生物、医药和医疗器械技术

研发背景及要解决的行业问题开发干细胞制备新型精准化、工业化制造装备。淘汰经验依赖型的实验室培养模式。传统干细胞培养采用贴壁培养瓶方式，既占用大量的培养空间，又无法实现对细胞生长的微环境调控。项目目前研发进展1.明确技术概念/实施方案完成/全部图纸完成明确“干细胞工业化动态培养”工作目标，完成干细胞微扰动生物反应器设计，交付工厂定制。2.主要模型分析/实验结论成立非标定制干细胞微扰动生物反应器，经河北中医学院细胞学实验室验证，可实现微扰动细胞培养环境，可实现动态补充细胞营养与带走细胞代谢废物。3.初样完成，达到预期效果经实验室培养验证，干细胞微扰动生物反应器可实现细胞3D培养，其生长代谢动态可控。创新技术水平替代国内通常采用的搅拌式生物反应器，属于国内领先状态。可拓展增加生物反应器在线传感器，实现细胞生长在线可控，与国外新型3D生物反应器实现相同功能，达到国际先进水平。本项目在国内细分领域属于填补国内空白。创新性、独特性：微扰动、低剪切力，模拟生物体内毛细血管对细胞生长的营养输送模式。细胞生物反应器的核心技术问题一直以来就是传质、传热，如何根据干细胞的生物特点有效解决这些问题催生了几代细胞培养生物反应器，经过本方案的改进的细胞3D培养技术可以提供合适的传质、传热方式，也提高了在线监测的可行性、便利性、可操作性。核心竞争力：由于新的干细胞工业化可控制备方式极大的降低了产品质量风险，可以降低业务监管风险，同时工业化制备又可以规模化降低生产成本，使得干细胞产业可以更快的通过监管部门批准走向更广大的应用群体。

河北省干细胞产业概况：2019年11月25日，河北省人民政府办公厅印发《关于支持生物医药产业高质量发展的若干政策》的通知。通知中明确：开展干细胞应用研究试点。支持北戴河国家生命健康产业创新示范区、石家庄国家高新技术产业开发区开展细胞制备中心、细胞存储中心建设及临床研究试点，鼓励医疗生物资源收集与储存的进一步开放，开展第三方细胞质量检验检测服务，推动干细胞制品标准化建设，发展标准化流程、规模化生产、中心性供应、统一化监管的新型干细胞产业发展模式。河北省干细胞治疗产业主要集中于临床应用领域，如河北医科大学第一医院、第二医院、第三医院等与本省细胞企业建立干细胞临床试验项目。另外大量细胞公司为了生存问题开展了很多干细胞存储业务，为将来干细胞的大规模医学应用准备了生物材料。河北省干细胞产业创新需求：河北省干细胞产业发展面临的挑战：河北省紧邻北京、天津两大直辖市，无论是高新科技人才吸引力还是风险资本活跃度都处在相对弱势的地位，包括行业相关人才待遇都不具有太大的竞争力。河北省干细胞产业相对的优势是人员成本和企业运营成本相对北京、天津较低，基于现有环境判断河北省在干细胞产业发展定位于配套京、津细胞加工装备、配套京、津干细胞工业化制备代工。河北省政府《关于支持生物医药产业高质量发展的若干政策》中“干细胞制品标准化建设，发展标准化流程、规模化生产、中心性供应、统一化监管”就是关于河北干细胞产业发展最好的定位。关于干细胞的工业化、标准化制备国内开展的单位就很少，河北省相关研究院所和企业目前为止没有发现开展相关项目。干细胞培养装备市场需求开展与京、津在相同科技细分领域竞争根本没有生存空间，简单的模仿、复制临床应用不是河北未来的发展方向。深入开发针对京、津的干细胞OEM相关工作，尤其是配套京、津生物装备及干细胞生产制造环节具有广阔的市场需求。河北是传统的装备制造大省，同时也是京、津重要的原料药供应基地。做配套服务有传统优势，干细胞产业2025年预计市场1400亿元（中研普华《2021年中国干细胞医疗行业市场全景调研与投资前景预测》），上游干细胞装备配套服务工作按保守估算市场规模至少能占比20%，即280亿元。竞争对手和国内外进展关于细胞生物反应器主要产品来自于国外，我国科研院所和制造企业在实际工作中从基础试剂到细胞培养装置基本上来自于进口，在本领域对国外依赖度极高，随时会被“卡脖子、断供”。国外情况德国赛多利斯（ Sartorius）公司为研发工作提供细胞培养生物反应器，细胞和基因治疗应用的产品，支持众多不同类型的细胞系和工艺，包括间歇式、间歇补料、灌注和连续加工。能支持需要低剪切和专业混合功能的应用。美国颇尔（Pall）一次性生物反应器在通气、混合和传质方面实现高密度细胞培养取得了很大进步。在过程控制和自动化应该不仅用于传统分批工艺（batch），也应适用于分批补料工艺(fed-batch)，甚至灌流工艺(perfusion)。理想情况下，一次性反应器应与细胞澄清和细胞截留技术解决方案集成在一起。意大利（Bellco）供应从小型至中试水平的细胞反应器，应用领域主要集中在非贴壁细胞，该类细胞反应器由传统微生物反应器演化而来，用户集中在科研院所。国内有些机构已开始仿制。国内情况北京华龛生物科技有限公司由清华大学医学院杜亚楠教授科研团队领衔创建，清华大学参股共建。其3D FloTrix® miniSPIN 生物反应器用于贴壁细胞悬浮培养的小试生产工艺验证和科学探索研究；3D FloTrix® vivaSPIN 自动化生物反应器用于干细胞3D规模化扩增和上清液规模化制备，以及贴壁细胞3D培养工艺优化 。这种类型的生物反应器主要仿制国外较为陈旧的产品。已完成数千万元人民币股权融资。江苏威柯特生物工程有限公司传统发酵设备制造商，近年来通过仿制国外细胞反应器取得了很大的业务进步。为克服传统顶层搅拌系统对细胞的剪切伤害，主要仿制国外的磁力搅拌体系。如天康生物（002100）的动物细胞工业化培养体系采用的工业化系统就是由威柯特生物提供的。竞争优势：我们最大的优势来自我们干细胞装置的成果研发，具有绝对的自主知识产权。既打破了传统培养模式高消耗、高占有空间的弊端，又能高效率的培养细胞，还能充分发掘利用代谢产物或次代谢产物如外泌体。最大的优势最终体现在能够显著降低培养成本达40%-60%。①技术实用性、先进性微扰动、低剪切力，模拟生物体内毛细血管对细胞生长的营养输送模式，同时可以根据细胞生长的生化指标对培养液进行更换，及时排走细胞代谢废物，保证高质量干细胞的生产制备。较少量制备细胞时可替代实验室贴壁培养瓶，节省大量培养空间，同时实现了细胞质量在线可控，极大的降低了细胞培养过程中污染的概率。较大量制备细胞时可替代传统搅拌式生物反应器，无论是机械搅拌式生物反应器还是磁力搅拌生物反应器都不可避免的产生强大的剪切力，对于外层只有细胞膜构造的干细胞而言是非常不友好的生长环境，细胞质量也深受影响。②技术可替代性微扰动、可调控培养环境 一直是细胞规模化培养追求的目标，3D培养又是近年来追求高效化细胞培养的热点方向。经查新，目前没有新的可替代技术理论支撑，也看不到可替代技术的应用研究