2020年中國生物反應(yīng)器行業(yè)發(fā)展趨勢分析及未來市場前景預(yù)測

?

生物反應(yīng)器是利用酶或生物體(如微生物)所具有的生物功能，在體外進行生化反應(yīng)的裝置系統(tǒng)。該設(shè)備是一種生物功能模擬機，如發(fā)酵罐、固定化酶或固定化細胞反應(yīng)器等，在醫(yī)藥生產(chǎn)方面具有重要應(yīng)用。近年來，伴隨著生物醫(yī)藥產(chǎn)業(yè)的飛速發(fā)展，生物反應(yīng)器技術(shù)得到廣泛應(yīng)用，潛在市場價值有待深挖。

（1）膜-生物反應(yīng)器：這種生物反應(yīng)器簡稱MBR，它是一種將膜分離與生物處理兩項技術(shù)融為一體的新型污水處理工藝，借助膜的高效分離作用，可以徹底將污泥和水分離開，從而使出水的水質(zhì)達到。近年來，我國加大了工業(yè)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展力度，很多工業(yè)企業(yè)的生產(chǎn)規(guī)模隨之進一步擴大，與此同時，工業(yè)廢水的排放量劇增，對自然生態(tài)環(huán)境造成了極其嚴重的污染和破壞。

膜生物反應(yīng)器以其自身所具備的生物降解能力，為工業(yè)廢水處理提供給了強有力的技術(shù)支撐，雖然受到投資成本和膜污染等因素的影響和制約，但隨著近年來對膜生物反應(yīng)器技術(shù)的研究不斷深入，相信在不遠的將來，膜生物反應(yīng)器將會在工業(yè)廢水領(lǐng)域中獲得越來越廣泛的應(yīng)用。

膜生物反應(yīng)器使用現(xiàn)狀：據(jù)中金企信國際咨詢公布的《2020-2026年中國生物反應(yīng)器市場研究及投資建議預(yù)測報告》統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示：膜生物反應(yīng)器在我國城市污水處理中所占的比例約為57%，在工業(yè)廢水處理中約占41%，由此可見，膜生物反應(yīng)器在工業(yè)廢水處理中有著廣闊的應(yīng)用前景。目前，我國萬噸級以上的膜生物反應(yīng)器項目有40多座，其在不斷地發(fā)展中日漸成熟，雖然如此，但膜生物反應(yīng)器仍存在一些問題，如膜污染造成的高能耗和高成本、設(shè)備運維費用高、膜產(chǎn)品的規(guī)格不統(tǒng)一、行業(yè)標(biāo)準不完善等等。

膜生物反應(yīng)器研究方向：在未來一段時期，可將膜生物反應(yīng)器的研究方向集中在如下幾個方面：

①加大高性能膜材料的研究力度，增強膜的機械強度和化學(xué)穩(wěn)定性，進一步提升其使用年限，降低更換成本;

②對膜污染防治技術(shù)進行深入研究，從膜生物反應(yīng)器污染的機理入手，采取有效的技術(shù)措施，降低膜污染所帶來的能耗，盡快研究出耐污染性能較高的膜組件。

③對預(yù)處理工藝的優(yōu)化方法和途徑進行研究，通過預(yù)處理，除能夠降低膜污染之外，還能降低能耗，有助于確保出水水質(zhì)的zuiyou化。

④對行業(yè)標(biāo)準進行完善，構(gòu)建一套膜生物反應(yīng)器設(shè)計的標(biāo)準，為該技術(shù)的推廣應(yīng)用提供保障。

（2）一次性生物反應(yīng)器：這是目前比較新的一類生物反應(yīng)器，它的體積從10ml到2m3不等，可用于如下領(lǐng)域：疫苗生產(chǎn)、蛋白重組、篩選試驗等等。

一次性生物反應(yīng)器的核心組成部分是帶有預(yù)先滅菌功能的培養(yǎng)容器，它的制作材料非常特殊，只能進行單次使用，不可以重復(fù)利用，故此稱之為一次性生物反應(yīng)器。不同類型的培養(yǎng)在材料的選取、結(jié)構(gòu)設(shè)計、功率輸入等方面均有所差別。

一次性生物反應(yīng)器的類型：一次性生物反應(yīng)器的研究集中在以下幾種類型上：搖動式、攪拌式、波浪混合式，這些類型的生物反應(yīng)器全可以為細胞提供良好的生長環(huán)境，相關(guān)試驗結(jié)果表明，zuida細胞密度與蛋白產(chǎn)量可以達到不銹鋼生物反應(yīng)器的水平。隨著此類反應(yīng)器的不斷發(fā)展和研究的逐步深入，其培養(yǎng)規(guī)模與應(yīng)用范圍隨之進一步擴大，細胞株、干細胞均可用其進行培養(yǎng)。

一次性生物反應(yīng)器的發(fā)展現(xiàn)狀：對于動物細胞一次性生物反應(yīng)器而言，其類型的選擇主要取決于如下因素：培養(yǎng)生物量、細胞株特性等，同時，反應(yīng)器的zuida培養(yǎng)體積和流體參數(shù)、剪切力分布以及混合時間等技術(shù)指標(biāo)也同樣重要。以波浪式為例，此類反應(yīng)器具備低剪切力的特點，適用于對剪切力較為敏感的細胞株。

目前，生產(chǎn)規(guī)模在500L以上的一次性生物反應(yīng)器的類型只有攪拌式，此類反應(yīng)器只裝備了一些基本設(shè)備，如環(huán)形通氣管、水平攪拌槳等，從而使其適用范圍受到一定的限制。雖然如此，一次性生物反應(yīng)器的發(fā)展前景仍十分樂觀，從而為其推廣應(yīng)用提供了條件。操作簡單、適用范圍廣、生物安全性高、優(yōu)化過程簡單、投入成本較低是一次性生物反應(yīng)器較為突出的優(yōu)點，由此促進了它的深入發(fā)展。

（3）三維反應(yīng)器：在傳統(tǒng)的組織工程中，使用的反應(yīng)器基本采用的都是靜態(tài)的培養(yǎng)方式，從專業(yè)的角度上講就是單層細胞培養(yǎng)，這種細胞支架共培技術(shù)在營養(yǎng)的傳輸方面不會受到營養(yǎng)本身的限制，這是因為營養(yǎng)的被動擴散可以通過10μm的厚度。如果組織的厚度大于100μm時，便會對營養(yǎng)物質(zhì)的擴散造成一定的限制，可能會導(dǎo)致細胞無法在支架深處存活，從而影響反應(yīng)效果。

三維細胞培養(yǎng)技術(shù)是將具有三維結(jié)構(gòu)特點的不同材料的載體與不同種類的細胞在體外進行共同的培養(yǎng)，從而使細胞可以在載體的三維空間中進行生長和遷移，進而構(gòu)成三維復(fù)合物。目前，該技術(shù)在以下領(lǐng)域中得到了廣泛的應(yīng)用，如器官再造、血管二次發(fā)育、組織形成、毒理實驗、新藥療效分析等等。

旋轉(zhuǎn)灌注式生物反應(yīng)器是一種新型的反應(yīng)器，它可以使培養(yǎng)液流過微管道，并使其上的細胞獲得充足的養(yǎng)分，便于支架內(nèi)代謝產(chǎn)物的排出，從而使細胞基質(zhì)的分泌更多，分布更均勻。因此類反應(yīng)器所提供的是一種動態(tài)培養(yǎng)的環(huán)境，加之具有應(yīng)力刺激效果，因此可確保細胞在支架中心的存活率，有助于細胞功能的充分發(fā)揮。

綜上所述，生物反應(yīng)器以其自身所具備的諸多優(yōu)點，在諸多領(lǐng)域中獲得廣泛應(yīng)用。為在現(xiàn)有的基礎(chǔ)上，進一步推動生物反應(yīng)器的發(fā)展，應(yīng)當(dāng)加大對相關(guān)方面的力度，除對現(xiàn)有的生物反應(yīng)器進行逐步改進和完善之外，還應(yīng)設(shè)計開發(fā)一些新的生物反應(yīng)器，使其能夠更好地為各個領(lǐng)域服務(wù)。

產(chǎn)業(yè)前景：伴隨生物醫(yī)藥品種及規(guī)模的擴大，藥企及市場對生物反應(yīng)器的要求也越來越嚴格。不過，由于其具有廣大的發(fā)展空間，近年來，生物反應(yīng)器已經(jīng)有了攪拌式、固定床式、流化床式、多管式、轉(zhuǎn)框式、中空纖維式、氣升式、自吸式、塔式、膜反應(yīng)器、微型生化反應(yīng)器(反相膠束微反應(yīng)器、聚合物微反應(yīng)器、微條反應(yīng)器)等類型。不僅如此，還有一些可提供光合作用、細菌冶金、新能源等設(shè)備。相關(guān)專家對此分析，生物反應(yīng)器正朝著大型化、多樣化和自動化的方向發(fā)展。

而對于生物反應(yīng)器的未來發(fā)展，有關(guān)企業(yè)人員則表示，未來幾年，行業(yè)重點是生物反應(yīng)器懸浮培養(yǎng)在生物制藥行業(yè)生產(chǎn)中的升級換代。企業(yè)應(yīng)該將成熟技術(shù)、成功率、時間、資金、人力等因素考慮進去，從而減少成本，搶占市場機遇。