凌晨五點的天津站還浸在靛藍色的天光里，十個來自南方的年輕人拖著行李箱穿梭在晨間旅客的人流中，他們的臉上還帶著長途奔波的倦意，但眼里泛著光，那是即將開始科研生涯的人特有的光芒。
出租車停在了中國科學院天津工業生物技術研究所（以下簡稱天津工業生物技術研究所）門口，導師夏建業沖他們招了招手，領著這群困倦又興奮的學生直奔食堂。夏建業像給學生演示實驗步驟一樣，熟練地給每個人配好早餐，“歡迎來到你們的第二個家”。
食堂的燈光與窗外越來越明亮的天色交相輝映，研究所的輪廓在晨光中逐漸清晰。他們知道，這里將是未來的科研“戰場”——在這里，他們將與研究所里的前輩一起，為科技創新架起產業化的橋梁。
三年礪劍，這支智能生物制造中試平臺團隊不斷壯大，已發展成產業轉化的中堅力量。他們打通產業轉化“最后一公里”，研發工業智能生物制造中試核心技術，為加快我國生物制造產業化發展提供科技支撐。近日，該團隊榮獲中國科學院第六屆科苑名匠稱號。
智能生物制造中試平臺團隊合影 中國科學院天津工業生物技術研究所供圖
充滿朝氣的多學科融合“大家庭”
生物制造產業是搶抓全球生物經濟發展機遇、支撐我國生物經濟快速發展的基礎。天津工業生物技術研究所的立所初衷就是要支撐我國生物經濟高質量可持續發展，而建立中試平臺則是為了幫助實驗室創新成果實現產業化，這與彼時還在華東理工大學任教的夏建業的理想抱負不謀而合。
“實驗室的環境和工業的環境差異巨大，因此，在實驗室構建出的菌株，在工業環境很有可能‘水土不服’而表現很差。我想做的事情就是將這些菌株的能力在工業規模的反應器里發揮到極致。”天津工業生物技術研究所智能生物制造中心主任夏建業在接受《中國科學報》采訪時說。
2021年7月，夏建業欣然接過天津工業生物技術研究所拋來的“橄欖枝”，決心以自身深耕多年的工業化經驗積累，助力實驗室基礎研究成果轉化為經濟生產力。然而，當時團隊人才儲備嚴重不足，“加上我一共才5個人”。
夏建業向自己在華東理工大學的研究生發出邀請：“我們正在天津打造一個全新的科研平臺，你們來嗎？”十名即將畢業的年輕人當即決定追隨。
“我們對夏老師充滿敬重與信賴，因為他不僅在學業上給予專業指導，而且在科研道路上有著前瞻性的視野。我們都堅信跟著他干，一定能將研究成果推向市場化，而且未來可期。”陳敏告訴《中國科學報》。
中試能力建設是一項復雜的系統工程，涉及發酵工程、分離工程、過程工程、信息工程等多學科交叉。3年多時間，團隊整合了來自發酵工程、化學工程、信息技術、人工智能領域的各類人才，逐漸打造出一支具有創新活力、了解產業需求的多學科交叉團隊。目前，這個“大家庭”已有成員38人。
攻克關鍵技術，暢通“轉化路”
這支充滿活力的科研團隊用短短3年時間交出了亮眼的答卷，其中最具標志性之一的成果便是攻克關鍵裝備制造技術的難題。
“20年前，一個科學家一輩子能做出一株高產菌種就很厲害了，工業轉化有足夠的空間。而隨著技術發展，改造菌株變得更加容易，實驗室產能大大提高，使得過程工藝開發壓力倍增。”夏建業表示。
“國外的這類裝備都很昂貴，且微生物領域本身收益就不高，這樣高昂的耗材阻礙了產業發展。很多涉及檢測功能的核心元件也受到國外限制，有種被人扼住喉嚨的憋屈感。”陳敏說。
破局關鍵在于多學科交叉融合，開發一套新的裝備。“這里面需要用到機械工程、電子電路、控制系統等多領域專業知識，我們從需求出發提思路找解決方案，把工業設計任務交給了一個生物工程背景的學生朱慧東，他學習能力很強，同時具備電子電路專業知識，動手能力很強。”夏建業說。
“千錘百煉終成器”。團隊成員彼此協作，經歷多次方案迭代，最終讓自主研制的設備從圖紙躍入現實，成功開發出百毫升級別高通量微型平行反應器系統樣機，自主開發的微型pH、DO電極突破國外技術壟斷，打通了發酵過程優化通量的技術瓶頸，將通量提升一個數量級。
“我們的成功與團隊的凝聚力密不可分。夏老師永遠是那個來得最早走得最晚的人，受他的影響，我們已經習慣把實驗室當成家，那里是我們一天中待得最久的地方。正是在這樣一個充滿學科氛圍的團隊里，我們才能不斷突破創新，取得重要進展。”團隊成員姜瑋在接受《中國科學報》采訪時說。
團隊成員在做實驗 中國科學院天津工業生物技術研究所供圖
在支撐產業化方面，團隊成功暢通了產業化關鍵路徑，開發出生物法轉化骨化二醇關鍵酶制備、生物法制備左旋多巴及酪氨酸等多項技術的中試工藝，并在企業實現落地，投產后每年可帶來超20億元的產值。
在保障重大項目實施方面，團隊與人工合成淀粉團隊共同設計搭建了二氧化碳制淀粉噸級測試平臺，這為人工合成淀粉這一顛覆性技術的產業化掃清了關鍵障礙。
“廚房革命”：服務模式創新三重奏
“在夏老師來到研究所之前，我們這個平臺還只是作為一個裝備平臺存在，為各個研究組老師提供設備，至于開發工藝則由他們自己去做。然而術業有專攻，這無形中增加了科研人員的壓力。”姜瑋說。
夏建業的加入，為平臺服務模式帶來了顛覆性的變革。“在對外服務過程中，我們的中試平臺積極探索服務模式的創新，從傳統單純的設備使用模式調整為‘共享廚房’‘共享廚師’‘委托開發’三種服務模式并存。”夏建業介紹。
“共享廚房”服務模式為缺少中試設備的科研團隊及企業提供設備，保障設備正常運轉。“這種模式相當于我們只提供‘廚具’，你自己帶‘食材’和‘炒菜技術’，最終‘炒制’成什么樣則受用戶技術水平限制。”姜瑋介紹。
與其他制造業相比，生物制造業的中試具有其獨特性，即參與反應的為具有復雜代謝調控機制的微生物，若缺乏中試工藝開發經驗，往往中試很難達到實驗室水平，因此十分需要專業人員的指導。
“基于此，我們創造出第二種服務模式‘共享廚師’，即提供具有專業經驗的技術人員指導，幫助用戶獲得更好的中試工藝，同時用戶的技術人員也可得到培訓。”夏建業說。這種服務模式自從推出，深受企業用戶喜愛，也先后服務國內“津藥研究院”“上海昊海生物”等大型生物企業，取得很好的效果。
值得一提的還有“委托開發”模式，該模式用戶提供基礎菌種，由平臺根據雙方約定指標提供技術服務，幫企業實現產量提升及中試目標。這種服務以提升企業技術指標為目標，同時提升平臺技術人員的技術水平，形成良性循環。
“如果說科研人員做的基礎攻關是實現從0到1的突破，那我們所做的工作就是實現從1到100的跨越。搶占生物制造科技制高點，時間緊迫，任務艱巨。我們團隊將緊緊圍繞這一核心目標，以‘國之所需，吾之所向”為擔當，堅持求實創新、埋頭苦干的科學精神，奮力沖刺在我國生物制造自立自強的創新之路上。”夏建業說。
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