摘要：近日，工业生物技术领域的新贵 Biosphere 正式以一项变革性创新走出低谷：一种紫外线灭菌生物反应器。与此同时，该公司宣布获得由 Lowercarbon Capital 和 VXI Capital 领投的880 万美元种子轮融资，并与美国国防部签订了一份价

近日，工业生物技术领域的新贵 Biosphere 正式以一项变革性创新走出低谷：一种紫外线灭菌生物反应器。与此同时，该公司宣布获得由 Lowercarbon Capital 和 VXI Capital 领投的 880 万美元种子轮融资，并与美国国防部签订了一份价值 150 万美元的合同，以利用其突破性技术高效生产关键生物产品。

根据公开消息，这种紫外线灭菌生物反应器系统简洁高效，消除了对蒸汽灭菌基础设施的需求，能够以相同的投资实现 10 倍的生产能力，大幅降低了生物制造成本。

Biosphere 公司表示，通过使用紫外线杀菌，生物制造公司可以减少资本支出和维护成本，加快灭菌过程，并通过使用更便宜的材料（例如高密度聚乙烯而不是不锈钢）来降低成本。

目前，该公司已经展示了在实验室规模上提供有效灭菌的能力，其正在建立一个中试规模的系统，以更大规模地展示其正在申请专利的技术，并与整个行业的合作伙伴一起测试该技术。

生物反应器本质上是一种维持生物活性环境的系统。通过控制微生物、细胞和酶，生产各种各样的生物技术产品，包括食品成分、药品、用于医疗应用的生物组织等，应用于多个细分领域，如组织工程与再生医学、干细胞研究等。

在合成生物学领域，生物反应器技术涉及对生物体进行工程改造以执行特定任务。生物反应器可以大规模生产转基因生物，促进生物燃料、可生物降解聚合物和各种其他有价值的产品的生产。

（来源：Biosphere ）

不同类型生物反应器

在生物技术领域，生物反应器和发酵罐这两个术语经常出现。

发酵罐是专门设计用于进行发酵过程的设备，在发酵过程中，细菌、酵母或真菌等微生物将有机物质转化为酒精、有机酸和气体等产品。发酵罐在食品和饮料行业很常见，但在化学和制药行业也有应用。生物反应器是一种用途更广的设备，可用于各种生物过程，而不仅仅是发酵。它用于生产蛋白质、疫苗、单克隆抗体和干细胞等生物技术产品。生物反应器可以培养动物和植物细胞以及微生物。

图 | 发酵罐和生物反应器的不同

两者的区别如下：发酵罐更专注于特定的发酵过程，生物反应器用途更广泛，可用于多种生物过程；两者都可以由类似的材料制成，但生物反应器往往具有更先进和更复杂的控制系统；生物反应器在所能支持的生物类型和过程方面提供了更大的灵活性；生物反应器配备先进的控制和监测技术，可实现对培养条件的精确、实时管理。相比之下，发酵罐的复杂程度较低；两者都可以扩大规模用于工业生产，但生物反应器在处理从研究到商业生产的各种规模和工艺类型方面具有优势。

生物反应器有各种尺寸和配置，每种都针对特定应用而设计。以下列出了最常用的生物反应器类型及其各自的用途，根据材质分为塑料及不锈钢。

搅拌式生物反应器（STR）：搅拌式生物反应器是应用最广泛的生物反应器类型，尤其是在生物技术和制药行业。这些系统通常用于生产生物制药，例如单克隆抗体和疫苗，利用机械搅拌来确保均匀的环境。计算流体动力学的最新进展提高了搅拌式生物反应器在工业应用中的可扩展性和效率。

（来源：Pow.bio ）

膜生物反应器：膜生物反应器将膜过滤与生物催化相结合，促进了产品与生物培养物的持续分离。这项创新技术对于生产高纯度生物燃料和处理废水特别有利。通过将生物催化剂与合成膜相结合，膜生物反应器简化了流程，降低了成本，并提高了整体效率。

一次性生物反应器：一次性生物反应器因其成本效益高、用途广泛和污染风险低而广受欢迎。这些生物反应器通常由一次性塑料制成，无需在生产运行之间进行清洁和灭菌，比较别适合小规模和中试规模的操作，并广泛用于生物制剂和疫苗的生产。

微型生物反应器：微型生物反应器是传统生物反应器的微型版本，使研究人员能够同时进行多个小规模实验。这些系统在药物发现过程中特别有用，因为高通量细胞培养筛选至关重要。它们能够以较小的规模模拟较大生物反应器的条件，这使得微型生物反应器成为学术研究和药物开发初始阶段的理想选择。

国产替代率上升

根据公开消息，全球生物反应器市场规模预计将以 6.8% 的复合年增长率增长。其中，一次性技术的应用增加、混合技术（一次性和不锈钢）的使用、一次性生物反应器在生物制药公司中越来越受欢迎以及生物制剂的不断增长，这些都刺激了生物反应器市场的增长。

相较于传统的不锈钢生物反应器，一次性生物反应器更节省资源、无需清洁灭菌，节省成本、降低交叉污染等风险，还具有灵活性，可在不同项目之间快速切换。但一次性生物反应器在广泛应用之前仍面临一些挑战。例如，一些大规模生产过程需要更大容量的反应器，因此技术的不断改进和适应不同规模需求是未来发展的重点。

从全球来看，参与生物反应器市场的公司包括通用电气、默克、赛诺菲、丹纳赫等，部分通过并/收购企业以获得竞争优势并加强其市场供应。

2022 年初，美国商务部将药明生物等多家中国实体列入“未经验证名单”，限制相关设备的进口，包括一次性生物反应器等，这一事件激发了国内生物反应器行业的快速发展。当时国产生物反应器在国内市场的比例不足 30%。

2024 年 6 月，药明生物宣布三组 5000 L 一次性生物反应器正式落成，产能从 8000 L 增至 23,000 L。

图 | 高通量生物反应器并行运行（来源：TJX Bioengineering）

目前，国内生物反应器厂商包括东富龙、乐纯生物和武汉赛科、拜高乐生物等。东富龙曾于 2022 年定增募资超 24 亿元；乐纯生物在 2023 年完成数亿元 C 轮融资。

乐纯生物还在 2024 年收购飞鼎智造（上海）生物科技有限公司，拟整合后者软件与原有软件平台，升级自动化控制系统，攻克国产生物反应器在软件方面的短板；另外，多宁生物也曾通过收购齐志生物工程的多数权益，将业务拓展至生物反应器的开发、设计及生产。

拜高乐生物销售负责人曾在接受媒体采访时表示，“不锈钢生物反应器已经实现了国产替代，就我个人的感觉市占率已经达到了至少 70-80% 以上。”根据公开信息，一次性生物反应器的国产替代率目前已经至少在 50% 以上。

展望未来，随着自动化和人工智能融入生物反应器系统，有望大幅提升其功能。自动化技术可通过持续实时监测和调整环境，为生物反应器内的生物系统创造最佳条件。如许多一次性生物反应器制造商正致力于在其专有产品中融入各种先进功能，包括警报/报警、电子过程日志、内置系统过程控制传感器、触摸屏、远程监控功能和先进的安全规定。此外，AI 算法可分析这些系统生成的大量数据集，以预测最有利于最大限度提高产品产量和质量的条件。

随着个性化医疗的不断发展，针对个体患者定制的生物反应器系统的需求日益增长。这些系统可以促进与特定患者基因相容的组织或器官的生长，从而降低移植过程中器官排斥的风险。这项创新有可能极大地影响器官移植和再生医学的未来。

参考链接：

1.https://www.hilarispublisher.com/open-access/the-role-of-bioreactors-in-synthetic-biology.pdf

2.https://agfundernews.com/biosphere-emerges-from-stealth-raises-8-8m-for-uv-sterilized-bioreactors-it-claims-can-slash-bioproduction-costs

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来源：生辉SciPhi