用創(chuàng)新成果為我國(guó)高端制造助力
——記北京石油化工學(xué)院化學(xué)工程學(xué)院副教授張榮月

◎ 文/周海淑

翻開(kāi)現(xiàn)代化工研究雜志，你會(huì)發(fā)現(xiàn)他名列編委之中；走近全國(guó)材料與器件科學(xué)家智庫(kù)生物基及仿生材料專(zhuān)家委員會(huì)，你會(huì)發(fā)現(xiàn)他是其中的一名委員；在蘇州博進(jìn)生物技術(shù)有限公司，你會(huì)發(fā)現(xiàn)他是公司的首席科學(xué)家；到北京博爾賽譜生物科技有限公司，你發(fā)現(xiàn)他是公司的研發(fā)總監(jiān)。

無(wú)論是學(xué)術(shù)頭銜還是任職公司高級(jí)職稱(chēng)或職務(wù)，都說(shuō)明他是頗具科學(xué)技術(shù)開(kāi)發(fā)和創(chuàng)造能力的人，是行業(yè)里具有創(chuàng)新精力的人。他一直從事生物制品分離純化用色譜介質(zhì)的開(kāi)發(fā)與應(yīng)用研究，獲得聚合物層析介質(zhì)開(kāi)發(fā)及應(yīng)用方面的國(guó)家專(zhuān)利10余項(xiàng)、榮獲省部級(jí)獎(jiǎng)項(xiàng)多項(xiàng)，被評(píng)為“北京市組織部青年拔尖人才”。

他就是北京石油化工學(xué)院化學(xué)工程學(xué)院副教授、碩士生導(dǎo)師、副系主任張榮月。

大膽設(shè)想，開(kāi)發(fā)成果，提升企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)實(shí)力

科研是一項(xiàng)高智力的投入和勞動(dòng)。要在行業(yè)研究領(lǐng)域站穩(wěn)腳跟，必須有開(kāi)放性研究思維，敢于大膽設(shè)想，為生產(chǎn)企業(yè)提供急需且必要的技術(shù)支撐。

張榮月有這樣的魄力。他研發(fā)的“超大孔聚丙烯酸酯類(lèi)層析介質(zhì)制備技術(shù)”有效提升了國(guó)內(nèi)介質(zhì)生產(chǎn)企業(yè)所需的技術(shù)實(shí)力。這個(gè)實(shí)力來(lái)自于他扎實(shí)的化學(xué)專(zhuān)業(yè)求學(xué)經(jīng)歷和工作經(jīng)驗(yàn)積累。

他在河北大學(xué)學(xué)習(xí)并取得學(xué)士學(xué)位，并在研究生院讀了高分子化學(xué)與物理專(zhuān)業(yè)取得碩士學(xué)位。2006年9月至2009年7月，他就讀于中國(guó)科學(xué)院化學(xué)研究所，取得分析化學(xué)博士學(xué)位。博士畢業(yè)后，他留在中國(guó)科學(xué)院過(guò)程工程研究所國(guó)家生化工程技術(shù)研究中心（北京）工作，任助理研究員，主要從事大孔聚合物微球表面功能化及應(yīng)用開(kāi)發(fā)研究；2012年7月至2014年11月晉升為副研究員，主要從事大孔聚合物層析介質(zhì)結(jié)構(gòu)調(diào)控及應(yīng)用開(kāi)發(fā)研究。其后，他到北京石油化工學(xué)院的化學(xué)工程學(xué)院任副教授、碩士生導(dǎo)師，主要從事大孔聚合物層析介質(zhì)結(jié)構(gòu)調(diào)控和表面功能化研究。2018年至今，他任學(xué)院的應(yīng)用化學(xué)系副系主任。2019年11至2020年4月，他在澳門(mén)大學(xué)的中藥質(zhì)量控制國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室做訪(fǎng)問(wèn)學(xué)者，主要從事大孔聚合物微球?yàn)檩d體的固定化酶開(kāi)發(fā)及應(yīng)用研究。這些教育背景和工作經(jīng)歷，為他設(shè)想研發(fā)“超大孔聚丙烯酸酯類(lèi)層析介質(zhì)制備技術(shù)”奠定了技術(shù)理論與技術(shù)開(kāi)發(fā)的厚實(shí)基礎(chǔ)。

他說(shuō)，近三十年來(lái)，全球生物醫(yī)藥產(chǎn)業(yè)增長(zhǎng)迅速，每年銷(xiāo)售額平均以25%至30%的增速高速增長(zhǎng)。隨著生物制藥上游技術(shù)的不斷發(fā)展，我國(guó)制藥生產(chǎn)規(guī)模日漸擴(kuò)大。僅以單克隆抗體為例，目前表達(dá)量可達(dá)30克/升，表達(dá)密度提高10倍左右。上游產(chǎn)能的增加給下游分離純化技術(shù)帶來(lái)了新的挑戰(zhàn)，層析技術(shù)作為生物制品分離純化的一種主流技術(shù)被廣泛應(yīng)用，該技術(shù)常占整個(gè)制藥生產(chǎn)成本的60%以上，甚至個(gè)別藥品占比高達(dá)90%，該技術(shù)的核心在于層析介質(zhì)（或稱(chēng)為層析填料），層析介質(zhì)被譽(yù)為生物制品下游分離純化的“芯片”。

傳統(tǒng)的層析介質(zhì)多以瓊脂糖為基質(zhì)，因其本身質(zhì)地軟（耐壓小于0.3 MPa）、孔徑?。?0～50nm）等特性，不利于生物大分子的快速傳質(zhì)，尤其在疫苗、病毒顆粒等大尺寸蛋白分離純化方面，常表現(xiàn)出載量低、通量小的問(wèn)題。針對(duì)傳統(tǒng)多糖基質(zhì)層析介質(zhì)的不足，他大擔(dān)提出開(kāi)發(fā)高通量的聚合物層析介質(zhì)，聚合物基質(zhì)機(jī)械強(qiáng)度高（可耐受1MPa以上壓力）、孔徑調(diào)控范圍廣（100nm以上），更適合高通量分離純化需求。除層析介質(zhì)產(chǎn)品需要技術(shù)更新升級(jí)外，目前我國(guó)藥企對(duì)層析介質(zhì)需求量巨大，每年消耗層析介質(zhì)量約為15億元人民幣，而所用層析介質(zhì)主要依賴(lài)美國(guó)的思拓凡公司和德國(guó)的Merck公司，國(guó)內(nèi)生物制藥常處于被動(dòng)地位。

為改善這一狀況，促進(jìn)高端層析介質(zhì)的國(guó)產(chǎn)化進(jìn)程，提升國(guó)產(chǎn)層析介質(zhì)的技術(shù)競(jìng)爭(zhēng)力，張榮月基于多年研究的大孔聚合物微球技術(shù)與蘇州博進(jìn)生物技術(shù)有限公司開(kāi)展產(chǎn)學(xué)研合作，利用原子轉(zhuǎn)移自由基聚合技術(shù)開(kāi)發(fā)了超大孔聚合物微球的制備工藝，基于該技術(shù)所制備的聚合物大孔微球與國(guó)內(nèi)外同類(lèi)介質(zhì)相比，各性能參數(shù)均表現(xiàn)了一定優(yōu)勢(shì)，尤其在孔徑調(diào)控范圍和通量方面，突破了常規(guī)制備方法的極限值；并基于此微球基質(zhì)對(duì)微球表面化學(xué)性質(zhì)進(jìn)行了調(diào)控，開(kāi)發(fā)得到了8種系列高通量層析介質(zhì)產(chǎn)品，分別囊括了生化分離常用的介質(zhì)品種，其中包括離子交換、金屬螯合親和、Protein A親和等層析介質(zhì)，較公司實(shí)施該新技術(shù)前的產(chǎn)品，其操作流速提高近3倍，同時(shí)能保持較高的蛋白結(jié)合載量。與公司的同類(lèi)介質(zhì)綜合分離效率相比提高了近40%，自2017年起開(kāi)始投產(chǎn)，當(dāng)年就取得55.4萬(wàn)元銷(xiāo)售額，2018年銷(xiāo)售額達(dá)到了496.2萬(wàn)元，實(shí)現(xiàn)了銷(xiāo)售額三連翻，直至2021年5月銷(xiāo)售額和利潤(rùn)額連續(xù)幾年持續(xù)保持大幅增長(zhǎng)。他研發(fā)的成果助力企業(yè)利用新技術(shù)開(kāi)發(fā)新產(chǎn)品，不僅解決了生物醫(yī)藥生產(chǎn)遇到的“瓶頸”問(wèn)題，還有效提升了企業(yè)的技術(shù)競(jìng)爭(zhēng)力，為企業(yè)創(chuàng)造了高額利潤(rùn)。

不斷追求，推陳出新，推進(jìn)疫苗分離純化

科學(xué)技術(shù)日新月異，改變世界的速度也讓人有點(diǎn)瞠目結(jié)舌。即使是一個(gè)才過(guò)幾個(gè)月做過(guò)的項(xiàng)目，拿到當(dāng)下也很有可能有了新的實(shí)現(xiàn)方法。張榮月在科學(xué)技術(shù)上保持清醒的認(rèn)識(shí)。

他在疫苗研究上有一種追星趕月的體會(huì)。疫苗作為防治傳染病的有效手段，一直受到人們的關(guān)注。但以病毒、病毒樣顆粒為基質(zhì)的疫苗在純化過(guò)程中普遍存在易失活、收率低的問(wèn)題，成為該類(lèi)生物制品規(guī)?；a(chǎn)的技術(shù)瓶頸問(wèn)題。為加快解決這類(lèi)問(wèn)題的步伐，張榮月在反復(fù)研究原因后，帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)除與企業(yè)聯(lián)合開(kāi)發(fā)之前研發(fā)的超大孔聚合物層析介質(zhì)用以改善病毒傳質(zhì)外，還聯(lián)合蘇州楚博生物技術(shù)有限公司、安平縣眾和過(guò)濾器材公司一起開(kāi)發(fā)了病毒純化專(zhuān)用的聚合物層析介質(zhì)，大大增強(qiáng)了該類(lèi)介質(zhì)的針對(duì)性、有效性。這種新介質(zhì)具有核殼異質(zhì)的特點(diǎn)，病毒、病毒樣顆粒等大體積目標(biāo)物因本身尺寸大，而無(wú)法穿過(guò)殼層進(jìn)入微球內(nèi)部同時(shí)在殼層表面無(wú)吸附，由于其本身與介質(zhì)無(wú)相互作用而能保持較好的結(jié)構(gòu)完整性，提高了其活性收率。

他說(shuō)：“該復(fù)合型層析介質(zhì)實(shí)現(xiàn)了體積排阻與離子交換色譜雙重功能的復(fù)合，應(yīng)用于禽流感病毒純化中，經(jīng)過(guò)一步純化操作即可達(dá)到90%以上純度，純度高于國(guó)外進(jìn)口類(lèi)似介質(zhì)（Capto Core 700）的純化效果。”

有專(zhuān)家認(rèn)為，該類(lèi)聚合物基質(zhì)的復(fù)合層析介質(zhì)目前尚屬?lài)?guó)內(nèi)外首創(chuàng)，與國(guó)外類(lèi)似介質(zhì)（原美國(guó)GE公司Capto Core 700）相比其性能參數(shù)，在機(jī)械強(qiáng)度、蛋白結(jié)合載量等方面均優(yōu)于進(jìn)口介質(zhì)。但價(jià)格昂貴的Capto Core 700獨(dú)占我國(guó)層析介質(zhì)市場(chǎng)，在病毒、病毒樣顆粒純化領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，尤其在非冠疫情期間，由于貨源緊張，其價(jià)格一度上漲100%，高達(dá)5.6萬(wàn)元/升，即便如此，仍是一貨難求。

由此可見(jiàn)，張榮月開(kāi)發(fā)出的該類(lèi)復(fù)合功能型介質(zhì)有望打破這一國(guó)外技術(shù)獨(dú)家壟斷局面，從已建立30升/批次中試生產(chǎn)工藝看，能夠初步滿(mǎn)足國(guó)內(nèi)基因治療、細(xì)胞治療等企業(yè)生產(chǎn)病毒載體需求，必將增強(qiáng)我國(guó)生物制品技術(shù)的核心競(jìng)爭(zhēng)力。

張榮月在產(chǎn)學(xué)研合作過(guò)程中，先后主持了多項(xiàng)國(guó)家科技課題，在國(guó)內(nèi)外期刊發(fā)表該技術(shù)領(lǐng)域論文近40篇，獲得聚合物層析介質(zhì)開(kāi)發(fā)及應(yīng)用方面的國(guó)家發(fā)明專(zhuān)利10余項(xiàng)。他是核心技術(shù)的主要發(fā)明者、是技術(shù)成果應(yīng)用轉(zhuǎn)化的重要推動(dòng)者、是產(chǎn)學(xué)研合作的主要執(zhí)行者，其研究成果很直觀(guān)地實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)學(xué)研合作雙方的共贏。