【深度报道】万能小细胞“催化”新兴大产能 ——记国家技术发明二等奖项目“定向转化多元醇的细胞催化剂创制及其应用关键技术”

    作为构成生物体的基本单位，细胞虽然微小到连肉眼都看不到，但在华东理工大学魏东芝教授的“魔杖”下，却释放出15亿元的生物制造产能。1月8日召开的2015年国家科学技术奖励大会上，魏东芝教授领衔的项目“定向转化多元醇的生物催化剂创制及其应用关键技术”由此也获得了国家技术发明二等奖。

    科技成果转化率低是困扰中国科技界的痼疾，但对魏东芝而言，却无此烦忧：他不但将全细胞催化技术成功地在鲁南制药等4家企业进行产业化，引领着我国生物催化技术新兴产业方向，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。

    细胞催化技术何以如此受企业认可？“最主要的原因是在研究积累、市场对接和技术孵化等方面下了扎实的功夫。”魏东芝说。

“万能钥匙”解锁定向转化之门

    多元醇是分子中含有2个或2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。由于只要换换羟基的位置，就可以针对不同的原料，生产出不同的、相对应的产品，所以多元醇的用途非常广泛，是生产医药、化工品、新材料、化妆品、食品等的重要中间产物。但同时，多元醇因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”：“我们的细胞生物催化剂，就像精确制导导弹一样，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、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”，就是魏东芝他们特有的全细胞催化法。

    2008年在鲁南制药集团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。

科技与市场深度融合

    市场是检验产品的唯一标准。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。由于市场潜力巨大，2011年，鲁南制药集团又投资7000多万元，扩改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。

    据魏东芝介绍，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，用魏东芝团队全细胞催化法可生产的产品已有90余种之多，涉及化工、材料、食品等多个行业。

“三大优势”释放产业能量

    小小的细胞却撬动了15亿元的产能，看似不可思议，然则实至名归。诚如魏东芝教授所言：“坚实的专业知识积累永远是技术创新的灵感和动力。”

    从钻研细胞中每一种酶的功能改造方法，到建立起涵盖近千种酶的数据库，从各种酶的基因图谱绘制、细胞表达，到发酵罐里的生产，从创建生物催化技术平台，到企业提需求、团队按需攻关的良性产学研共同体，魏东芝及其团队付出了30年的不懈努力。

    “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，这是中国制造业发展的必然趋势。

    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槃重生和社会可持续发展的重要支撑技术。新的一年，魏东芝及其团队在推进科技与市场融合的“绿色制造”道路上，继续前行。