原文發(fā)表于《科技導(dǎo)報》2025 年第23 期 《 生物藥制造先進(jìn)分離介質(zhì)與集成裝備 》

生物藥體系種類多且組成復(fù)雜、目標(biāo)物含量低且結(jié)構(gòu)多變，分離純化是生物藥制造的核心步驟和關(guān)鍵組成。《科技導(dǎo)報》邀請中國科學(xué)院院士馬光輝團(tuán)隊撰文，文章闡述了生物藥分離純化領(lǐng)域的主要方法和現(xiàn)階段面臨的挑戰(zhàn)；論述了已上市分離介質(zhì)和裝備種類有限且國產(chǎn)化程度低等具體問題；介紹了新一代生物分離介質(zhì)和高效生物分離裝備取得的重點(diǎn)進(jìn)展以及相關(guān)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的建立情況。最后，針對先進(jìn)分離介質(zhì)與集成裝備的未來發(fā)展提出建議。

生物藥制造產(chǎn)業(yè)是21世紀(jì)最具發(fā)展?jié)摿Φ膽?zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)之一，已成為世界各國新的經(jīng)濟(jì)增長點(diǎn)，產(chǎn)業(yè)規(guī)模持續(xù)增長，在重大疾病如癌癥、心血管疾病、糖尿病等藥物治療和疫苗預(yù)防等發(fā)揮著關(guān)鍵作用。分離純化是生物藥制造的重點(diǎn)部分和關(guān)鍵組成，其水平直接關(guān)系產(chǎn)品質(zhì)量、收率、產(chǎn)能和成本等核心競爭力。生物藥體系種類廣泛、來源復(fù)雜，目標(biāo)生物分子含量普遍較低，分子結(jié)構(gòu)多變且易失活等，這些特點(diǎn)導(dǎo)致其純化難度大。高效生物分離純化是推動生物藥制造產(chǎn)業(yè)革新的必然要求和核心工作。

1 現(xiàn)代生物分離的主要方法和挑戰(zhàn)

生物分離是根據(jù)目標(biāo)分子的尺寸、電荷性質(zhì)、疏水性質(zhì)、特殊結(jié)構(gòu)等性質(zhì)，將其從復(fù)雜生物體系中純化出來的過程。與小分子和傳統(tǒng)生物制品相比，生物藥分子復(fù)雜多變，其分離純化難度更大，成本占據(jù)生物藥制造總成本的70%以上。因此，生物藥的復(fù)雜性和多樣性推動了分離過程的個性化設(shè)計，需要根據(jù)目標(biāo)生物藥的自身性質(zhì)和體系特點(diǎn)，明確純化過程中每個單元操作的不同目的，選擇適宜的分離介質(zhì)、裝備和純化路線并進(jìn)行優(yōu)化，提高純化效率、降低生產(chǎn)成本，最終獲得理想的分離純化效果。

層析和膜分離是迄今為止最主要的2類生物分離純化技術(shù)。

層析技術(shù)具有選擇性好、純化效率高、分離過程溫和、適用場合廣泛、操作簡便且易于放大、自動化和程序化水平高等諸多優(yōu)勢，廣泛應(yīng)用于疫苗、抗體、重組蛋白、多肽、核酸和血液制品等生物藥分離純化領(lǐng)域。層析介質(zhì)是層析技術(shù)的核心材料，也是評價生物藥純化能力的重要依據(jù)。

膜分離技術(shù)是利用溶液中分子或顆粒透過膜的能力差異進(jìn)行分離的一種非熱力學(xué)過程，廣泛應(yīng)用于生物藥制造的濃縮、換液、精制和去除微生物污染等環(huán)節(jié)。其中，壓力驅(qū)動的超濾與微濾膜分離技術(shù)因其孔徑范圍幾乎涵蓋了生物醫(yī)藥制備過程所涉及各類顆粒的尺寸，從而在生物藥分離純化過程中應(yīng)用最為廣泛（圖1）。目前，微濾技術(shù)已成為《中國藥典》規(guī)定用于藥品、生物制品、醫(yī)療器械和原料等生產(chǎn)以及性狀檢測的除菌工藝之一。

圖1 生物制造體系中的分離膜技術(shù)與分離對象

與此同時，作為生物藥制造的核心材料和主要組成，中國分離介質(zhì)和裝備早期基本依賴進(jìn)口，國產(chǎn)分離介質(zhì)和裝備起步晚，相應(yīng)的檢測規(guī)范和產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)匱乏，不僅不利于國民健康安全，也不利于這些關(guān)鍵耗材和設(shè)備的國產(chǎn)化和持續(xù)創(chuàng)新。

2 新一代生物分離介質(zhì)

瓊脂糖和葡聚糖等天然高分子，以及聚苯乙烯、聚丙烯酸酯、聚醚砜、再生纖維素等合成聚合物是常見的層析介質(zhì)和膜介質(zhì)材料，也是目前各種生物藥制造主流分離純化材料。隨著生物上游技術(shù)的飛速發(fā)展，不同種類的復(fù)雜生物藥源源不斷涌入下游分離純化領(lǐng)域，對分離純化技術(shù)提出嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。已上市介質(zhì)種類有限、結(jié)構(gòu)單一，常常難以滿足這些上游新產(chǎn)品的高效分離純化要求：

（1）粒徑。粒徑過大，導(dǎo)致分辨率低或者活性受損；粒徑過小，無法滿足工業(yè)化制備。粒徑不均一也會造成操作過程反壓大且分辨率低。

（2）孔結(jié)構(gòu)。孔徑越大，表面積則越小，介質(zhì)對生物分子的載量會相應(yīng)降低。孔徑均一度低會造成分子傳質(zhì)過程的差異從而影響分離精度。

（3）表面性質(zhì)。表面性質(zhì)太弱，易造成結(jié)合力不夠，導(dǎo)致載量低；表面性質(zhì)過強(qiáng)，生物分子與介質(zhì)之間則因過度結(jié)合而導(dǎo)致失活。

因此，自主創(chuàng)新是中國生物藥制造分離純化介質(zhì)必由之路。其中最為關(guān)鍵的是突破已上市介質(zhì)的種類和結(jié)構(gòu)限制，按需設(shè)計高效分離介質(zhì)。

2.1 粒徑均一介質(zhì)

粒徑均一介質(zhì)能夠?qū)崿F(xiàn)高分辨率純化，對于提高目標(biāo)產(chǎn)物純度具有重要意義。粒徑均一介質(zhì)不僅能夠顯著降低溶質(zhì)分子在層析柱截面上載液速度的不一致，進(jìn)而抑制譜帶展寬，提高塔板數(shù)，還能顯著改善層析柱滲透性，降低柱壓，提高操作效率。其中，平均粒徑分別為10、30μm的2類均一小粒徑瓊脂糖介質(zhì)，在數(shù)百道爾頓至數(shù)十萬道爾頓分離范圍均能實現(xiàn)基線分離，在多肽、單抗、疫苗等生物藥高分辨率分析和制備等領(lǐng)域極具應(yīng)用潛力（圖2）。

圖2 膜乳化技術(shù)制備均一層析介質(zhì)

2.2 超大孔介質(zhì)

超大孔介質(zhì)在提高生物大分子傳質(zhì)效率方面有獨(dú)特的優(yōu)勢，其內(nèi)部不僅含有數(shù)十納米的擴(kuò)散孔，還含有數(shù)百納米的貫穿孔，確保生物大分子在介質(zhì)內(nèi)部同時通過對流和擴(kuò)散進(jìn)行流動，從而使傳質(zhì)效率大大提高。其分離速度較傳統(tǒng)層析介質(zhì)快數(shù)十倍甚至百倍，且分離度和載量基本不受影響，十分有利于純化結(jié)構(gòu)復(fù)雜且易失活的超大生物分子。更為重要的是，與傳統(tǒng)介質(zhì)相比，超大孔介質(zhì)大大減少了類病毒顆粒與介質(zhì)之間的多位點(diǎn)結(jié)合作用，能夠避免其發(fā)生解聚或者形成聚集體，從而獲得更高的活性回收率（圖3）。

圖3 超大孔介質(zhì)

2.3 高載量介質(zhì)

向介質(zhì)引入葡聚糖等大分子是一種能顯著提高介質(zhì)載量的方法，其機(jī)理是鍵合了這一類線性大分子后，生物分子吸附空間由二維平面向三維立體進(jìn)行延伸，從而大大增加了二者之間的可接觸空間，介質(zhì)的結(jié)合容量和傳質(zhì)效率等都有明顯改善。為了幫助目標(biāo)生物分子更好地與介質(zhì)發(fā)生結(jié)合作用，引入的葡聚糖等這一類分子既需要能夠進(jìn)入介質(zhì)內(nèi)部，又不能堵塞孔道，同時避免過度結(jié)合導(dǎo)致生物分子結(jié)構(gòu)發(fā)生變化而損失活性。這一類層析介質(zhì)在重組蛋白藥物、抗體、疫苗、類病毒顆粒等體系都表現(xiàn)出更高的純化效率（圖4）。

圖4 葡聚糖接枝型Protein A介質(zhì)

2.4 表面性質(zhì)可控介質(zhì)

通過調(diào)控介質(zhì)的配基種類和密度、在基質(zhì)和配基之間引入一定長度的間隔臂以及定點(diǎn)偶聯(lián)等方法，優(yōu)化介質(zhì)表面性質(zhì)，提高介質(zhì)對復(fù)雜生物大分子的純化效率。以類病毒顆粒疫苗為例，通過調(diào)控離子交換介質(zhì)和疏水介質(zhì)的配基密度，以及配基與基質(zhì)之間的間隔臂長度等，能夠有效抑制多聚亞基疫苗在吸附?解吸附過程中的聚集和解聚，疫苗活性回收率和純化倍數(shù)均有明顯提升（圖5）。

圖5 疏水介質(zhì)表面性質(zhì)對VLP結(jié)構(gòu)的影響示意

2.5 混合模式介質(zhì)

生物藥組成和結(jié)構(gòu)十分復(fù)雜，單一純化機(jī)理的層析介質(zhì)難以滿足純化要求，集多種分離機(jī)制于一身的混合模式介質(zhì)是重要發(fā)展方向之一?；旌夏Ｊ浇橘|(zhì)是一類具有復(fù)合分離機(jī)制的介質(zhì)總稱，一般由具有復(fù)合性質(zhì)的基球和配基組成。其中，以核殼介質(zhì)和混合模式配基為最重要的2種形式。

• 前者包括惰性外殼和偶聯(lián)了功能基團(tuán)的內(nèi)核2部分，這種純化形式對疫苗、質(zhì)粒、病毒和病毒載體等復(fù)雜超大分子尤其有利，因此純化效率大大提高。

• 后者是兼具多種作用機(jī)制的復(fù)合配基，無需再對含鹽樣品進(jìn)行脫鹽，大大簡化了操作過程，具有更高的結(jié)合容量、選擇性和靈敏性。

2.6 親和介質(zhì)

親和層析具有高選擇性、結(jié)合力強(qiáng)、作用溫和、快速分離目標(biāo)生物分子的特點(diǎn)，是生物藥純化制造的發(fā)展重點(diǎn)和未來方向。針對抗體或者腺相關(guān)病毒等適于平臺化制備的生物藥，親和介質(zhì)具有明顯優(yōu)勢。為實現(xiàn)高效親和層析，高水平親和配基的理性設(shè)計與制備極為重要。

2.7 多孔膜介質(zhì)

多孔膜介質(zhì)按照孔徑大小一般分為微濾膜和超濾膜2大類。生物醫(yī)藥生產(chǎn)過程中微濾膜材料主要包括纖維素、聚醚砜、聚丙烯、聚偏氟乙烯等聚合物，以及陶瓷等無機(jī)材料。超濾膜材料包括陶瓷、再生纖維素和親水改性后的偏四氟乙烯和聚醚砜。

隨著膜材料制備技術(shù)的迅猛發(fā)展，中國在多種新型膜材料上取得顯著成果，并通過多種改性策略持續(xù)提升關(guān)鍵性能。超濾膜孔徑的選擇對于生物分離尤為重要。

目前，國產(chǎn)有機(jī)微濾膜產(chǎn)品的市場占有率約為50%，但終端除菌過濾等高端應(yīng)用領(lǐng)域依然被進(jìn)口膜產(chǎn)品壟斷。同樣，用于高端生物醫(yī)藥產(chǎn)品精細(xì)分離的有機(jī)超濾膜，由于對產(chǎn)品的安全性和一致性要求很高，因此市場基本被進(jìn)口膜產(chǎn)品壟斷。國內(nèi)陶瓷膜行業(yè)雖起步較晚，但近年來發(fā)展勢頭迅猛，其中以溶膠凝膠法制備的高精度陶瓷膜不僅實現(xiàn)國產(chǎn)替代，還填補(bǔ)了國際陶瓷納濾膜領(lǐng)域的空白。

3 生物分離裝備

針對復(fù)雜生物體系目標(biāo)物濃度低、組成復(fù)雜和結(jié)構(gòu)易變等特點(diǎn)，除了選用合適的層析介質(zhì)和膜材料外，還要采取適宜的純化工藝和裝備系統(tǒng)。

3.1 連續(xù)流層析

連續(xù)流層析是多個層析柱通過若干切換閥門相連接，能夠?qū)崿F(xiàn)多柱同時運(yùn)行的技術(shù)，具有連續(xù)、自動化和模擬固定相逆流運(yùn)動等特點(diǎn)，以及經(jīng)濟(jì)性、穩(wěn)定性、環(huán)保性等諸多優(yōu)勢，在生物藥制造領(lǐng)域受到廣泛關(guān)注，已用于多肽、抗體、細(xì)胞和基因治療藥物、類病毒顆粒和腺相關(guān)病毒等多種生物藥制造場合。根據(jù)實際純化需要，連續(xù)流層析在不同柱上可以使用不同機(jī)理的層析技術(shù)，如親和層析和離子交換層析等。連續(xù)流層析運(yùn)行過程較為復(fù)雜，操作參數(shù)較多，且參數(shù)之間存在交互作用，各個柱的上樣、洗脫和再生等步驟需要布局和互相匹配，確定最佳連續(xù)層析模式和操作條件，從而找到產(chǎn)量、載量利用率和生產(chǎn)效率之間的平衡。

3.2 抗污染膜組件

膜分離是截留細(xì)胞等大顆粒物質(zhì)以及溶質(zhì)濃縮的有效手段。澄清濃縮液能夠有效降低后續(xù)處理操作的規(guī)模，從而降低成本。由于與主體溶液產(chǎn)生了濃度梯度，濃差極化區(qū)域的溶質(zhì)通過擴(kuò)散作用返回主體溶液，這種反向傳質(zhì)過程提高了流體跨膜的阻力?，F(xiàn)代膜過程更多采用的錯流技術(shù)是通過料液循環(huán)驅(qū)動其沿膜面平行流動，由此產(chǎn)生的剪切作用降低膜面的流體停滯邊界層，因此可以有效緩解膜面污染物的累積，從而獲得更高且更為穩(wěn)定的通量。由此可見，降低濃差極化是提高過濾效率的關(guān)鍵手段。這種通過流體剪切控制膜污染時空發(fā)展的過濾方式在生物分離工程中常被稱為切向流過濾技術(shù)（TFF），該技術(shù)常用于融合蛋白、mRNA等藥物分子的濃縮和換液過程。

膜面的流體剪切在降低濃差極化、緩解膜污染的同時也可能造成蛋白變構(gòu)失活和細(xì)胞機(jī)械損傷。因此，如何實現(xiàn)低剪切條件下的抗污染性能是切向流過濾技術(shù)的核心挑戰(zhàn)?；隰~群陣列仿生設(shè)計的擾流裝置能夠在有效降低流動阻力的同時增進(jìn)流體對流，從而顯著降低膜面的濃差極化現(xiàn)象?；谶@一原理設(shè)計的平板膜組件能夠在較低流速下實現(xiàn)更好的抗污染性能。碟式旋轉(zhuǎn)膜通過膜片的轉(zhuǎn)動產(chǎn)生剪切與離心場的協(xié)同作用，不僅能夠降低濃差極化提高通量，還能進(jìn)一步提升膜的分離選擇性，為膜分離過程和生物反應(yīng)過程的耦合提供便利。

3.3 反應(yīng)與分離耦合系統(tǒng)

生物分子的異質(zhì)性是生物醫(yī)藥產(chǎn)品制造過程中對于有效性與安全性這2個核心指標(biāo)的關(guān)鍵挑戰(zhàn)。生物制藥企業(yè)在產(chǎn)品濃度、純度和性狀產(chǎn)生重要變化的步驟進(jìn)行化驗檢測以識別生物藥產(chǎn)品的關(guān)鍵質(zhì)量屬性，從而降低終端產(chǎn)品的異質(zhì)性，這些步驟又被稱為生物藥制備的關(guān)鍵質(zhì)量檢查點(diǎn)。為有效提高生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本，連續(xù)化生產(chǎn)工藝（CM）正在成為生物制藥行業(yè)的發(fā)展趨勢。這一過程中物料的輸入、轉(zhuǎn)化和產(chǎn)品的持續(xù)輸出同時進(jìn)行，不僅能夠減小設(shè)備尺寸、提高單位體積產(chǎn)率和降低生產(chǎn)成本，還可以克服傳統(tǒng)批次式產(chǎn)品的批間差異。

以灌流細(xì)胞培養(yǎng)為代表的連續(xù)化細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)是生物反應(yīng)與分離過程耦合的代表。灌流技術(shù)為細(xì)胞生長提供了更為適宜且穩(wěn)定的生長微環(huán)境，因此能有效提高細(xì)胞密度和產(chǎn)物滴度?；诮蛔兦邢蛄鬟^濾（ATF）的膜分離技術(shù)是目前應(yīng)用最為廣泛的細(xì)胞截留技術(shù)。細(xì)胞截留系統(tǒng)的設(shè)計本著易于安裝、操作和維護(hù)的原則以達(dá)到長周期培養(yǎng)的穩(wěn)定性。

目前，基于膜分離的細(xì)胞灌流系統(tǒng)核心技術(shù)在于高效抗污染膜材料和組件的設(shè)計與料液流動系統(tǒng)的精準(zhǔn)調(diào)控。美國瑞普利金公司率先開發(fā)的ATF系統(tǒng)利用隔膜泵驅(qū)動細(xì)胞培養(yǎng)液在中空纖維膜組件內(nèi)往復(fù)運(yùn)動并完成細(xì)胞與產(chǎn)物料液的分離。廣泛應(yīng)用于實驗室和工業(yè)級別的細(xì)胞培養(yǎng)過程，占據(jù)全球灌流設(shè)備的龍頭地位。中國在灌流細(xì)胞培養(yǎng)系統(tǒng)的開發(fā)和應(yīng)用領(lǐng)域起步較晚，艾力特采用一次性柱塞泵技術(shù)構(gòu)建的連續(xù)切變流過濾系統(tǒng)（CTF）不僅突破了國外的專利技術(shù)壁壘，還降低了灌流系統(tǒng)內(nèi)的換液死區(qū)，從而更為有效地降低長周期培養(yǎng)過程中的細(xì)胞活性損失。

3.4 分離與檢測耦合系統(tǒng)

生物體系的復(fù)雜性和多樣性使得在對其進(jìn)行分析鑒定前往往需要經(jīng)歷繁瑣的分離步驟，這對于含量低且結(jié)構(gòu)復(fù)雜多變的生物大分子來說極為不利。因此，分離與檢測耦合系統(tǒng)可以成為一體化連續(xù)生物工藝中下游操作過程改進(jìn)的驅(qū)動因素，具有過程連續(xù)、靈敏度高、抗干擾和樣品需求量少等優(yōu)勢。以表面等離子共振技術(shù)（SPR）為例，其能夠精準(zhǔn)分析分子間相互作用，是生物藥制造的核心工具。采取非均勻納米3D鍍層技術(shù)以突破傳統(tǒng)增敏瓶頸，與此同時，融合SPR高敏和探針抗干擾優(yōu)勢，靈敏度和穩(wěn)定性全面超越傳統(tǒng)技術(shù)。這種可在線測量生物反應(yīng)和分離純化過程的光纖SPR共振生物傳感器，具有高靈敏度與抗干擾能力，特別適合復(fù)雜樣本制備過程自動檢測與分析，為推動生物藥產(chǎn)業(yè)升級和產(chǎn)品創(chuàng)新提供大力支撐。

4 總結(jié)與展望

4.1 總結(jié)

生物藥制造產(chǎn)業(yè)是融合生物學(xué)、工程學(xué)、計算機(jī)科學(xué)等多學(xué)科的前沿領(lǐng)域，發(fā)展速度驚人，市場價值和潛力巨大。高效分離純化是生物藥制造健康發(fā)展之路的根本保障，先進(jìn)分離介質(zhì)與集成裝備是實現(xiàn)這一保障的堅固基石。發(fā)展面向高水平生物藥分離純化的先進(jìn)介質(zhì)和裝備刻不容緩。

• 在分離介質(zhì)層面，主要根據(jù)生物藥體系特點(diǎn)和自身性質(zhì)，按需設(shè)計和調(diào)控分離介質(zhì)的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)和性能參數(shù)，設(shè)計和開發(fā)粒徑均一介質(zhì)、超大孔介質(zhì)、高載量介質(zhì)、表面性質(zhì)可控介質(zhì)、混合模式介質(zhì)、親和介質(zhì)和多孔膜介質(zhì)等高效分離純化介質(zhì)，以獲得理想的分辨率、結(jié)合力、選擇性、活性回收率和分離速度。

• 在分離裝備層面，發(fā)展連續(xù)流層析和計算機(jī)輔助過程設(shè)計與控制技術(shù)、抗污染膜組件、反應(yīng)與分離耦合系統(tǒng)以及分離與檢測耦合系統(tǒng)等，不斷促進(jìn)分離材料、純化工藝和裝備之間的高效協(xié)同作用，形成高度集成的連續(xù)化制造模式，從而減小用地面積和設(shè)備尺寸、提高單位產(chǎn)能和降低制造成本。

通過分離介質(zhì)、裝備和工藝的持續(xù)創(chuàng)新，努力保障和推動生物藥產(chǎn)業(yè)升級（圖6）。在產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)層面，應(yīng)重視建立和推廣高水平質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，由中國科學(xué)院過程工程研究所生化工程國家重點(diǎn)實驗室聯(lián)合中國標(biāo)準(zhǔn)化研究院、中科森輝微球技術(shù)（蘇州）有限公司共同制定了中國首批瓊脂糖微球分離介質(zhì)國家標(biāo)準(zhǔn)，為中國分離介質(zhì)行業(yè)的創(chuàng)新產(chǎn)品研發(fā)、規(guī)?；a(chǎn)和高效應(yīng)用推廣提供了統(tǒng)一且規(guī)范的檢測方法，起到保障產(chǎn)品質(zhì)量的重要作用。

圖6 生物藥制造先進(jìn)分離介質(zhì)與集成裝備

4.2 展望

未來，隨著生物藥制造產(chǎn)業(yè)的深度發(fā)展和持續(xù)優(yōu)化，發(fā)展高效、精準(zhǔn)、智能的“生物藥工廠”是重中之重，而先進(jìn)分離介質(zhì)與集成裝備作為核心環(huán)節(jié)，機(jī)遇與挑戰(zhàn)并存。

在基礎(chǔ)研究層面，通過先進(jìn)算法解析生物分子與分離介質(zhì)間的復(fù)雜相互作用從而拓展分離機(jī)制，利用人工智能（AI）輔助開發(fā)新型高效分離介質(zhì)和裝備，發(fā)展相關(guān)方法學(xué)減低傳統(tǒng)實驗大量試錯的周期和成本，指導(dǎo)有序劃分材料和裝備的微結(jié)構(gòu)和功能空間；發(fā)揮分離介質(zhì)和裝備的高選擇性相互作用和界面穩(wěn)定性等關(guān)鍵性質(zhì)，滿足目標(biāo)活性生物大分子在復(fù)雜環(huán)境中的高效分離純化；研究分離介質(zhì)和裝備與疫苗、細(xì)胞和基因治療載體和顆粒等重大、前沿生物藥之間的多重協(xié)同作用規(guī)律；發(fā)展智能和響應(yīng)性分離介質(zhì)和裝備，實現(xiàn)目標(biāo)大分子的快速高效富集和純化；研究分離介質(zhì)和裝備的循環(huán)利用，實現(xiàn)節(jié)能減排。

在產(chǎn)業(yè)化發(fā)展層面，國產(chǎn)化、綠色化和智能化是未來生物藥分離純化制造的主要發(fā)展方向。

（1）國產(chǎn)化。生物藥分離純化制造國產(chǎn)化，需要不斷提升原始創(chuàng)新能力，凝練核心技術(shù)，設(shè)計和開發(fā)結(jié)構(gòu)可控、性能穩(wěn)定的新型生物分離介質(zhì)和高水平分離裝備，解決醫(yī)藥產(chǎn)業(yè)對于精準(zhǔn)性和穩(wěn)定性的核心訴求，建立從實驗室到產(chǎn)業(yè)化的完整周期，建立和完善高水平質(zhì)量管理和標(biāo)準(zhǔn)體系，提高產(chǎn)品質(zhì)量，提升國有品牌認(rèn)知度，在國家政策和相關(guān)法律法規(guī)的支持和保障下，穩(wěn)步推進(jìn)生物藥制造鏈的自主高水平發(fā)展。

（2）綠色化。通過使用先進(jìn)傳感器在線檢測與控制技術(shù)以支撐高質(zhì)量連續(xù)分離純化操作、實現(xiàn)不同制造單元間的系統(tǒng)耦合、采取綠色制備工藝等策略，不斷提高生物藥制造產(chǎn)能，降低單位產(chǎn)值能耗，提高溶劑使用效率，實現(xiàn)降成本和環(huán)保增值的多重效果，努力在國際市場競爭中占據(jù)有利位置。

（3）智能化。引入AI輔助開發(fā)機(jī)制，利用計算機(jī)建模和程序優(yōu)化將生物藥純化的分子機(jī)制和過程模型有機(jī)整合，設(shè)計開發(fā)連續(xù)分離技術(shù)，縮短分離純化時間，提高介質(zhì)和裝備利用效率。建設(shè)生物藥智能工廠，實現(xiàn)數(shù)據(jù)實時追溯，積極應(yīng)對安全性、穩(wěn)定性和可控性等產(chǎn)業(yè)化挑戰(zhàn)。

通過分離介質(zhì)和裝備以及純化工藝之間的高效協(xié)同作用和持續(xù)創(chuàng)新，提升和強(qiáng)化產(chǎn)業(yè)核心競爭力，促進(jìn)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型和升級，從而保障和推動生物藥制造向國產(chǎn)化、綠色化和智能化發(fā)展，以構(gòu)建具有國際競爭力的現(xiàn)代產(chǎn)業(yè)集群。

本文作者：趙嵐、樊榮、魏煒、馬光輝

作者簡介：趙嵐，中國科學(xué)院過程工程研究所、生物藥制備與遞送全國重點(diǎn)實驗室、中國科學(xué)院大學(xué)化學(xué)工程學(xué)院，副研究員，研究方向為生化分離介質(zhì)；樊榮（共同第一作者），中國科學(xué)院過程工程研究所、生物藥制備與遞送全國重點(diǎn)實驗室、中國科學(xué)院大學(xué)化學(xué)工程學(xué)院，研究員，研究方向為生物反應(yīng)過程與膜分離耦合技術(shù)；魏煒（通信作者），中國科學(xué)院過程工程研究所、生物藥制備與遞送全國重點(diǎn)實驗室、中國科學(xué)院大學(xué)化學(xué)工程學(xué)院、中國科學(xué)院大學(xué)前沿交叉科學(xué)學(xué)院，研究員，研究方向為生物劑型工程；馬光輝（共同通信作者），中國科學(xué)院過程工程研究所、生物藥制備與遞送全國重點(diǎn)實驗室、中國科學(xué)院大學(xué)化學(xué)工程學(xué)院、中國科學(xué)院大學(xué)前沿交叉科學(xué)學(xué)院，研究員，中國科學(xué)院院士，研究方向為均一生物微球和微囊的制備及其在生化工程和醫(yī)學(xué)工程中的應(yīng)用。

文章來 源 ： 趙嵐, 樊榮, 魏煒, 等. 生物藥制造先進(jìn)分離介質(zhì)與集成裝備[J]. 科技導(dǎo)報, 2025, 43(23): 40?51 .

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