6月28日,華熙生物自主建設的生物製造5.0科技館在天津盛大開館。作為全球首座生物製造領域的科技館,它進一步豐富了華熙生物在生物科技領域的展示平臺,繼透明質酸博物館、合成生物科學館之後,為公眾提供了一個深入了解生物製造技術的窗口。
這座坐落于華熙生物天津廠區內的科技館,佔地面積逾1000平方米。從遠處眺望,科技館外墻上錯落有致的發酵罐在陽光下熠熠生輝,罐體上方“生長”出的一棵棵樹木,與園區特色的罐體和管廊元素相融合,不僅打造了垂直綠化和雨水排水系統,更生動詮釋了生物科技作為綠色科技的深刻內涵與無限生機,傳遞出生物科技與自然和諧共生的美好願景。
圖:生物製造5.0科技館
一、比科幻更科幻,生物科技已率先突破“封鎖線”
在小説《三體》中,三體星人用智子鎖死了人類科學研究。羅輯冬眠甦醒後,面對著一個表面上科技文明燦爛,能源和糧食都無窮無盡的世界。但實際上,能源只是來自核聚變後的無線供電,糧食也並非合成,而是“在工廠的培養槽裏生長的。莊稼都基因改造過,那麥子只長穗沒有秸稈,長得賊快”。
令人沒想到的是,在真實生活中,合成生物學早已讓生物科技的發展率先突破了小説中智子劃定的“封鎖線”。2021 年,中國科學家首次實現了以二氧化碳為原料,不依賴植物光合作用,直接人工合成澱粉。核磁共振等檢測發現,人工合成澱粉分子與天然澱粉分子的結構組成一致。這看似科幻的一幕,正是生物科技運用的成果。
據講解員介紹,生物製造5.0科技館以“生物製造,開創無限未來”為主題,精心設計了五大展覽單元,包括“資源獲取方式的演變”、“連接未來的關鍵-生物製造5.0的DNA‘四鏈融合’”、“邁入未來之境-‘BT’與‘IT’的融合”、“連接未來的‘奇點’”以及“對未來的期許”。
步入生物製造5.0科技館,首先映入眼簾的是五塊巨大的螢幕,上面分別展示這全球氣候逐漸變暖,大氣和水體遭受污染,自然災害日益頻發,重大傳染性疾病不時爆發,生物多樣性急劇減少等地球向我們發出的警告信號。
圖:環境問題
曾經,我們認為環境問題的根源是科技和工業化的發展,仿佛回到小農時代才是唯一的解決方案。然而事實並非如此,人類已經開始意識到環境問題的根源,並非科技發展本身,而是我們尚未尋得綠色可持續的科技發展路徑。
生物科技就是這樣一條綠色發展路徑。它打破了傳統依賴動植物提取和石化工業的資源獲取模式。在生産過程中,生物科技的應用能顯著減少廢棄物産生和環境破壞,同時提高資源利用效率。進入生物製造5.0時代,BT(生物技術)與IT(資訊技術)融合,DNA組裝技術、基因編輯技術以及AlphaFold2等先進技術的應用,標誌著人類已步入利用微生物發酵創造萬物的嶄新時代,引領我們向一個更加智慧、高效、環保的未來邁進。
二、當一次“科學家”,親歷菌種構建至測試全流程
踏入展館的“連接未來的‘奇點’”展廳,首先映入眼簾的是四面巨大的墻上螢幕,以及中央的立體投影區。在這裡,參觀者將有機會親身扮演“科學家”的角色,體驗從合成生物菌種研發到中試工藝優化的完整流程。
1、探索之旅:選擇心儀領域
在第一面墻前,參觀者可以點擊螢幕,在營養健康、疾病防護、美容養顏、體重控制、環境保護、紡織製造等六大領域中,選擇自己最感興趣的項目。隨後,墻面會神奇地彈開一個“抽屜”,裏面裝有相應領域物質的關鍵“DNA片段”。
圖:DNA片段
2、重塑自然:創建細胞工廠
手持“DNA片段”,參觀者來到第二面墻前。將“DNA片段”放到指定位置,螢幕會模擬合成生物科學家的操作過程,將所需DNA插入菌種中,將其改造成“細胞工廠”,賦予其生産對應物質的能力。隨後,參觀者將構建好的菌種放入模擬發酵罐中,墻上將逐一展示菌種活化、種子液製備、發酵罐發酵、固液分離、雜質去除、濃縮精製等實驗室小試環節,並詳細講解每一步驟的意義。
圖:小試環節
3、柔性化生産技術:中試優化平臺
但因為小試後,伴隨有雜質,無法直接投産,因此參觀者需要進入第三面墻的柔性中試生産平臺進行中試工藝優化。不同物質,對應有不同的中試流程,對於大部分科研機構來説,從科研成果到産業應用的轉化過程中,中試環節的高成本和複雜工藝成為制約發展的瓶頸。
值得一提的是,六年磨一劍,數十億資金投入,華熙生物打造了以合成生物支撐的生物製造為定位,目前全球規模最大、涵蓋領域最廣泛的中試成果轉化平臺,能夠為眾多物質提供中試解決方案,從而加速科研成果的商業化進程。
圖:柔性中試生産示意圖
“柔性化”體現在通過模組化設計和抽屜式靈活組裝,適用於不同性質、不同工藝的流程切換,實現多産品、多流程、多形態及多單元間高效轉換和生産。在這裡,參觀者可以點擊不同的菌種,觀看生物尼龍、透明質酸、可降解塑膠(PHA)等六種不同物質的不同優化環節。
4、超級智慧中樞:生物製造的核心大腦
整個展廳的中間,是生物製造5.0核心區域“超級智慧中樞”,這也是生物製造的核心大腦。參觀者將手裏的菌種放入其中,先進的智慧系統將基於大數據的分析對實驗菌種進行成熟度、品質、經濟性、安全性、環保性的全方位模擬優化。
圖:超級智慧中樞
5、産業全貌:尋找最適合的産業閉環
最後一面墻是生物製造5.0的産業全貌,菌種通過超級智慧中樞測試後,可以進入産業化應用與合作拓展環節,從而找到最適合的産業閉環。通過全技術可共用、全産業可合作,華熙生物引領生物製造走向5.0時代。
圖:生物製造産業全貌
生物製造5.0科技館通過運用一系列先進的可視化技術和富有創意的展示手段,生動描繪了生物製造産業的發展軌跡,不僅展示了其在當前科技浪潮下的蓬勃生機與廣闊的發展前景,還深刻揭示了這一産業在推動可持續發展、改善生態環境以及塑造人類未來生活方面的巨大潛力和深遠影響。
三、生物製造5.0科技館:展示綠色科技新未來
《2024年政府工作報告》將“加快發展新質生産力”作為2024年首要工作任務,並強調積極培育新興産業和未來産業,積極打造生物製造、商業航太、新材料等新增長引擎,其中,生物製造排在首位。
“作為生物製造的前沿技術,合成生物技術具備巨大的市場潛力和戰略意義,也是推動新質生産力發展的綠色科技。未來,60%的産品都可通過合成生物學製造生産。”華熙生物相關負責人表示。
然而,儘管生物製造具有巨大的潛力,但其在産業轉化方面仍面臨嚴峻挑戰,現實中真正實現的生物合成製造卻不到6%。這一巨大的數字鴻溝凸顯了合成生物技術在科研成果與産業轉化之間所面臨的嚴峻挑戰,急需具備強大産業轉化能力的企業來引領突破。
作為讓生物科技變成生産力必不可少的過程,中試轉化平臺為解決這一問題發揮了關鍵作用。生物製造5.0科技館展示了華熙生物正在建立一種以“未來暢想-合成生物研發-工藝開發-中試放大-工藝驗證-産業化生産-商業應用”為願景的全産業鏈合作模式,旨在為技術成果轉化提供高效可靠的工藝支援與全面解決方案。通過生物製造,可打通上游研發、中游製造和下游應用,共建全産業鏈生態閉環。
生物製造5.0科技館不僅是技術創新的展示窗口,更是綠色科技新未來的展望平臺。它不僅呈現了生物科技如何轉化為實際生産力的過程,還強調了中試轉化平臺在彌合科研成果與産業轉化之間鴻溝的關鍵作用。中試轉化平臺一方面能幫助科研機構等驗證技術可行性,精確核算成本;另一方面為企業提供專業優化建議,共同推動産業合作共贏。華熙生物計劃依託其全球最大的中試轉化平臺,實現全面技術共用與全産業鏈合作,引領生物製造進入5.0時代。
(責任編輯:王晨曦)