量全球占比均超20%,建成了一批國家重點實驗室和產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新平臺,科技創(chuàng)新成為推動生物制造發(fā)展的重要動力。不過,要釋放生物制造的未來潛力,在改造完一個細(xì)胞工廠后,還需要不斷擴大規(guī)模,讓上億個細(xì)胞同時工作。
在生物制造領(lǐng)域,中試平臺的建設(shè)投入較大,以往,都是一些大企業(yè)才會自己建設(shè),對許多初創(chuàng)企業(yè)來說只能望而卻步。從實驗室到生產(chǎn),如何助力生物制造企業(yè)新技術(shù)的創(chuàng)新轉(zhuǎn)化?2025年12月,工信部發(fā)布了第一批生物制造中試能力建設(shè)平臺名單。這些中試平臺是怎樣幫助生物制造企業(yè)研發(fā)的呢?記者在湖南常德津市的一個中試基地看到,從0.5噸到20噸,基地的每一個發(fā)酵罐都在忙碌地工作,這家初創(chuàng)企業(yè)的研發(fā)人員排隊幾天后,才等到了自家企業(yè)的試驗。
即使順利地走通了實驗室研發(fā)-中試平臺試驗,要實現(xiàn)規(guī)?;a(chǎn),也不是一件容易的事情。在一些已經(jīng)啟動發(fā)展生物制造產(chǎn)業(yè)的地區(qū),已經(jīng)開始為企業(yè)做好配套的服務(wù),在湖南津市,一個占地330畝的加速工廠2026年就能完工,可以同時容納十家初創(chuàng)型生物制造企業(yè)入駐開始規(guī)?;a(chǎn)。
津市所在的常德市也將生物制造明確為大力培育發(fā)展的產(chǎn)業(yè)集群,在深圳、上海等地設(shè)立研發(fā)飛地,為企業(yè)發(fā)展打造基金矩陣,并出臺了我國首部合成生物制造領(lǐng)域地方性法規(guī),為產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供長期的支持。
在走訪生物制造產(chǎn)業(yè)相關(guān)科研單位、生產(chǎn)企業(yè)時,我們還遇到了另一支活躍的力量——聚焦于未來產(chǎn)業(yè)的大型企業(yè)和投資機構(gòu)。它們不僅參與生物制造領(lǐng)域從創(chuàng)新技術(shù)到生產(chǎn)的全產(chǎn)業(yè)鏈,更是在市場推廣和應(yīng)用場景上為生物制造產(chǎn)品的落地挖掘新的潛能。