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加快打造原始創(chuàng)新策源地,加快突破關(guān)鍵核心技術(shù),努力搶占科技制高點(diǎn),為把我國(guó)建設(shè)成為世界科技強(qiáng)國(guó)作出新的更大的貢獻(xiàn)。

——習(xí)近平總書記在致中國(guó)科學(xué)院建院70周年賀信中作出的“兩加快一努力”重要指示要求

面向世界科技前沿、面向經(jīng)濟(jì)主戰(zhàn)場(chǎng)、面向國(guó)家重大需求、面向人民生命健康,率先實(shí)現(xiàn)科學(xué)技術(shù)跨越發(fā)展,率先建成國(guó)家創(chuàng)新人才高地,率先建成國(guó)家高水平科技智庫(kù),率先建設(shè)國(guó)際一流科研機(jī)構(gòu)。

——中國(guó)科學(xué)院辦院方針

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“從1到100”,為科技創(chuàng)新架設(shè)產(chǎn)業(yè)化橋梁

2025-05-29 中國(guó)科學(xué)報(bào) 張晴丹
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語(yǔ)音播報(bào)

團(tuán)隊(duì)成員在做實(shí)驗(yàn)。天津工業(yè)生物所供圖

凌晨5點(diǎn)的天津站浸在靛藍(lán)的天色里,10名來(lái)自南方的年輕人拖著行李箱穿梭在晨間客流中。他們臉上帶著長(zhǎng)途奔波的倦意,但眼里泛著光,那是即將開啟科研生涯的人所特有的。

出租車停在中國(guó)科學(xué)院天津工業(yè)生物技術(shù)研究所(以下簡(jiǎn)稱天津工業(yè)生物所)門口,導(dǎo)師夏建業(yè)沖他們招了招手,領(lǐng)著這群困倦又興奮的學(xué)生直奔食堂。夏建業(yè)像給學(xué)生演示實(shí)驗(yàn)步驟一樣,熟練地給每個(gè)人配好早餐,“歡迎來(lái)到你們的第二個(gè)家”。

食堂燈光與窗外越來(lái)越亮的天色交相輝映,研究所的輪廓逐漸清晰。他們知道,這里是自己未來(lái)的科研“戰(zhàn)場(chǎng)”,他們將與前輩一起,為科技創(chuàng)新架起產(chǎn)業(yè)化的橋梁。

三年礪劍,這個(gè)智能生物制造中試平臺(tái)團(tuán)隊(duì)不斷壯大,已發(fā)展成產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)化的中堅(jiān)力量。他們打通產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)化“最后一公里”,研發(fā)工業(yè)智能生物制造中試核心技術(shù),為加快我國(guó)生物制造產(chǎn)業(yè)化發(fā)展提供科技支撐。近日,該團(tuán)隊(duì)榮獲中國(guó)科學(xué)院第六屆科苑名匠稱號(hào)。

充滿朝氣的多學(xué)科融合“大家庭”

生物制造產(chǎn)業(yè)是搶抓全球生物經(jīng)濟(jì)發(fā)展機(jī)遇、支撐我國(guó)生物經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展的基礎(chǔ)。天津工業(yè)生物所的立所初衷就是要支撐我國(guó)生物經(jīng)濟(jì)高質(zhì)量可持續(xù)發(fā)展,而建立中試平臺(tái)則是為了幫助實(shí)驗(yàn)室創(chuàng)新成果實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。這與彼時(shí)還在華東理工大學(xué)任教的夏建業(yè)的理想不謀而合。

“實(shí)驗(yàn)室環(huán)境和工業(yè)環(huán)境差異巨大,因此,實(shí)驗(yàn)室構(gòu)建出的菌株,在工業(yè)環(huán)境很可能因‘水土不服’表現(xiàn)很差。我想做的事情就是讓這些菌株的能力在工業(yè)規(guī)模的反應(yīng)器里發(fā)揮到極致?!碧旖蚬I(yè)生物所智能生物制造中心主任夏建業(yè)在接受《中國(guó)科學(xué)報(bào)》采訪時(shí)說(shuō)。

2021年7月,夏建業(yè)接過(guò)天津工業(yè)生物所拋來(lái)的“橄欖枝”,決心以深耕多年的工業(yè)化經(jīng)驗(yàn)積累,為實(shí)驗(yàn)室基礎(chǔ)研究成果轉(zhuǎn)化助力。然而,當(dāng)時(shí)團(tuán)隊(duì)人才儲(chǔ)備嚴(yán)重不足,“加上我一共才5個(gè)人”。

夏建業(yè)向自己在華東理工大學(xué)的研究生發(fā)出邀請(qǐng):“我們正在天津打造一個(gè)全新的科研平臺(tái),你們來(lái)嗎?”10名即將畢業(yè)的年輕人當(dāng)即決定追隨。于是出現(xiàn)了本文開頭的場(chǎng)景。

“我們對(duì)夏老師充滿敬重與信賴,因?yàn)樗粌H在學(xué)業(yè)上給予專業(yè)指導(dǎo),而且在科研道路上有前瞻性視野。我們都堅(jiān)信,跟著他干,一定能將研究成果推向市場(chǎng),未來(lái)可期。”團(tuán)隊(duì)成員陳敏告訴《中國(guó)科學(xué)報(bào)》。

中試能力建設(shè)是一項(xiàng)復(fù)雜的系統(tǒng)工程,涉及發(fā)酵工程、分離工程、過(guò)程工程、信息工程等多學(xué)科交叉。3年多時(shí)間,團(tuán)隊(duì)整合了來(lái)自發(fā)酵工程、化學(xué)工程、信息技術(shù)、人工智能領(lǐng)域的各類人才,逐漸打造出一支具有創(chuàng)新活力、了解產(chǎn)業(yè)需求的多學(xué)科交叉隊(duì)伍。目前,這個(gè)“大家庭”已有成員38人。

攻克關(guān)鍵技術(shù),暢通“轉(zhuǎn)化路”

這個(gè)充滿活力的科研團(tuán)隊(duì)用短短3年時(shí)間就交出了亮眼答卷,其中最具標(biāo)志性的成果之一便是攻克關(guān)鍵裝備制造技術(shù)難題。

“20年前,一位科學(xué)家一輩子能做出一株高產(chǎn)菌種就很厲害了,工業(yè)轉(zhuǎn)化需要足夠的空間。而隨著技術(shù)發(fā)展,改造菌株變得更加容易,實(shí)驗(yàn)室產(chǎn)能大大提高,使得過(guò)程工藝開發(fā)壓力倍增。”夏建業(yè)表示。

“國(guó)外的這類裝備都很昂貴,但在微生物領(lǐng)域收益不高,這樣高昂的耗材阻礙了產(chǎn)業(yè)發(fā)展。很多涉及檢測(cè)功能的核心元件也受到國(guó)外限制,有種被人扼住喉嚨的憋屈感?!标惷粽f(shuō)。

破局關(guān)鍵在于多學(xué)科交叉融合,開發(fā)一套新裝備。“這需要機(jī)械工程、電子電路、控制系統(tǒng)等多領(lǐng)域?qū)I(yè)知識(shí),我們從需求出發(fā)提思路、找解決方案,把工業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)交給了有生物工程背景的學(xué)生朱慧東。他學(xué)習(xí)能力很強(qiáng),同時(shí)具備電子電路專業(yè)知識(shí),動(dòng)手能力也很強(qiáng)?!毕慕I(yè)說(shuō)。

千錘百煉終成器。團(tuán)隊(duì)成員彼此協(xié)作,經(jīng)歷多次方案迭代,最終讓自主研制的設(shè)備從圖紙躍入現(xiàn)實(shí),成功開發(fā)出百毫升級(jí)別高通量微型平行反應(yīng)器系統(tǒng)樣機(jī),自主開發(fā)的微型pH、DO電極打破國(guó)外技術(shù)壟斷,突破發(fā)酵過(guò)程優(yōu)化通量的技術(shù)瓶頸,將通量提高了一個(gè)數(shù)量級(jí)。

“我們的成功與團(tuán)隊(duì)的凝聚力密不可分。夏老師永遠(yuǎn)是那個(gè)來(lái)得最早走得最晚的人,受他的影響,我們已經(jīng)習(xí)慣把實(shí)驗(yàn)室當(dāng)成家,那里是我們一天待得最久的地方。正是在這樣一個(gè)充滿學(xué)科氛圍的團(tuán)隊(duì)里,我們才能不斷突破創(chuàng)新,取得重要進(jìn)展?!眻F(tuán)隊(duì)成員姜瑋在接受《中國(guó)科學(xué)報(bào)》采訪時(shí)說(shuō)。

在支撐產(chǎn)業(yè)化方面,團(tuán)隊(duì)成功打通了產(chǎn)業(yè)化關(guān)鍵路徑,開發(fā)出生物法轉(zhuǎn)化骨化二醇關(guān)鍵酶制備、生物法制備左旋多巴及酪氨酸等多項(xiàng)技術(shù)的中試工藝,并在企業(yè)落地,投產(chǎn)后每年可帶來(lái)超20億元產(chǎn)值。

在保障重大項(xiàng)目實(shí)施方面,團(tuán)隊(duì)與人工合成淀粉團(tuán)隊(duì)共同設(shè)計(jì)搭建了二氧化碳制淀粉噸級(jí)測(cè)試平臺(tái),為人工合成淀粉這一顛覆性技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化掃清了關(guān)鍵障礙。

“廚房革命”:服務(wù)模式創(chuàng)新三重奏

“在夏老師來(lái)到研究所前,我們這個(gè)平臺(tái)只作為裝備平臺(tái)存在,為各個(gè)研究組老師提供設(shè)備,至于開發(fā)工藝則由他們自己做。然而術(shù)業(yè)有專攻,這無(wú)形中增加了科研人員的壓力?!苯|說(shuō)。

夏建業(yè)的加入,為平臺(tái)服務(wù)模式帶來(lái)了顛覆性變革?!霸趯?duì)外服務(wù)過(guò)程中,我們的中試平臺(tái)積極探索服務(wù)模式創(chuàng)新,從傳統(tǒng)單純的設(shè)備使用模式調(diào)整為‘共享廚房’‘共享廚師’‘委托開發(fā)’3種服務(wù)模式并存。”夏建業(yè)介紹。

“共享廚房”服務(wù)模式為缺少中試設(shè)備的科研團(tuán)隊(duì)及企業(yè)提供設(shè)備,保障設(shè)備正常運(yùn)轉(zhuǎn)。“這種模式相當(dāng)于我們只提供‘廚具’,用戶自己帶‘食材’和‘炒菜技術(shù)’,最終‘炒’成什么樣則受用戶技術(shù)水平限制。”姜瑋介紹。

與其他制造業(yè)相比,生物制造業(yè)中試具有獨(dú)特性,即參與反應(yīng)的是具有復(fù)雜代謝調(diào)控機(jī)制的微生物,若缺乏中試工藝開發(fā)經(jīng)驗(yàn),中試往往很難達(dá)到實(shí)驗(yàn)室水平,因此特別需要專業(yè)人員的指導(dǎo)。

“基于此,我們創(chuàng)造出第二種服務(wù)模式‘共享廚師’,即由具有專業(yè)經(jīng)驗(yàn)的技術(shù)人員提供指導(dǎo),幫助用戶獲得更好的中試工藝,同時(shí)培訓(xùn)用戶的技術(shù)人員。”夏建業(yè)說(shuō)。這種服務(wù)模式自推出以來(lái)深受企業(yè)用戶歡迎,先后應(yīng)用于天津藥物研究院有限公司、上海昊海生物科技股份有限公司等大型生物企業(yè),取得很好的效果。

還有“委托開發(fā)”模式,即用戶提供基礎(chǔ)菌種,由平臺(tái)根據(jù)雙方約定指標(biāo)提供技術(shù)服務(wù),幫企業(yè)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)量提升及中試目標(biāo)。這種服務(wù)以提升企業(yè)技術(shù)指標(biāo)為目標(biāo),同時(shí)提高平臺(tái)技術(shù)人員的技術(shù)水平,形成良性循環(huán)。

“如果說(shuō)科研人員做的基礎(chǔ)攻關(guān)是實(shí)現(xiàn)‘從0到1’的突破,那我們所做的工作就是實(shí)現(xiàn)‘從1到100’的跨越。搶占生物制造科技制高點(diǎn),時(shí)間緊迫,任務(wù)艱巨。我們團(tuán)隊(duì)將緊緊圍繞這一核心目標(biāo),以‘國(guó)之所需,吾之所向’為擔(dān)當(dāng),秉持求實(shí)創(chuàng)新、埋頭苦干的科學(xué)精神,在我國(guó)生物制造自立自強(qiáng)的創(chuàng)新之路上奮力沖刺?!毕慕I(yè)說(shuō)。

(原載于《中國(guó)科學(xué)報(bào)》?2025-05-29?第1版?要聞)

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