灭菌隔膜阀需进口 生物工程有待突破印花色浆

目前，借助于细胞培养进行药物及其他化合物生物合成的生产已占生物技术产品的40％以上。而且随着生物技术的发展，此百分比还呈不断上升的趋势。但是，这些新方法如果没有明显的成本优势，就不可能被生产所采纳。要解决此问题，就必须加强生物技术工程中下游的研究，特别是工程化技术研究。生物技术药物生产过程大都是在生物反应器中进行，根据不同生物系统特点就有不同类型的生物反应器，因此生物反应器中的生物过程工程研究就成为生物制药工程研究的核心问题之一。

装备研究尚显薄弱

目前我国的生物技术工程研究存在诸多薄弱之处，其中装备技术是亟待加强的领域。

近年来，国内生物反应器产业发展较快，有关产品的生产企业已达十多家。在这些公司的努力下，改变了过去由国外产品统治市场的局面，特别在低端产品上，已基本由国内企业控制。但是这些公司大都主要从事中低档产品生产，以仿制为主，重点是零部件替代以降低成本，尽管产品的质量和标准有所下降，还能满足一般用户的需要。但是，在一些高性能方面，以及器件加工工艺与标准与国外产品存在差距较大，无法生产SIP自动灭菌与CIP清洗的全自动生物反应器，缺乏自动取样与分析系统，一些重要器件如耐高温灭菌的隔膜阀还需进口。特别是一些符合GMP要求的高端生物制药产品所需的装备或成套设备主要还需要国外公司提供。国内公司普遍缺乏生物过程的研究力量，不能随着生物技术的发展同步推出生物反应器，例如对于大规模动物细胞生物反应器，至今国内还没有符合要求的定型产品推出。

大型装置的利用也带来新的技术问题。目前国内生物过程放大主要是根据经验，例如单位体积功率相等、单位体积通气比相同或选用相同的搅拌桨型式等，实际情况很难把握。后来又引进了化学工程的冷态实验方法，对罐内流型填埋设备进行了充分研究，最后根据这些混合传递特点，进行大型生物反应器设计，但实际情况有时偏差也很大。因此，如何在放大的罐体上实现达到相同代谢流参数的目标的设计，需要从生物学、化学工程、机械制造、传感技术到计算机控制技术的协同努力。

另外，此领域研究中的理论体系和方法也和国际存在差距。主要表现为，在生物过程中进行基因技术或“组学”技术应用时缺乏全局性的概念，往往只揭示了生理调控的局部和嘉兴某一时段的特点，难于对整个过程控制和优化起决定性作用，因而导致细胞株的基因工程改造、代谢工程研究和发酵过程优化与放大等技术进展缓慢，理论目标与实际目标差距大。

关键技术亟待加强

生物反应器过程的多尺度复杂系统研究是一个重要技术领域。为了解决目前的问题，我国研究人员提出以细胞代谢流的分析与控制为核心的生物反应工程学的观点，通过实验研究，形成了基于参数相关的生物过程多水平问题研究的优化技术和过程多参数调整的放大技术。随着过程传感技术和计算机技术的发展，开展工艺、工程、装备一体化研究。

我国研究人员还进一步提出，从生物过程的多尺度现象进行系统研究，认为以活细胞为主体的大规模生物反应过程，实质上是基因分子尺度的网络结构、细胞代谢尺度的网络与生物反应器系统介尺度的宏观网络结构的复杂系统。

第二个值得注意的趋势是，生物过程系统生物学研究的重要性得到有识之士的重视。对于工业微生物发酵反应器体系，其微生物以及外在环境构建成一种相对封闭的生态系统，在这种生态系统中，微生物内在的生理活动、微生物与外在环境相互作用关系的研究必须采用系统生物学的研究方法。

另外，对于优化控制技术、生物过程检测技术和生物过程放大技术的研究也被认为是促进生物反应器工程发展的重要因素。