國產自研1.5萬升超大規模細胞生物反應器下線
導讀： 近年來，隨著國家對生物經濟的重視和扶持，國內已有公司成功研發出1.5萬升動物細胞高端生物反應器，填補了國內1萬升以上高端生物反應器空白。近期，儀器信息網走進蘇州沃美生物有限公司一睹了這套設備的真面目。
當前，我國生物醫藥生物反應器設備雖然已經實現了較大程度的國產替代，但是高端產品，尤其是超大規模生物反應器（1萬升以上）仍然嚴重依賴進口，不僅成本高，而且在關鍵技術和維修保養方面也極易被卡脖子。我國在這一領域長期處于空白狀態，僅通過罐體加工國產化、軟件自控用進口的方式實現部分國產替代。近年來，隨著國家對生物經濟的重視和扶持，?我國在上游生物工藝裝備的技術創新和市場投入程度持續加大，國內已有公司成功研制出全自主知識產權的國產制造，并成功進行了抗體表達工藝的驗證測試。此次超大規模1.5萬升生物反應器的設計、制造和下線，填補了我國在該領域的空白。
雙方合影
（從左至右：儀器信息網生命科學編輯李兆坤、沃美生物總經理滕小锘博士、儀器信息網客戶成功經理康龍、儀器信息網生命科學編輯樊雪竹）
為了一睹這套設備的真容，儀器信息網一行走進了這家在生物制造上游產品和服務有著良好口碑的公司——蘇州沃美生物有限公司（以下簡稱“沃美生物”），并在沃美生物總經理滕小锘博士的帶領下進入了超大反應器研究和測試車間。那么這套設備到底有什么特別之處？我國在高端生物反應器領域還有哪些難點亟待攻克？……跟著我們的腳步一起去了解吧！
專注高端產品，成功自研國內1.5萬升動物細胞生物反應器
高端裝備制造業作為國家戰略性新興產業，是提升制造業核心競爭力、實現新型工業化、建設制造強國的重要支撐。那么，什么是高端裝備呢？高端裝備又稱先進裝備，是指具備高技術含量、高附加值的先進工業設施設備，是以高技術為引領，處于價值鏈高端和產業核心環節，決定整個產業鏈綜合競爭力的核心裝備。以高端生物反應器為例，其“高端化”體現在設計、制造、運行和維護等各個細節之中，該系統集成了諸如數字化設計、CFD仿真模擬、PAT技術、QbD設計理念和智能化控制等關鍵核心技術，每一項都需以高度專業化的人才和精密儀器作為支撐。
“換句話說，誰掌握了最先進的生產力，誰就能在競爭中占據優勢。比如，在細胞株、菌株無較大差異的情況下，不同的裝備最大可造成20%-50%的產量差異。”滕博士解釋道，“我們專注于高端的產品，如今，已經有很多企業開始使用這些高端產品，其中多為行業龍頭和先進制造企業。”
在滕博士介紹完高端裝備的概念后，我們也走進了沃美生物工業反應器研究和測試車間。在看到了經歷三次技術和軟件迭代的生物反應器系列產品后，這臺完全自主研發的1.5萬升動物細胞生物反應器（DOE-BS15000L）便映入眼簾。
這套1.5萬升動物細胞生物反應器總共有三層，所有核心元器件均為進口。在問及為何不選用國產配件時，滕博士表示：“該設備主要用于人用抗體藥物的生產，國內用戶在配件選型階段優先考慮具有成熟法規認證和良好使用記錄的國外供應商。對于高端反應器的配件來說，國產配件在合規性、穩定性和關鍵性能方面尚不及進口配件，這也導致了我們在進行國產替代的時候，只能先努力做到整機的國產替代，而對于配件的國產替代來說，仍需要后續和眾多國產配件商的共同努力。”
DOE系列15000L不銹鋼細胞生物反應器系統（DOE-BS15000L）
工業反應器研究和測試車間布局也充分考慮實際GMP生產時的要求，進行了合理化設計，管廊與主體設備分區布置，充分考慮操作和維護保養便捷性。設置有操作和檢修專用通道，可以方便的對每個配件和每一層管道進行檢修。所有這些設備都是全自動控制，且具備全生命周期管理功能。同時，整個反應器配備了也配置了聯合華東理工大學國家生物反應器重點實驗室研發的拉曼在線檢測整體解決方案，可實現包括氨、糖、氨基酸、抗體質量屬性等二十幾種物質的實時在線檢測。滕博士說，這套用反應器的設計、自控水平和PAT解決方案代表當前國內生物反應器的最高水平。
DOE-BS15000L的背面管道分布圖
在另一間測試實驗室內，35L多聯平行細胞生物反應器(圖A和圖B)和第四代500 ml高通量平行智能生物反應器（圖C）在實驗臺上一字排開，“我身邊的這款儀器，就是我們最新研制的多聯高通量平行智能生物反應器（WT-IM500），它主要用于高通量工藝開發，，通過自主開發的XBIO上位機軟件，可以實現一臺控制器同時操控4-64臺平行生物反應器的運行。”滕博士為我們介紹道。同時，他認為多聯高通量平行智能生物反應器的關鍵技術主要有以下幾點：罐體的合理性設計、制造加工精度和平行性、智能傳感器、穩定的自控系統和功能強大的數據采集和工藝分析軟件。“總體來說，多聯平行生物反應器的技術方面國內外已無明顯差異，并且從最終使用效果來看差別也不大。而在售后服務方面，進口品牌做的遠不如國內品牌，這也是促使用戶從進口品牌轉向國產品牌的主要原因之一。”
圖A：DOE-B35多聯平行細胞生物反應器；圖B：多聯平行生物反應器產品線
圖C：WT-IM500 500ml高通量平行智能生物反應器
依托華東理工大學技術背景穩扎穩打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國家生化工程技術研究中心（上海）（以下簡稱“工程中心”）建立合作。經過十多年的發展，公司現在形成了圍繞生物醫藥（動保和人用）、合成生物學上游關鍵技術服務和相關產品的業務范圍，其中細胞培養基和生物反應器是公司的兩大主要產品線。
在企業發展歷程墻邊，滕博士與我們回顧了沃美生物的發展史。公司成立初期，沃美生物在上海以技術服務和細胞培養基起家。得益于扎實的技術基礎，沃美生物培養基的業務發展很快，2012年便在蘇州建立了生產基地。2016年，沃美生物成立了生物反應器事業部，主要開發各種高端生物反應器，2021年，為進一步提高公司的裝備制造能力，沃美生物聯合琺成制藥系統工程（上海）有限公司（以下簡稱“琺成浩鑫”）共同成立了一家專注于高端生物反應器研發、生產和銷售于一體的合資公司——沃鈦思（南通）生物科技有限公司（以下簡稱“沃鈦思”），并與華東理工大學生物反應器國家重點實驗聯合成立了華東理工大學&沃鈦思智能制造和過程控制聯合技術創新轉移中心（創新中心），“通過該中心，可以將最前沿的生物反應器一系列先進關鍵技術及前沿成果實現快速產業化轉移。本次15000升的研發過程也得到了創新中心的強力支持。”滕博士自豪地說。
滕小锘介紹沃美生物發展歷程
2024年如此復雜的環境，沃美生物生物反應器板塊仍實現了穩健的發展。僅7月份新簽1600萬訂單，其中海外訂單超過一半。“得益于國家對于海外市場的支持，加之一帶一路國家的市場需求旺盛，加快了我們產品走出國門的步伐。”滕博士說。
公司15年來一直深植技術研發和創新、穩扎穩打。如今，沃美生物的研發總面積將近一萬平米，以上海研發中心為主，并在蘇州姑蘇區和武漢設有研發中心，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反應器的主要生產制造業務，滕博士說：“當前，我們的制造能力、技術水平和服務能力與國內其他同類型企業相比處于前列。”
高端生物反應器領域國內外仍有差距
據滕博士介紹，在高端生物反應器領域，國內外的技術差距雖然小，但仍存在。這些技術差距主要體現在以下幾個方面：
第一，微型高通量智能生物反應器。該類型儀器對于合成生物學的研究以及藥物、培養基的開發至關重要，目前國內還沒有企業可以在這個方面真正實現高通量和智能化，尤其是在工藝層面的高通量和智能化。
第二，超大規模生物反應器。雖然我國目前可以做到生物反應器的大型化，但在高端生物反應器的超大規模生產和應用方面還缺少成功案例。當前，我國對于萬升的細胞生物反應器基本依賴于進口廠商，或者進口技術國內制造。
第三，核心元器件和傳感器。在自控的儀器儀表、閥門、核心的過程監測傳感器等配件方面，尚不能實現完全國產化。部分領域已出現國產化替代產品，但在高端生物醫藥領域的推廣應用還比較匱乏。
第四，基于工藝出發的理性設計與放大技術。如今，大多數反應器的設計均是在效仿國外，“照葫蘆畫瓢”，但真正的設計要結合自己的菌株、產品、工藝等特點。在放大過程中，以往靠的是經驗，但真正的放大需要依賴于對工藝特性和設備特性的充分理解，流場分析技術起到至關重要的作用，可以從方法學上解決問題。
合成生物學發展方向：工藝工程裝備一體化
如今，合成生物學已經成為了沃美生物業績快速增長的新型業務板塊，其主要發展方向是“工藝-工程-裝備一體化”。未來五年，沃美生物仍將繼續深耕生物技術產業鏈上游環節，不僅提供工藝開發過程的全流程裝備，還將為用戶提供工程設計以及合成生物CDMO服務。“雖然今年的合成生物學市場變得更加‘理性’，但整體來說仍然十分樂觀。我認為，合成生物學的繁榮不止50年，由于合成生物學技術發展很快，合成生物企業需要將產品快速落地并產生效益才能有未來，否則很容易被市場淘汰。在企業快速發展的過程中，不僅需要政府的大力支持，同時也離不開我們這種合成生物學的上游企業，希望我們能做好上游繁榮，并通過上游繁榮來支撐下游的發展。”
據悉，除了與華東理工大學建立的華東理工大學&沃鈦思智能制造和過程控制聯合技術創新轉移中心以外，沃美生物也與華東理工大學合作建立了合成生物聯合技術創新轉移中心，主要側重于合成生物關鍵技術研究及科研成果的快速產業化。
談及未來的發展策略，滕博士表示，一方面持續加大自身的研發投入，增強自我造血功能，另一方面將繼續深化與華東理工大學、華中科技大學、四川農業大學、蘇州工學院等高等學府的合作，通過校企合作的方式加速科研成果產業化，最終實現雙贏乃至多贏的局面。此外，沃美生物還在積極參與國家和地方在生物醫藥、合成生物、生物制造等領域的布局，將自身的發展融入到國家戰略發展中。
沃美生物總經理滕小锘博士
