探访世界透明质酸博物馆:两大技术突破成就产业发展

文章正文
2020-07-10 17:41

探访世界透明质酸博物馆:两大技术突破成就中国玻尿酸产业发展

透明质酸(hyaluronic acid,简称HA,又名玻尿酸)是存在于人体和动物组织中的一种天然直链多糖,人体内主要分布在眼玻璃体、关节、脐带、皮肤等部位,发挥重要生理功能。

日前,世界透明质酸博物馆在山东济南落成开馆,这是全球首座以“透明质酸”(玻尿酸)为主题的博物馆,由全球玻尿酸领军企业华熙生物打造,馆内展现了玻尿酸的技术研发及中国玻尿酸发展历程。在世界透明质酸博物馆开馆同时,华熙生物工业旅游示范车间也于同日揭幕。

博物馆以科普视频、文献史料、仿真模拟等多种形式展示了全球及中国透明质酸的产业发展历程及成果:中国玻尿酸产业在市占率、研发技术、产业化水平、应用拓展等各个方面均发展迅速。

历经40年,中国玻尿酸产业走过三个标志性阶段

纵览全球玻尿酸产业发展之路,中国玻尿酸行业虽起步晚,但发展迅速,后劲足。

根据Frost&Sullivan报告,2018年中国玻尿酸原料销量已经占全球总销量的86%,且全球排名前五位的玻尿酸原料企业均为中国企业。

博物馆中回顾了中国玻尿酸产业从研发起步、到产业化强国、再到应用大爆发三个标志性阶段。

中国玻尿酸产业发展源自于上世纪80年代初期,彼时国外玻尿酸产业发展已经取得较为突出进展,而我国对玻尿酸的基础研究才刚刚起步。

1980年,山东大学药学院教授张天民在国内首先进行玻尿酸的研究工作,并成功从人的脐带及鸡冠中提取出玻尿酸(HA),迈出了中国玻尿酸研究史上的第一步。1985年,张天民又率先突破玻尿酸产品应用,研制出中国第一款HA注射液,用于眼科手术,全面开启我国玻尿酸产业的大门。张天民因在玻尿酸领域敢为人先的开拓性创举,被誉为“中国玻尿酸之父”。

实现零的突破之后,产业化、规模化成为玻尿酸研究面临的又一重要课题。传统动物法生产玻尿酸提取率极低,且原料难以采购,要想实现规模化生产非常困难。

上世纪90年代,华熙生物首席科学家郭学平博士与团队通过自主研究成功实现微生物发酵法生产玻尿酸,彻底改变了我国从动物组织中提取玻尿酸且主要依靠进口的落后局面。在之后的20年中,微生物发酵技术持续优化升级,中国玻尿酸产业化进程不断加速发展,产业化水平不断提升,我国迈入全球玻尿酸产业强国行列,并领跑世界。

同时,产业化水平的发展也带来玻尿酸应用的全面爆发,玻尿酸这一物质已经被广泛应用于眼科、骨科、医疗美容、护肤品、食品等领域,并开始在肿瘤治疗、组织工程、药物载体、口腔、胃肠、耳鼻喉、计生、洗护、消杀、宠物等创新领域进行应用拓展,而每个应用领域的打开都有望带来几何级的市场增长,中国玻尿酸产业正迎来更大规模的发展前景。

后劲足,以生物发酵及酶切为核心实现两大突破

技术创新是行业发展升级的核心动力。中国玻尿酸行业之所以能够在40年时间内,从落后到迅速崛起,实现世界领先,掌握玻尿酸发展核心技术是关键。其中,微生物发酵技术及酶切技术的突破是我国玻尿酸行业发展的两大核心技术成果。

上世纪90年代,为突破透明质酸技术瓶颈,我国持续开展微生物发酵法生产透明质酸技术研发。郭学平及团队先后承担了国家“八五”和“九五”科技攻关计划,率先在国内开始透明质酸的发酵生产技术研究并实现产业化,结束了我国只能使用鸡冠提取法生产透明质酸的落后局面。

“我们利用链球菌代谢产生透明质酸的天然特性,通过野生菌种诱变和高通量筛选,得到透明质酸产率最高的优质菌株,并实现大规模发酵生产透明质酸。”郭学平说。

在随后的20多年中,以华熙生物为首的中国玻尿酸企业,不断对透明质酸生物发酵技术与生产工艺进行优化,将玻尿酸发酵产率从最早的3g/L提高到12-14g/L,达到世界领先水平。而随着生物发酵技术及产业水平的提升,我国透明质酸生产成本持续下降,透明质酸原料品质及附加值逐步提升,透明质酸的应用市场也被进一步打开。

2011年,继生物发酵技术之后,我国再度实现玻尿酸技术的研发突破。华熙生物在国际上首创通过酶切法大规模制备低分子及寡聚透明质酸,使得玻尿酸的分子量大小可以自由控制。在此之前,行业内生产低分子和寡聚透明质酸的主流方法是化学降解法。化学降解法需要的条件不仅非常苛刻,并且生产过程对环境污染较大。“我们利用透明质酸酶对透明质酸的结构特异性降解,工艺温和,解决了化学降解法所生产的透明质酸结构破坏、分子量分布不均等问题,且降解周期由化学降解法的12-15天缩短至5-6小时,生产效率显著提高,能耗显著降低。”据郭学平介绍。

酶切寡聚透明质酸技术实现了高活性透明质酸酶的产业化,解决了无法大规模生产寡聚透明质酸的世界难题,极大地促进了透明质酸在医药、食品、化妆品行业的发展应用。同时,该技术还解决了化妆品、保健食品、食品、医药领域中透明质酸的检测难题,为开发含透明质酸的终端产品提供了有效的检测工具。基于对产业发展的重大价值和意义,该技术于2019年荣获第21届“中国专利金奖”。

发酵法及酶切法的两次技术革命标志着中国玻尿酸研发技术的发展进步,在此基础上,中国玻尿酸产业具备技术实力,能够发展成为今天叱咤国际的高水准、高水平。

如今,随着产业的进一步发展升级,中国玻尿酸行业引领全球,率先迈入新的知识普及、文化塑造阶段。而世界透明质酸博物馆及华熙生物工业旅游示范基地将承载起这一新时代的产业责任,通过旅游、科普、教育、文化相结合,让更多的人了解玻尿酸,感受玻尿酸产业的科技化时代。

(责编:赵竹青、吕骞)

文章评论