最近一直在各地参加生物制造的论坛（都快成常驻嘉宾或者圆桌主持），每天都是高强度的信息交流，非常烧脑。欠了很多专家的演讲报道（或者笔记整理），实在抱歉，但我一定会陆续把大家的观点和认知分享给公众号的各位读者，让更多人了解科学家和科技创业者。- 化学合成或者植物、动物提取的生产企业，计划采用生物制造方式或者引入合成生物技术/产品。
- 生物制造的产品制造商（成熟企业为主），计划提升生物制造的产能或者引入新的合成生物技术/产品。
- 生物制造的技术/产品提供方（主要为高校教授以及科技创业者）。
- 生物制造企业的服务方，包括市场化投资机构、产业园区、政府部门（招商或者引导基金）。
- 生物制造企业的配套方，包括相关设备、配件的供应商（例如，反应器、传感器、分析仪器等）。
供需对接会，8月6日闭门晚宴，8月7日上午医药行业，8月7日下午农业食品行业，不同行业的共性问题，都提到了生物制造从实验室到产业化的困难和挑战。
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明天8月8日上午，我组织生物制造在护肤原料和生物基材料领域的对接会，原本也想交流这方面的话题——但我感觉今天中科院天工所的夏建业教授已经讲得清晰了，受益匪浅，把我的收获写成文章（受限于才疏学浅，有错漏，是我的问题）。在正文之前，要特别感谢夏建业教授的导师张嗣良教授——张老师是华东理工大学教授，拿过4项国家级科技奖项，是我国生物化工学科和抗生素产业奠基人之一，84岁高龄仍然活跃在产业第一线，激情澎湃……感谢张老师的演讲启发，我制作了4期视频（内有部分演讲实况），分享张老师对于生物制造难点的解决思路。![]()
细胞内的生物学+细胞外的反应器工程学+AI软硬件一体化系统＝生物过程控制传承张嗣良老师的思路和理念，夏建业老师解答了生物制造放大的难题原因，以及解决思路。目前生物学科还在发展过程中，我们对于细胞内部的代谢层面、翻译层面、后修饰层面、动力学层面等认知是不清晰的。
生物学的细胞内部是非常复杂的调控网络，目前还无法像化学一样用计量学、动力学表征。
因此，科学家无法明确知道细胞内发生了什么反应，又是如何响应外部环境的。
我个人认为，某种程度上，生物学和医学、心理学很相似——
有些疾病（包括心理疾病），我们可以观察到症状，但我们不知道人体内到底发生了什么，人的神经和思想又如何处理自身与外部环境的关系。
所以，控制细胞，让它们为我们所用，按照我们设定的条件、生产出我们想要的物质，是非常有挑战的工作。
就像是我们要控制自己，让每个细胞都听自己的话，生成营养物质、积极思想，也是非常有难度的一样。
但一旦有所突破，都将带来巨大的经济和社会效应。所以，我们要致力于生物技术的研究与提升。
夏老师提出，生物制造的放大，不仅是技术，更是艺术——因为不可预知性。实验室的小反应器和生产中的大发酵罐，细胞在其中的表现往往截然不同，这也是为什么中试到放大容易失败的原因。比如，好氧细胞的生长需要通氧气，但实验室的小反应器，只有10L、50L，进气只要简单搅拌，很快就能均匀混合——细胞都能得到充足的氧气，快速生长。但是生产的大发酵罐，几十吨甚至几百吨，高十几米甚至几十米，从下端通气，搅拌器一旦设计得不合理，氧气很难快速、均匀地与细胞接触——往往下层细胞充分“吸氧”、快速生长，上层细胞缺氧、缓慢生长，导致发酵罐中的反应不均匀，大大影响生产效果和质量。细胞内的和在发酵罐中的复杂反应问题，确实可以通过AI的方法，提升解决效率。
但AI要发挥作用，需要基于大量的实时反应数据（指标的确定和测量、取样的密度，以及数据的处理和分析）以及专家规则库（描述了细胞内/外的反应规律）。而不是简单的一堆数据input，各种拟合，然后另一堆数据output，中间的process依然是个黑箱子——这是不利于生物过程调控的——因为不知道是什么，就不知道为什么，更不知道怎么办。
针对发酵过程放大应该如何解决，夏老师提到了德国柏林工大一位教授从2010年开始组织的会议，主题是“Scale-up and Scale-down”。
就是以终为始的思路，既然生产中大型发酵罐中，例如通气、传热、加碳源等，面临一定的限制（受限于能源成本过高等）。我们可以把这些大型发酵罐中的约束条件，同比例缩小成为实验室反应器的约束条件。
比如，工业生产中不可能有那么高强度、均匀的通氧条件（多源于搅拌不均匀），我们就把这个条件应用在反应器中。打个通俗的比方，就像是自己家“开小灶”和食堂的“大锅饭”的区别。我们要把做“大锅饭”的限制条件，应用在“开小灶”上，以便把只会给小家庭“开小灶”的家长，训练成能应付几百号人同时吃饭的“食堂大厨”。
以此类比，我们需要把工业中的限制条件，模拟应用到实验室中，训练细胞适应这种苛刻条件，以便完成生产目标。毕竟大型发酵罐中的试验成本太高，而如果能在实验室小反应器中调优，那么可以大幅度降低试错成本的同时，提高放大的成功概率。为了让更多非生物、化学等专业的朋友们，更容易理解生物制造放大的难度和解题的思路，文中我用了通俗的比喻和表述，不够专业。最后，感谢所有参与对接会的专家、技术创业者、生产经营者、投资者和产业相关方。因为对接会有一定的闭门性质（便于大家畅所欲言），所以请允许我不公布其他专家的名字和单位。
当然，我会在得到参会朋友的许可后（有时需要匿名），转述各位的真知灼见和精彩观点，以及带给我的思考。最后，想要参加明天8月8日在上海新国际博览中心E6馆对接交流会的朋友（关于护肤品原料和生物基材料），请联系我（微信：fangxin_1018）或者李萌（微信：18600921680）。![]()
未来，我会和学界、产业界、投资侧和政府侧的各方朋友合作，不定期举办生物制造领域的供需对接会，期待能为行业的良性竞争和技术升级，做出一些努力，期待各位的参与。
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