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      目前，工业规模的生物技术发展非常迅速。但是，生物工程技术尚有许多需要改进的地方，生产工艺是否稳定、工厂的建设成本是否经济以及生产操作的灵活性都决定了生物技术是否能够发挥最大的潜力，取得最佳的效益。因此，生物工程亟需与已有的工程技术相结合，提高生产效率。

通过生物转化可以生产各种各样的产品，因此基于生物转化的工艺技术越来越受到关注。人们可以用这种生物转化技术生产公斤级的非常前沿的药物，也可以生产数以千吨的精细化工产品、维生素以及作为动物饲料的蛋白质等。有人这样预测，在未来五年内，有一半的精细化学品的生产将会涉及到生物催化转化的工艺。生物工艺正在从医药这一专有性非常强的领域迅速扩展到流程工业的许多主流技术领域中。

灵活生产

在制药工业中，生物工艺技术在生产酶、抗体以及其他多肽的生产中所起的作用越来越大，但生物技术的工程放大是非常有挑战性的，主要是由于以下两个原因：其一，现在生物技术的一个趋势是利用动物细胞来生产目标产品，与细菌相比，动物细胞更加容易破碎，不易培养；其二是生物技术产品开发的速度以及其他不确定性因素。尽管这些尖端的生物加工工艺比较复杂，但几乎所有的客户都希望能够从事多种产品的生产，而不是制造某种特定的单一产品。手头拥有几种很有前途的候选药品的公司，可能现在就应当考虑开始兴建新的制药厂，但是三四年后，工厂建好准备生产的时候，他们也并不清楚哪种药会被批准生产。有时，更加不幸的事，有些药品会在后期的临床中，甚至获得许可证之后出现了问题，因此而不得不被迫停止生产。

对于公司而言，可以在某一“平台”上开发一系列不同的产品，这一平台可以是一种特定的酵母菌，从而降低了前面所说的这种风险。反过来，这样也可以更好的利用这种模块化的工厂，从而生产多种产品。与传统的生物技术工厂相比，这种工厂更像是巨大的积木玩具。工厂的这种多功能的生产模式，在传统的精细化工行业中已经成功应用了很多年。但是在生物技术领域，这方面的进展却非常缓慢。很长时间以来，人们一直认为生物工艺是非常特殊的，必须根据每一种产品的特性设计相应的工厂来进行生产，所幸，最近人们已经逐渐认识到情况并非都是如此，能生产多种产品的工厂也已经很常见了。

借鉴其他行业经验

传统的制药工艺通常是生产小分子的化合物，生产工艺多数是处理以粉末形式出现的化合物，与此相比，生物技术工厂的工艺物料多数是溶液形式的。事实上，大部分采用生物技术生产的药品主要用于注射（非肠道注射用药物），因此对药品的纯度和消毒要求非常严格，尽管如此，采用液体生产工艺还有一些优点。像普通的化学品生产工厂那样，生物技术生产厂也越来越多地利用重力来输送物料。 生产从工厂的位置较高的地方开始，随着工艺流程产品逐渐输送到相对较低的位置。与粉末制剂的生产比较，生产液体制剂更容易保证操作员的安全。

从传统的化工厂的生产中，人们已经认识到扩大规模可以提高生产的经济性。用于大规模生产酶制剂和农业产品的发酵罐，其尺寸可以达到几百立方米，但是用于生产生物医药的反应器通常只有2~3m3，而许多工厂甚至更小。反应器的放大是大势所趋。例如生产单克隆抗体的反应器体积已达到了20~30m3。由于产品的开发、无菌技术的应用以及严格的质量保证体系的费用非常高，而且与工厂规模的大小基本无关，因此工厂规模的扩大有助于降低产品的生产成本。如果生物药剂的应用范围越来越广，降低产品的生产成本是势在必行的事情。

目前，许多生物技术工艺的收率很低，因此为了提高产量和降低成本，提高收率就成为另一个值得关注的重要问题。在这方面人们已经取得了许多进展，例如提高细胞生产目标蛋白的能力，还有一种方法就是通过一定的手段增加透过细胞壁进入培养基的蛋白的量。同时，培养基也有了很大的改进，细胞也经过改良变得更加结实，已经能够经受住因拥挤的生长环境、搅拌和通气等引起的压力。

生物反应器的改进

由于人们对细胞培养有了更深刻的认识，以及反应器设计的改进，使得现在用于生产生物医药的反应器体积达到了30m3，这种反应器可以实现半连续化生产。如果是在过去，在这种尺寸的反应器中，由于缺乏搅拌，以及由流体静压力所引起的二氧化碳的累积都会引起严重的问题。然而现在，由于搅拌和通气更加优良，同时细胞又能经受更大的剪切力，因此反应器可以得到放大。事实上，现在低剪切力的叶轮式搅拌器在细胞培养中的使用正逐渐减少，相反中等剪切力的Rushton叶轮式搅拌器的使用正逐渐增多，这种搅拌器多在细菌和酵母菌培养时使用。高剪切力的搅拌器使搅拌效果更加优良，同时也说明细胞也更加能经受住外力的作用。同时，生物反应器的高径比从原来的的1:1增加到2:1，甚至达到发酵罐的高径比3:1。有的反应器中会有灌注系统，其中装有一个膜过滤装置，用于提取富集产品或副产物，有了这套系统就可以使生产流程实现半连续化操作甚至连续化操作。
在生物工程技术工厂中，对不锈钢设备的清洗和消毒的成本是非常巨大的。由于这一原因，现在一次性设备的使用正逐渐增加。其实，现在这种一次性的设备在生物反应器上也正得到应用。这样就节省了在线清洗和在线消毒的费用，同时节省了时间以及进行相关记录所需花费的精力，产品的稳定性也有可能提高。目前这种一次性设备的体积受到一定限制，一般只有几百升；但在将来其体积将可以达到5000L。

下游工艺的优化

正如生物反应器本身一样，一个完整的生物加工生产厂也需要设备和控制系统来为反应器提供培养基和混合气体，并进一步从培养介质或从细胞中分离目标产品。在一些老式工厂中，物料在下游的分离阶段，就像是在模仿实验室的操作一样。而新的生产厂，有这样的趋势，即各个工序经过优化整合在一起，其连续化程度更高，并且工序之间的连接也更加紧密，同时兼具操作的灵活性。模块化的结构和项目的良好管理有助于节约建立完整的生物技术产品生产工厂所需的时间。

就像建设其他工厂一样，削减整个项目所需时间的关键就是使各种生产活动平行展开。这是一个年轻的行业，可以这样讲，多数项目管理方面的经验都可以从化工和石化工业中得到借鉴，并得到成功的应用。医药和生物制药是一个非常特殊的领域，为保证产品质量，其生产工艺和生产工厂都必须经过验证。现如今，制药厂都受到资源的限制，为了降低生产成本，提高生产效率，他们正越来越多的向工程公司寻求帮助，来进行工艺验证。这也反映了在这一领域专业技术人员的短缺。

三年一届的AchemAsia 2007即将在北京拉开帷幕，无疑，生物技术将是展示的重点主题，期待展会能带来最新的理念和市场信息。