2024-06-03 14:38:47 作者：金祖發(fā)
某公司生物實(shí)驗(yàn)室
生物制造是一種以工業(yè)生物技術(shù)為核心的先進(jìn)生產(chǎn)方式，具有原料可再生、過(guò)程清潔高效等特征，有助于推動(dòng)經(jīng)濟(jì)的綠色低碳發(fā)展。2022年5月10日，國(guó)家發(fā)展改革委印發(fā)的《“十四五”生物經(jīng)濟(jì)發(fā)展規(guī)劃》，首次提出“生物經(jīng)濟(jì)”概念。之后，我國(guó)也把生物制造列入現(xiàn)代化產(chǎn)業(yè)體系建設(shè)，并作為重點(diǎn)發(fā)展的戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)和提升新質(zhì)生產(chǎn)力的重要手段之一。今年的《政府工作報(bào)告》在部署2024年政府工作任務(wù)時(shí)指出，加快發(fā)展新質(zhì)生產(chǎn)力，積極打造生物制造等新增長(zhǎng)引擎。這是“生物制造”首次被寫(xiě)入《政府工作報(bào)告》。
從實(shí)驗(yàn)室中走出來(lái)的生物制造
提到生物制造，很多人會(huì)覺(jué)得陌生，但是在生活中我們已經(jīng)廣泛接觸過(guò)生物制造的產(chǎn)品，如乙肝疫苗、胰島素、玻尿酸、膠原蛋白、燃料乙醇，等等，都是利用生物制造技術(shù)生產(chǎn)出來(lái)的產(chǎn)品。
此外，工業(yè)尾氣變身魚(yú)飼料，地溝油成了飛機(jī)燃料，秸稈做成了薄膜……這些聽(tīng)起來(lái)像變魔術(shù)一樣的事，如今卻在真實(shí)發(fā)生，而讓這一切成為可能的“魔術(shù)師”，就是生物制造技術(shù)。
賽迪研究院黨委書(shū)記、副院長(zhǎng)劉文強(qiáng)
何為生物制造？中國(guó)工程院院士鄭裕國(guó)給出這樣的解釋——這是一種利用生物組織或生物體等進(jìn)行物質(zhì)加工，從而生產(chǎn)各種人類(lèi)所需產(chǎn)品的先進(jìn)的物質(zhì)轉(zhuǎn)化工業(yè)模式。不同于以化石資源為原料的傳統(tǒng)工業(yè)制造，生物制造所使用的生產(chǎn)材料基本上是可持續(xù)再生的原料，生產(chǎn)的產(chǎn)品也可降解可回收，整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程更加綠色低碳?！丁笆奈濉鄙锝?jīng)濟(jì)發(fā)展規(guī)劃》明確提出“依托生物制造技術(shù)，實(shí)現(xiàn)化工原料和過(guò)程的生物技術(shù)替代，發(fā)展高性能生物環(huán)保材料和生物制劑，推動(dòng)化工、醫(yī)藥、材料、輕工等重要工業(yè)產(chǎn)品制造與生物技術(shù)深度融合，向綠色低碳、無(wú)毒低毒、可持續(xù)發(fā)展模式轉(zhuǎn)型”?？梢哉f(shuō)，大力發(fā)展生物制造產(chǎn)業(yè)，已成為我國(guó)加快構(gòu)建綠色低碳循環(huán)經(jīng)濟(jì)體系的一個(gè)重要方向。
工業(yè)和信息化部賽迪研究院黨委書(shū)記、副院長(zhǎng)劉文強(qiáng)表示，生物技術(shù)和生物制造的歷史已有數(shù)十年。從20世紀(jì)50年代發(fā)現(xiàn)DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)和中心法則，到90年代啟動(dòng)人類(lèi)基因組計(jì)劃，再到本世紀(jì)生物體系的工業(yè)化和合成生物學(xué)，三次生物技術(shù)革命將生命系統(tǒng)的研究提升到“可預(yù)測(cè)、可再造、可調(diào)控”的新高度。現(xiàn)在，生物技術(shù)和人工智能、自動(dòng)化、大數(shù)據(jù)等不斷加速融合，實(shí)現(xiàn)生物可編程和新一代生物智能制造技術(shù)，將會(huì)展現(xiàn)出巨大能量。
有分析認(rèn)為，未來(lái)，生物制造技術(shù)的原料將不再局限于生物質(zhì)。生物制造技術(shù)第一代是用糖，第二代是用纖維素，第三代是用二氧化碳，目前已經(jīng)用二氧化碳制造出了淀粉。未來(lái)利用二氧化碳等低碳化合物，通過(guò)途徑設(shè)計(jì)及優(yōu)化、標(biāo)準(zhǔn)化模塊、基因編輯及合成、蛋白質(zhì)/酶工程，用“分子機(jī)器”在“細(xì)胞工廠(chǎng)”里可以生產(chǎn)出很多產(chǎn)品，包括醫(yī)藥、農(nóng)業(yè)、食品、化工、材料等。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，生物制造就是讓一個(gè)個(gè)細(xì)胞成為“超級(jí)工廠(chǎng)”，源源不斷地生產(chǎn)特定的物質(zhì)，從而為人類(lèi)打開(kāi)了“一切皆可造”的想象空間。
生物制造綠色工藝和創(chuàng)新產(chǎn)品對(duì)化學(xué)品、材料、醫(yī)藥、營(yíng)養(yǎng)保健、農(nóng)業(yè)、環(huán)境、食品等很多行業(yè)都具有很強(qiáng)的滲透性、輻射性，以及綠色轉(zhuǎn)型提升作用。如用生物法合成材料，利用生物質(zhì)或者二氧化碳合成單體，與后續(xù)的化工過(guò)程可以完全對(duì)接。
清華大學(xué)合成與系統(tǒng)生物學(xué)中心主任陳國(guó)強(qiáng)教授認(rèn)為，生物制造是生物基礎(chǔ)研究、分子改造技術(shù)和工業(yè)制造技術(shù)的結(jié)合?！吧镏圃飚a(chǎn)業(yè)迎來(lái)了重要的發(fā)展機(jī)遇，下一代工業(yè)生物技術(shù)的產(chǎn)業(yè)應(yīng)用，將對(duì)替代傳統(tǒng)化工制造、推動(dòng)綠色生物經(jīng)濟(jì)發(fā)展作出突出貢獻(xiàn)。合成生物學(xué)是一門(mén)復(fù)雜的學(xué)科，研究成果從實(shí)驗(yàn)室到工業(yè)應(yīng)用，是一個(gè)漫長(zhǎng)的過(guò)程，需要政、產(chǎn)、學(xué)、研、用等各個(gè)方面聯(lián)合起來(lái)，共同打通各個(gè)鏈條的制約因素，讓更多的科研成果從實(shí)驗(yàn)室中走出來(lái)，讓創(chuàng)新科技真正賦能產(chǎn)業(yè)發(fā)展。”陳國(guó)強(qiáng)表示。
生物制造成為競(jìng)爭(zhēng)熱點(diǎn)
目前，世界主要經(jīng)濟(jì)體都確定了生物制造戰(zhàn)略目標(biāo)。美國(guó)2022年9月啟動(dòng)了“國(guó)家生物技術(shù)和生物制造計(jì)劃”，宣布提供20多億美元的資金加速生物技術(shù)創(chuàng)新，確保未來(lái)幾十年美國(guó)在生物技術(shù)領(lǐng)域的領(lǐng)導(dǎo)地位和競(jìng)爭(zhēng)力。今年3月23日，美國(guó)又公布了《美國(guó)生物技術(shù)和生物制造的明確目標(biāo)》，涵蓋氣候變化解決方案、增強(qiáng)糧食和農(nóng)業(yè)創(chuàng)新、提高供應(yīng)鏈彈性、推進(jìn)交叉領(lǐng)域進(jìn)展等21個(gè)主題49個(gè)具體目標(biāo)，提出5年內(nèi)，基于生物質(zhì)或二氧化碳生產(chǎn)食品級(jí)蛋白質(zhì)，3周完成小分子或酶設(shè)計(jì)，30天內(nèi)構(gòu)建和測(cè)量單細(xì)胞，3個(gè)月將生物工藝擴(kuò)大至商業(yè)生產(chǎn)規(guī)模；20年內(nèi)，用生物基替代品取代90%以上的塑料，生物制造滿(mǎn)足至少30%的化學(xué)品需求，收集和處理12億噸生物質(zhì)原料，轉(zhuǎn)化6000萬(wàn)噸二氧化碳為燃料和產(chǎn)品等。
陳國(guó)強(qiáng)，清華大學(xué)教授、合成與系統(tǒng)生物學(xué)中心主任。
中國(guó)工程院院士譚天偉
歐洲的目標(biāo)是，到2025年，生物質(zhì)能源替代20%的化石能源，化工原料替代率在6%～12%，精細(xì)化學(xué)品替代率不低于30%；到2030年，可再生原料占到總體化學(xué)生產(chǎn)原料的30%、高附加值化學(xué)品和聚合物的50%、大宗化學(xué)品的10%、運(yùn)輸能源的25%，農(nóng)村生物煉制使農(nóng)民收入增長(zhǎng)40%，實(shí)現(xiàn)農(nóng)村“二次工業(yè)化”。
根據(jù)麥肯錫的數(shù)據(jù)，預(yù)計(jì)2030～2040年，合成生物每年帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)影響將達(dá)到1.8萬(wàn)億至3.6萬(wàn)億美元，影響眾多領(lǐng)域。預(yù)計(jì)到2025年，合成生物與生物制造的經(jīng)濟(jì)影響將達(dá)到1000億美元，同時(shí)預(yù)計(jì)未來(lái)全球物質(zhì)投入中的60%可以通過(guò)生物制造方式生產(chǎn)，有望創(chuàng)造30萬(wàn)億美元的經(jīng)濟(jì)價(jià)值，占全球制造業(yè)的1/3。
生物技術(shù)成為繼IT技術(shù)后科技競(jìng)爭(zhēng)的又一個(gè)焦點(diǎn)。合成生物、腦科學(xué)等技術(shù)在2018年被美國(guó)商務(wù)部列入出口管制技術(shù)清單。日前，生物技術(shù)企業(yè)華大基因被列入投資清單，意味著美國(guó)對(duì)中國(guó)的技術(shù)限制已經(jīng)從芯片擴(kuò)大到了生物技術(shù)領(lǐng)域。
我國(guó)基礎(chǔ)制造業(yè)可持續(xù)發(fā)展對(duì)綠色技術(shù)包括生物制造技術(shù)有重大需求，化工等基礎(chǔ)制造業(yè)原料對(duì)外依存度高，而我國(guó)主要生物基化學(xué)品專(zhuān)利全球占比不到1%，美國(guó)占比達(dá)57.8%。此外，我國(guó)可持續(xù)工業(yè)原料和糧食安全問(wèn)題也依賴(lài)生物制造的創(chuàng)新。
在“十三五”期間，科技部啟動(dòng)了綠色生物制造國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)專(zhuān)項(xiàng)?！霸诳萍冀绾彤a(chǎn)業(yè)界的共同努力下，近些年我國(guó)生物制造在底層工具、關(guān)鍵技術(shù)等方面取得了重要突破，一些領(lǐng)域的探索走在世界前列?！北本┗ご髮W(xué)校長(zhǎng)、中國(guó)工程院院士譚天偉提到，2022年中央經(jīng)濟(jì)工作會(huì)議將生物制造列入現(xiàn)代化產(chǎn)業(yè)體系建設(shè)，支持綠色制造新產(chǎn)業(yè)。目前由發(fā)改委牽頭，工信部和科技部等國(guó)家部委正在聯(lián)合研制國(guó)家生物技術(shù)和生物制造行動(dòng)計(jì)劃，并且有望在近期出臺(tái)。
制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)的“綠色動(dòng)力”
譚天偉表示，上百年的化學(xué)工業(yè)基本是以石油和煤做原料的，而這些原料基本不可再生。生物制造因?yàn)榫哂性峡稍偕⑦^(guò)程清潔高效等特征，可以從根本上改變傳統(tǒng)制造業(yè)高度依賴(lài)化石原料和“高污染、高排放”的加工模式。生物制造從原料源頭降低碳排放，是傳統(tǒng)制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)的“綠色動(dòng)力”，也是綠色發(fā)展的重要突破口。
譚天偉認(rèn)為，近年來(lái)生物制造發(fā)展迅速，是因?yàn)闅夂蚰繕?biāo)引發(fā)零碳經(jīng)濟(jì)的需求，不依賴(lài)化石資源的生物創(chuàng)新產(chǎn)品和制造過(guò)程，可以促進(jìn)氣候目標(biāo)和碳排放目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。OECD（經(jīng)濟(jì)合作與發(fā)展組織）對(duì)6個(gè)發(fā)達(dá)國(guó)家分析結(jié)果表明：生物制造技術(shù)的應(yīng)用可以降低工業(yè)能耗15%～80%，減少原料消耗35%～75%、空氣污染50%～90%、水污染33%～80%，降低生產(chǎn)成本9%～90%。如抗癲癇藥物普瑞巴林，用生物制造代替化學(xué)制造，溶劑用量減少88%，鎳催化劑用量減少85%，原料消耗減少85%。再如“1,3-丙二醇”，可用于多種藥物、新型聚酯PTT、醫(yī)藥中間體及新型抗氧劑的合成，用生物制造代替化學(xué)制造，原料消耗減少37%，能耗降低30%，碳排放減少63%。
世界基金委員會(huì)預(yù)測(cè)，到2030年，工業(yè)生物技術(shù)每年可降低碳排放25億噸。生物制造可以實(shí)現(xiàn)可再生碳利用，可以支撐未來(lái)制造業(yè)可持續(xù)發(fā)展。如提供可持續(xù)的生物質(zhì)原料、綠色工藝賦能可持續(xù)生產(chǎn)、開(kāi)發(fā)低碳產(chǎn)品和塑料回收利用、將二氧化碳轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品等。
生物氣體發(fā)電廠(chǎng)
走進(jìn)位于北京化工大學(xué)的國(guó)家能源生物煉制研發(fā)中心，實(shí)驗(yàn)室一個(gè)連著一個(gè)，科研人員正在專(zhuān)心致志地工作，有的在培養(yǎng)菌株，有的在修飾基因，有的在進(jìn)行樣品檢測(cè)。譚天偉介紹，生物制造目前已經(jīng)在發(fā)酵工業(yè)、化學(xué)工業(yè)、輕工業(yè)、飼料工業(yè)、食品工業(yè)、醫(yī)藥工業(yè)廣泛應(yīng)用，在生物新材料、農(nóng)業(yè)、環(huán)境、能源等行業(yè)快速發(fā)展，在采油氣、冶金、采礦等行業(yè)也有巨大潛力。生物制造可以生產(chǎn)更綠色的產(chǎn)品，如生物航空燃料，可以幫助交通運(yùn)輸業(yè)脫碳。生物航空燃料在全生命周期內(nèi)可以減少96%的溫室氣體排放，且無(wú)氮無(wú)硫，可減少70%的顆粒物排放。我國(guó)年航煤消費(fèi)量約3000萬(wàn)噸，全部用生物航煤替代，年可減排二氧化碳3300萬(wàn)噸，相當(dāng)于植樹(shù)近3億棵。
近年來(lái)，我國(guó)有不少企業(yè)利用生物技術(shù)和生物基材料，擺脫了化石原料依賴(lài)和高污染、高排放的加工模式，走出一條綠色低碳的發(fā)展路子。在四川金尚環(huán)?？萍加邢薰荆ㄒ韵潞?jiǎn)稱(chēng)金尚環(huán)保）的車(chē)間內(nèi)，一桶桶烏黑渾濁的餐廚廢油經(jīng)水洗、去雜、加氫脫氧、異構(gòu)化等工序處理，變成了一種清澈透亮的新型燃料——生物航煤。去年四月，這種生物燃料被使用在了四川航空的飛機(jī)上。
據(jù)金尚環(huán)保的有關(guān)負(fù)責(zé)人介紹，目前，在國(guó)際上，用餐廚廢油，也就是大家俗稱(chēng)的“地溝油”來(lái)提煉生物燃料已經(jīng)是一種比較成熟的工藝。雖然和石油基燃料相比，生物基燃料當(dāng)前的制作成本還沒(méi)有降下來(lái)，但應(yīng)用前景卻十分廣闊。一方面，燃油產(chǎn)生的尾氣一直是航空業(yè)的一大碳排放來(lái)源。有統(tǒng)計(jì)顯示，航空公司80%以上的碳排放都來(lái)自航油燃燒。在降碳減排愈發(fā)迫切的今天，生物航煤顯示出絕對(duì)優(yōu)勢(shì)，相較于石油基航空煤油，生物航煤全生命周期的二氧化碳排放最高可減少50%以上。另一方面，在石油資源日趨緊張的今天，生物航煤不僅減少了石油消耗，還能極大減少“地溝油”向餐桌的回流。
此外，譚天偉認(rèn)為，發(fā)展生物基材料可以降低化石資源的對(duì)外依存度。約85%的塑料可以被生物基塑料替代；利用石油制造1噸塑料，排放二氧化碳3.1噸，而生物基塑料僅排放0.6噸；生物基塑料和聚合物全生命周期溫室氣體排放量可減少80%。中國(guó)每年生產(chǎn)0.75億噸，回收只有0.17億噸，產(chǎn)生的大量廢棄塑料，可以用生物方法降解，實(shí)驗(yàn)室已經(jīng)驗(yàn)證，生物降解過(guò)程溫和，且選擇性比較好，正準(zhǔn)備中試。
氧化碳生物轉(zhuǎn)化可以實(shí)現(xiàn)固碳和碳的循環(huán)利用，即用可再生能源提供能量，利用生物法將二氧化碳轉(zhuǎn)化為化學(xué)品及燃料，關(guān)鍵是能否實(shí)現(xiàn)工業(yè)化規(guī)模生產(chǎn)。比如光酶耦合可以將二氧化碳轉(zhuǎn)化為一氧化碳，也可以轉(zhuǎn)化為甲酸；電酶耦合可以將二氧化碳轉(zhuǎn)化為甲醇、氨基酸、淀粉、碳二及碳四等產(chǎn)品；甲酸供能供碳，可以實(shí)現(xiàn)大腸桿菌的自養(yǎng)生長(zhǎng)；光菌耦合，可以將二氧化碳轉(zhuǎn)化為乙酸、蘋(píng)果酸等，還可以固氮固碳；電菌耦合，可以將二氧化碳轉(zhuǎn)化為醇類(lèi)、食品、葡萄糖及燃料、法尼烯等。
利用生物制造方式，人們已經(jīng)生產(chǎn)出一批性能好、經(jīng)濟(jì)價(jià)值高的新產(chǎn)品，如重組蛋白藥物、生物航空煤油、生物降解塑料等。從理論上講，全球一半以上的重要化學(xué)品都可以用生物制造的方法獲得，發(fā)展?jié)摿薮蟆?/span>
生物產(chǎn)品助力農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展
3月中下旬，四川省南充市西充縣百福寺村的冬小麥已經(jīng)進(jìn)入抽穗期。綠油油的麥田上空，幾架無(wú)人機(jī)在為麥苗噴灑生物農(nóng)藥。據(jù)麥田的承包商——西充縣糧王生態(tài)開(kāi)發(fā)有限公司現(xiàn)場(chǎng)管理經(jīng)理老吳介紹，今年，他所在的公司承包了2000多畝麥田，全部使用的是生物農(nóng)藥。前幾天，麥田里長(zhǎng)了蚜蟲(chóng)，他們便用苦參堿等進(jìn)行殺蟲(chóng)，相比于過(guò)去使用的化學(xué)農(nóng)藥，這些生物農(nóng)藥沒(méi)有刺鼻的氣味，毒性小，對(duì)人畜更安全，對(duì)環(huán)境影響也更小。
農(nóng)業(yè)是生物制造目前應(yīng)用的一個(gè)常見(jiàn)領(lǐng)域?！丁笆奈濉鄙锝?jīng)濟(jì)發(fā)展規(guī)劃》明確提出要重點(diǎn)圍繞生物肥料、生物農(nóng)藥等方向，推出一批新一代農(nóng)業(yè)生物產(chǎn)品。近年來(lái)，生物農(nóng)藥、生物肥料、生物育種等在我國(guó)得到了研發(fā)應(yīng)用，為我國(guó)農(nóng)業(yè)的綠色可持續(xù)發(fā)展提供助力。
生物培育車(chē)間
湖北省生物農(nóng)藥工程研究中心是一家微生物農(nóng)藥的研發(fā)機(jī)構(gòu)，從20世紀(jì)60年代起，就開(kāi)始進(jìn)行系統(tǒng)的微生物農(nóng)藥資源收集、保藏、評(píng)價(jià)與利用工作。在中心的微生物農(nóng)藥資源庫(kù)內(nèi)，儲(chǔ)藏有二十余萬(wàn)份微生物菌株，它們是開(kāi)發(fā)新型微生物農(nóng)藥的重要資源。這些菌株在超低溫環(huán)境下會(huì)進(jìn)入休眠狀態(tài)，在需要時(shí)可以取出激活。
據(jù)湖北省生物農(nóng)藥工程研究中心副主任王開(kāi)梅介紹，這些菌株都是他和同事們這些年走遍祖國(guó)大江南北所采集回來(lái)的“寶貝”。工作雖然辛苦，但一旦發(fā)現(xiàn)以前沒(méi)見(jiàn)過(guò)的菌種就很有成就感。針對(duì)不同種類(lèi)的菌株，儲(chǔ)藏方式也不一樣。微生物農(nóng)藥資源庫(kù)的儲(chǔ)藏區(qū)內(nèi)有-80℃的超低溫冰柜10臺(tái)，-20℃冰柜8臺(tái)，里面放置著各種各樣的試管，試管內(nèi)存儲(chǔ)著菌株。目前，資源庫(kù)保藏的菌種資源，涵蓋了國(guó)內(nèi)微生物農(nóng)藥、微生物肥料、微生物飼料添加劑、微生物環(huán)境監(jiān)測(cè)與治理等各種農(nóng)業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域的微生物菌種資源。
將微生物活性菌株開(kāi)發(fā)成農(nóng)藥是一個(gè)涉及多個(gè)步驟的過(guò)程。王開(kāi)梅表示，前期要進(jìn)行菌種的鑒定、活性成分確定、發(fā)酵優(yōu)化與制劑研發(fā)、田間試驗(yàn)與效果評(píng)估等步驟。之后，在滿(mǎn)足相關(guān)法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)的要求后，再向相關(guān)機(jī)構(gòu)申請(qǐng)農(nóng)藥登記。
經(jīng)過(guò)多年研究，湖北省生物農(nóng)藥工程研究中心已發(fā)現(xiàn)了不少對(duì)常見(jiàn)害蟲(chóng)有效的菌株。比如，研究人員發(fā)現(xiàn)，有一種芽孢桿菌對(duì)南方柑橘樹(shù)葉片上常見(jiàn)的葉螨具有很高的毒力，經(jīng)在國(guó)內(nèi)多地柑橘園試驗(yàn)，證實(shí)這種菌株具備與化學(xué)殺螨劑相當(dāng)?shù)姆揽匦Ч倪@種菌株中，研究人員還發(fā)現(xiàn)了國(guó)際首例2種蛋白類(lèi)殺螨活性物質(zhì)，具有極高的商業(yè)化產(chǎn)品開(kāi)發(fā)價(jià)值。
我國(guó)地域遼闊，自然條件復(fù)雜，因此，微生物物種群也豐富多樣。這些為我國(guó)生物農(nóng)藥、生物肥料等的研發(fā)提供了天然優(yōu)勢(shì)。
重塑未來(lái)食品供應(yīng)
人們熟知的抗瘧藥物青蒿素，是我國(guó)首先發(fā)現(xiàn)的。過(guò)去，我國(guó)一直占據(jù)全球青蒿素主要市場(chǎng)。我國(guó)生產(chǎn)青蒿素，是種植青蒿再?gòu)闹刑崛∏噍锼兀噍镆荒曛荒芊N一茬，是靠天吃飯的。這種生產(chǎn)方式要放大只能是平面，從1畝地到1000畝乃至1萬(wàn)畝地，占用大量耕地。國(guó)外利用生物制造技術(shù)，在釀酒酵母中高效半合成青蒿素。這種生產(chǎn)方式的放大是立體放大，從1升反應(yīng)器放大到100升，且全年全天候都可以生產(chǎn)。因生產(chǎn)方式的革命等原因，導(dǎo)致中國(guó)在全球青蒿素市場(chǎng)占有率快速跌至不足10%。
科學(xué)界普遍認(rèn)為生物制造技術(shù)工業(yè)化以后會(huì)帶來(lái)農(nóng)業(yè)革命，數(shù)千平方米的發(fā)酵車(chē)間可以取代數(shù)十萬(wàn)畝的耕地，人造肉、人造奶、人造油脂等未來(lái)食品車(chē)間制造可以解決全球耕地、化肥和糧食安全等問(wèn)題。
我國(guó)每年進(jìn)口1億噸大豆和3000萬(wàn)噸玉米，從大豆中提取出2000萬(wàn)噸油脂，產(chǎn)生8000萬(wàn)噸豆粕用作飼料，而玉米的主要用途也是飼料。這些飼料再轉(zhuǎn)化為雞肉、豬肉等，如果大豆和玉米進(jìn)口受限，肉的供應(yīng)就會(huì)成問(wèn)題。利用不同部位肉的細(xì)胞培養(yǎng)，可以生物制造出不同口味的人造肉，還可以加入不同的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，同時(shí)起到固氮、固碳作用，這樣的工業(yè)化生產(chǎn)模式在未來(lái)實(shí)現(xiàn)后，還能解決瘋牛病、豬瘟、禽流感等安全問(wèn)題。所以，未來(lái)的全球食品供應(yīng)將會(huì)因生物制造而重塑。不止人造肉，多細(xì)胞的組織都可以生物制造出來(lái)。未來(lái)植物可以立體化營(yíng)養(yǎng)液無(wú)土栽培，立體化曬不著光可以加光源，還可以增加二氧化碳濃度進(jìn)而提高產(chǎn)量，通過(guò)工廠(chǎng)化的精準(zhǔn)控制，實(shí)現(xiàn)生物制造。
為生物醫(yī)藥自主創(chuàng)新提供動(dòng)力
生物醫(yī)藥產(chǎn)業(yè)是生物制造的重要組成部分，也是生物制造應(yīng)用的重點(diǎn)領(lǐng)域之一。相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，近年來(lái)，我國(guó)生物醫(yī)藥產(chǎn)業(yè)邁入創(chuàng)新發(fā)展的“快車(chē)道”，一方面創(chuàng)新藥數(shù)量大幅度增加。目前，全球范圍在臨床研究狀態(tài)的藥物中，我國(guó)企業(yè)原研或參與開(kāi)發(fā)的約占35%，僅次于美國(guó)，居全球第二位。另一方面，生物醫(yī)藥研發(fā)質(zhì)量向國(guó)際先進(jìn)水平看齊，自主創(chuàng)新顯著提升，逐步從依賴(lài)進(jìn)口走向國(guó)產(chǎn)替代。
生物醫(yī)藥產(chǎn)業(yè)是一個(gè)技術(shù)密集型產(chǎn)業(yè)，特別是今年《政府工作報(bào)告》中提到的“創(chuàng)新藥”，需要大量資金和技術(shù)投入，但即便如此，發(fā)現(xiàn)一種新藥的概率也很小。為了提高創(chuàng)新藥的研發(fā)效率，一些企業(yè)另辟蹊徑，將人工智能等新興技術(shù)應(yīng)用在創(chuàng)新藥研發(fā)過(guò)程中，來(lái)彌補(bǔ)傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)中的一些短板。
憑借人工智能技術(shù)，研發(fā)人員建立起虛擬生物藥物庫(kù)，通過(guò)基于生物學(xué)邏輯的人工智能算法和相關(guān)應(yīng)用軟件，經(jīng)由人工智能技術(shù)的運(yùn)算、分析和預(yù)測(cè)，在短期內(nèi)獲取過(guò)去需要數(shù)月的線(xiàn)下實(shí)驗(yàn)才能獲得的結(jié)果，極大縮短了大分子藥物的開(kāi)發(fā)周期。
行業(yè)專(zhuān)家李長(zhǎng)城表示，“生物制造+”是一個(gè)很廣泛的概念，涉及多個(gè)學(xué)科領(lǐng)域。對(duì)于醫(yī)藥板塊，生物制造是非常上游的領(lǐng)域，現(xiàn)在很多藥物，包括抗體、疫苗、核酸/基因治療藥物、生物制劑、細(xì)胞治療藥物、蛋白/多肽治療藥物等的生產(chǎn)都是生物制造。將來(lái)的癌癥治療、一些家族隱性基因的治療，以及納米級(jí)的機(jī)器人靶向治療、靶向手術(shù)等，這些都屬于“生物制造+”，該領(lǐng)域具有更深更高的國(guó)家戰(zhàn)略意義。
據(jù)《江南晚報(bào)》報(bào)道，近日，江南大學(xué)未來(lái)食品科學(xué)中心合成生物創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)利用合成生物學(xué)技術(shù)，借助微生物發(fā)酵生產(chǎn)普通分子量的透明質(zhì)酸，把成本降低至每公斤幾百元，實(shí)現(xiàn)了透明質(zhì)酸大產(chǎn)量推廣應(yīng)用。此前，透明質(zhì)酸最早是從牛的眼睛里發(fā)現(xiàn)并提取出來(lái)的，價(jià)格非常昂貴，每公斤要幾萬(wàn)元。除了極微量不可代謝的交聯(lián)劑外，透明質(zhì)酸在體內(nèi)幾乎能完全轉(zhuǎn)化為正常人體成分，因此，透明質(zhì)酸被視為理想的填充劑，廣泛運(yùn)用在整形外科、骨科、眼科等，如改善鼻唇溝，填充太陽(yáng)穴、淚溝、額頭、下巴和鼻子等。利用合成生物技術(shù)，把原材料成本大幅下降，對(duì)于廣大患者來(lái)說(shuō)，無(wú)疑是一大福音。
生物制造作為提升經(jīng)濟(jì)競(jìng)爭(zhēng)力的著力點(diǎn)，也是我國(guó)繼綠色制造、智能制造后，推進(jìn)制造強(qiáng)國(guó)建設(shè)的又一個(gè)重要抓手。隨著《“十四五”生物經(jīng)濟(jì)發(fā)展規(guī)劃》等相關(guān)政策相繼出臺(tái)，我國(guó)生物制造產(chǎn)業(yè)發(fā)展有了政策支撐，規(guī)模不斷增長(zhǎng)，涌現(xiàn)出不少先進(jìn)技術(shù)成果。有關(guān)專(zhuān)家表示，放眼未來(lái)，生物制造作為加快構(gòu)建綠色低碳循環(huán)經(jīng)濟(jì)體系的新興產(chǎn)業(yè)，將開(kāi)啟一場(chǎng)新的變革。
編輯：海洋