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定向转化多元醇的细胞催化剂技术:把小细胞变成大产业

放大字体??缩小字体 发布日期:2019-07-26??浏览次数:12
核心提示:作为构成生物体的基本单位,细胞虽然微小到连肉眼都几乎看不到,但在华东理工大学魏东芝教授的手中却释放出了15亿元的生物制造产

作为构成生物体的基本单位,细胞虽然微小到连肉眼都几乎看不到,但在华东理工大学魏东芝教授的手中却释放出了15亿元的生物制造产能。在2015年国家科学技术奖励大会上,魏东芝教授领衔开发的定向转化多元醇的生物催化剂创制及其应用关键技术由此获得国家技术发明二等奖。
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科技成果转化率低是困扰中国科技界的痼疾。但全细胞催化技术不仅成功地在鲁南制药等4家企业进行了产业化,采用该技术生产的新型抗糖尿病药物米格列醇等5个产品还在近3年内为企业新增产值15亿元。

多元醇是指分子中含有两个或两个以上羟基的醇类,像乙二醇、甘油、木糖醇、山梨醇等都属于多元醇。只要换换羟基的位置,就可以针对不同的原料生产出相对应的不同产品,所以多元醇的用途非常广泛,是生产医药、化学品、新材料、化妆品、食品等的重要中间产物。但同时,多元醇富含活泼且化学性质相似的多个羟基,又给科技界抛出了“特定羟基的选择性转化”这一国际公认的技术难题。

经过30年的耕耘,魏东芝团队为多元醇定向转化找到了正确的“解锁密码”。其开发的细胞生物催化剂,就像精确制导的导弹一样,能准确瞄准要催化的羟基,精确定向到要转化的产物,工艺过程比传统化学催化更高效、节能和环保。

一个细胞里藏着成千上万种酶。而这些“酶”在被魏东芝团队进行功能改造后,变成了能够催化十几种甚至几十种反应的“万能钥匙”。这种把小细胞变成大催化工厂的“魔法”,就是全细胞催化法。

2008年鲁南制药集团采用全细胞催化法生产的米格列醇,成就了我国第一例利用生物催化技术生产化学药的新药报批与生产。

市场是检验技术的唯一标准。产业化之路能否走得顺畅,除了多年的科研积累外,更离不开的是市场对产品的认可。

以米格列醇为例,自2008年投产以来,由于降糖效果更好、胃肠道副作用更低,其年销售额以70%以上的速率递增。因市场潜力巨大,2011年,鲁南制药集团又投资7000多万元,改扩建了米格列醇原料药和片剂生产线各一条,目前已形成了年产米格列醇原料50吨、片剂3亿片的生产能力。

米格列醇的国际竞争力同样很强,原料药已出口到日本、印度等包括全球十大仿制药国际名企在内的14个国际制药公司。近3年,米格列醇为鲁南制药集团新增产值10亿元,利润达1.9亿元。

除了米格列醇,利用全细胞催化法生产的二羟基丙酮、葡萄糖酸、光学纯苯乙二醇等产品也分别在深圳博大、西王集团、滨海瀚鸿等企业实现产业化,共为企业新增产值5亿元、新增利税1.2亿元。

目前,采用全细胞催化法生产的产品已有近百种,涉及化工、材料、食品等多个行业。

“从长远看,全细胞催化技术的产业链效应将会持续显现。”魏东芝的信心来源于该技术的三大优势:一是原料优势。多元醇为可再生资源,将促进我国工业可持续发展。二是技术的通用性优势。生物催化技术平台的创建,适用于以多元醇为原料的众多产品的生产。三是绿色制造优势。用生物催化替代或部分替代现有的化学法及发酵法,可避免贵重金属催化剂或大量有机溶剂的使用,简化工艺,降低污染物排放。

在现代生物制造已经成为全球性战略性新兴产业的大背景下,生物催化已成为化学工业涅盘重生和社会可持续发展的重要支撑技术,其重要性将日益彰显。

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