“用鉛筆繪圖需要一筆筆畫出每一個線條，直至圖形完成。而印章只要印一次，想要的圖形就出現了?！?/p>

生物制造是可持續獲取材料的最有效方式，通過生物制造生產疫苗或者其他藥物對于滿足社會的治療需求和遏制健康威脅更是至關重要。

然而，開發生物產品的意愿與市場上現有工具的能力之間并不能完全匹配。目前，生物質生產方法效率低下，若要真正實現使用替代資源來生產人類需要的生物質，生產生物質的裝機容量應增加至少數百倍。

通過不斷升級工藝研發與生物制造的技術平臺，能夠極大縮短生物工藝研發和生產的周期，優化生物制造過程。實現快速研發的核心是新型生物反應器。

生物反應器是指任何提供生物化學反應的適當環境或工程設備。通常是指利用酶或生物體使裝置具有模擬生物的功能，可在細胞外進行生化反應，在模擬的過程中既可進行有氧反應也能進行無氧反應。在組織工程、生化工程、醫藥生產等應用上是相當重要的裝置。

目前，應用3D打印設計復雜的生物反應器成為升級生物制造平臺的有效手段之一。

在學術界，麻省理工學院（MIT）和印度馬德拉斯理工學院的研究團隊利用3D打印技術創建了一個可重復使用且易于調整的“微流控生物反應器”；克里特大學的研究人員通過3D打印獲得用于DNA復制目的的生物反應器；康奈爾大學的研究人員則通過3D打印了一個能夠制造合成腸子的微觀生物反應器。

產業界則稍顯平緩。近日，一家阿根廷生物技術公司St?mm Biotech完成了1700萬美元的A輪融資，并宣布該資金將用于開發其下一代3D打印生物反應器，為商業化做準備。

即插即用的桌面級生物反應器

傳統工業規模生產使用巨大的消毒罐作為生物反應器，罐內裝有培養基，用來培養某種類型的細胞或微生物。生產過程中，需要使用電動儀器進行攪拌，使用冷卻劑保持所需溫度，并提供適量的氧氣以支持細胞培養物生長。

2014年，Yuyo Llamazares Vegh和Federico D’Alvia Vegh聯合創立了St?mm Biotech，一直以來，公司的愿景是使生物制造變得簡單、可擴展和可重復。兩位創始人均畢業于阿根廷頂尖學府，擁有包括微生物學、合成生物學、納米技術和微流控等多學科背景。

隨著現代生物制造產業的加速形成與擴展，一個大規模的生物制造產業即將到來。生產效率低下是生物技術行業中“擴大規?！钡闹饕拗?，也是St?mm Biotech想要解決的問題。

所謂“工欲善其事，必先利其器”，基于以上原因，St?mm Biotech著手開發基于微流控的桌面級生物反應器。

St?mm計劃將整個生物反應器縮小為一體化、即插即用的桌面級單元。該生物反應器由三個微流控器件組成，包括Cell line-on-a-chip、Bioreactor-on-a-chip和The Bubble-Free-Bioreactor。

Cell line-on-a-chip提供持續的可用細胞流來啟動反應過程；Bioreactor-on-a-chip可以在線實時校準培養基、pH值、溶解氧和細胞密度等參數；The Bubble-Free-Bioreactor是一個用多孔生物材料打印的無氣泡微生物反應器。

其中，無氣泡微生物反應器需要具備多個微通道，這些微通道使細胞處于連續的、單向的、層狀的流動狀態，可以讓細胞、培養基和氣體之間完美混合，始終處于最佳狀態，不斷繁殖。

具備多個微通道的無氣泡微生物反應器工藝復雜，需要借助3D打印技術進行制造，然而市場上暫無匹配的生產設備。綜合考慮需求和自我研發能力后，St?mm Biotech決定自己動手研發并成功推出3D打印機Sclereid。

Sclereid 3D打印機采用專有的“磚印技術”，利用了同時打印數百萬個點的優勢，兼具激光打印機的精度和多功能性。Sclereid配備了29升的打印量，能夠每秒打印5.9億個大小為6微米的像素，每層的像素數高達9.83億。能夠在不影響精度尺寸的情況下提供大的表面區域。

同時，St?mm還開發了與Sclereid 3D打印機相匹配的設計軟件C?ster。

C?ster使能夠對生物反應器中大規模的微血管系統進行可視化、設計和渲染，然后生成圖像（幾乎任何分辨率的），將信息發送至Sclereid 3D打印機可以進行實時打印，或建立一個圖像庫以便以后打印。公司表示，C?ster可以模擬出一個總容積為1600萬升的微血管系統，相當于生物制藥的全部裝機容量。

有了Sclereid 3D打印機，公司能夠根據培養活細胞或其成分（例如細菌、酶）的不同，實現“即插即用”打印所需的生物反應器。這樣一來，桌面級生物反應器制作完成。

據公司官網顯示，與傳統生物反應器相比，它的外型縮小了200倍，處理量在100到400倍之間，生產效率將達到傳統生物反應器的70倍。該平臺將實現哺乳動物細胞的連續和自主生產。

但是目前與大多數大型生物反應器相比，它的運行規模仍然較小。St?mm的生物反應器可以達到約30升的產量，而不是工業規模上常見的數千升。不過，公司聲稱其核心概念可以擴展到大約5,000升。

盡管該技術具有潛力，但St?mm仍處于商業化的早期階段。St?mm Biotech已經完成了用于微細加工、細胞系開發、生物工藝優化和中試規模認證的生物設施搭建，后續將繼續開發一站式解決方案，使抗體和細胞療法的生物制藥從發現到商業化成為可能。

目前它正在與一家專注于生產生物仿制藥的歐洲生物制藥公司合作，并表示它有五個潛在的新合作伙伴正在籌備中。該公司計劃在2022年進入“試點規?！薄?/p>

審核編輯 ：李倩