太空生物醫藥加速產業化,中科宇航與廣州國家實驗室攜手「上天」

市場資訊
09/21

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(來源:第一財經資訊)

伴隨着商業航天產業快速擴容,生物醫藥領域利用太空環境的門檻有望降低。

第一財經記者獨家獲悉,近期,中科宇航與廣州國家實驗室在太空生物醫藥領域達成合作,聯合研製太空製藥載荷。目標是具備蛋白質和小分子藥物結晶實驗能力,並為後續軌道級長期實驗積累技術基礎。雙方聯合研製的醫藥載荷,面向肺癌、心血管等重大疾病開展新藥研發,將於2027年一季度搭乘中科宇航力鴻二號可重複使用運載器完成亞軌道飛行驗證,探索微重力環境下的新藥創制,在太空回答「生命之問」。

「太空生物醫藥不是一個新鮮的話題,以前該領域主要是科研導向,如今來到了產業化的臨界點。」中科宇航創新研究院常務副院長王英誠在接受第一財經記者採訪時表示,商業航天跟生物醫藥結合,發射頻次要夠高,從而支持太空生物醫藥的研發製造迭代;其次是成本要低,如果成本很高,該領域就難有商業化的可能性。

太空生物醫藥從「要答案」到「要產出」

從「要答案」到「要產出」,太空生物醫藥領域正從實驗室驗證階段步入產業化探索期。這一趨勢背後,是生物醫藥精密設備的加速研發,以及太空技術服務能力的快速形成。

在廣州國家實驗室徐強研究組,第一財經記者見到了「全視場細胞成像儀」,該設備由中科宇航與廣州國家實驗室聯合研製。這一設備不大也不重,主體部分可以一隻手托起。在保證成像分辨率的基礎上,載荷做得更輕、更小、更節能,是太空生物醫藥產業化的寫照。

對比地面實驗,太空生物醫藥的實驗成本更高,數據可復現的難度更大,保證實驗良品率的難度也更大。商業航天的產能擴容,為該領域的產業化帶來了新的發展契機。

5月,中科宇航旗下的創新研究院在廣州揭牌,該院重點佈局太空製造、可重複使用天地往返運輸系統、新型動力產品三大方向。王英誠的研究方向為可重複使用運載器及航天器總體設計和太空製造。其中,太空製造主要是載荷裝備的研製,例如太空製藥載荷、太空3D打印載荷、太空材料製造等裝備。

王英誠在接受第一財經記者採訪時表示,就與廣州國家實驗室的合作來看,本階段的核心任務是聯合研製太空製藥載荷。目標是具備蛋白質和小分子藥物結晶實驗能力,並為後續軌道級長期實驗積累技術基礎。

鍾南山院士領導的廣州國家實驗室成立於2021年,聚焦呼吸系統疾病及其防控領域,是國家戰略科技力量的重要組成部分,也是廣東生物醫藥原始創新、重大科技攻關與成果轉化的核心策源地之一。該單位與中科宇航開展合作的主要是徐強研究員團隊。

徐強在接受第一財經記者採訪時表示,廣州國家實驗室提出藥物結晶的科學問題,負責實驗方案、樣品、地面對照、結果分析,並把成熟的生物醫藥自動化功能和原位觀測能力轉化為載荷需求;中科宇航負責航天平台、環境條件、系統接口、發射返回和任務組織,雙方共同開展載荷工程設計。

在產業化視角下,商業航天與生物醫藥的跨界合作正在探索一條緊密協同、機制共建的合作模式,為後續常態化的實驗和生產打下基礎。

徐強告訴記者,研製過程將按照「需求凍結—方案設計—樣機聯調—地面對照—環境試驗—飛行實施—樣品交接—聯合分析」的閉環推進。圍繞太空生物實驗的載荷接口標準、樣品往返流程、生物安全規範,國內已經形成一定的標準基礎。

「當前仍需補齊的,是面向商業化太空生物醫藥的專用、可操作、跨平台全流程規範,例如模塊化載荷接口、樣品身份與溫控鏈、無菌和密封驗證、在軌異常處置、返回交接、數據完整性,以及空間實驗結果如何進入藥物研發質量體系。」王英誠向記者透露,公司正在研究推動相關標準化工作,標準化載荷接口從一開始就服務於快速換裝、重複飛行和多用戶兼容。

政策支持與產業資源雙輪驅動

「與廣州國家實驗室合作的起點,是雙方圍繞申報國家標誌性場景計劃開展對接,廣州市政府在其中發揮了牽線搭橋作用。第一次交流時,雙方很快發現需求高度互補。」王英誠告訴記者,中科宇航已與中山大學附屬第三醫院共建太空醫學聯合研究中心,並與中山大學航空航天學院等相關團隊圍繞太空生物製造開展聯合探索,當前重點包括幹細胞相關實驗和齧齒類動物試驗裝置研製。這類合作由醫院和生命科學團隊提出科學問題,航天團隊把實驗轉化為能夠承受發射環境、在微重力中自主運行並支持返回分析的工程系統。廣州國家實驗室的加入,則進一步把藥物研發、科研儀器和航天平台連接起來。

發揮改革開放先行先試優勢,廣東為太空生物製藥提供了政策支持和產業沃土。《廣東省推動商業航天高質量發展行動方案(2024—2028年)》已明確提到,要拓寬太空經濟廣度,超前佈局太空製造和太空生物醫藥等新興領域。

廣東有活躍的市場和產業資本,當地先進製造和電子信息產業鏈完整,生物醫藥產業集聚,商業航天產能實現擴容,這些產業基礎是當地太空生物醫藥產業化探索的有力支撐。

徐強告訴記者,廣州國家實驗室在呼吸疾病、藥物研發和高端儀器方面的積累,有機會既服務地面人民健康,也為深空任務中的健康保障提供技術儲備。

「穩定、可靠、可重複的天地往返能力,決定了太空製藥實驗能否重複驗證、研發周期能否壓縮、任務成本能否測算,也決定了藥企是否願意把空間實驗真正納入規範化的新藥研發流程。」據王英誠介紹,中科宇航將創新藥樣品的完整性要求前置到載荷、返回艙和回收系統的總體設計中。公司建設的不是單一運載能力,而是覆蓋「上行運輸—空間實驗—安全返回—地面交付」的完整系統。

如今,廣州國家實驗室與中科宇航成立了相應的工作小組,組內有來自中科宇航的總體工程師以及各分系統工程師,也有徐強團隊的裝備研製人員,還有來自廣州國家實驗室從事藥物實驗的科研人員。王英誠告訴記者:「對交叉的新領域而言,大家面對面地討論需求,共同形成方案,迭代速度會很快。我們也在開展交叉博士後培養,打造一支既懂醫藥,又懂航天的科研隊伍。」

降低生物醫藥領域利用太空環境的門檻

據王英誠介紹,全球太空製藥仍處在早期階段,科研項目多於規模化商業產品,准入、返回、成本和監管機制也還在完善。與此同時,國際上已經形成一批可驗證進展。國際空間站已開展數百項蛋白質晶體生長研究;JAXA(日本宇宙航空研究開發機構)形成了收費服務;默沙東團隊把空間結晶實驗得到的認識用於優化地面製備思路;SpaceMD提出晶種商業模式;Varda已經完成在軌藥物結晶和返回艙回收。這些進展證明了科學價值和工程可行性,具體藥物和任務的商業價值仍需逐項驗證。

不同於單點單次的合作,廣州國家實驗室與中科宇航在嘗試通過設備共研、機制共建,明確太空生物醫藥產業化的可行路徑,為未來生物醫藥領域使用太空技術服務降低門檻。

材料物理與化學專業出身的徐強告訴第一財經記者,太空生物醫藥產業化的難點,主要在裝備製造環節。載荷成本較高,因此科研設備需要做得較輕。其次,受空間限制,設備要做得比較小。此外,航空器太陽能面板功率有限,科研設備還需足夠節能且自動化。

從空間現象到藥物成果,打造出適合的設備或許只是第一步,商業航天企業與生物醫藥科研機構需要面對的挑戰遠不止這些。

徐強認為,「現象可重複—機理可解釋—地面可復現或可利用—藥學和生物學意義明確—安全有效—監管認可」這條證據鏈有待完成。空間樣品還要排除溫度、震動、輻射、運輸時間和批次差異等混雜因素。

「發射和返回過程會不會影響到藥物細胞的生物活性?空間輻射會不會產生副作用?溫度能不能避免出現較大波動?結晶過程中的微震動是否受控制?」要將「太空造物」轉化為實際成果,需要闖過重重關卡。王英誠介紹,雙方將針對藥物樣品進一步開展專用化設計:在樣品端建立唯一身份標識和全過程狀態記錄;在載荷端加強密封、防污染、溫度保持和減震緩衝;在返回過程中實時監測關鍵環境參數;在着陸後執行快速受控轉運流程。既要規避回收過程對樣品的影響,又要通過完整數據判斷樣品價值,確保樣品的「天地一致性」。

第一財經記者了解到,中科宇航對太空生物醫藥的未來佈局是做天地協同的生產環境。從地面實驗到亞軌道飛行,再到近地軌道,然後是實驗艙,最終打造長期在軌的太空製造工廠。

王英誠介紹,當前,力鴻一號運載器已於今年1月取得亞軌道任務及返回式載荷艙回收實績,驗證載荷聯合研製和試驗組織能力;力鴻二號可重複使用運載器計劃在2027年第一季度首飛,與廣州國家實驗室,以及中山大學第三附屬醫院等產業夥伴,共同落實太空製造前期技術驗證;2028年,力鴻三號可重複使用航天器將完成首飛,為至少300公斤的有效太空製造載荷,提供最長達1年的微重力環境,成為在軌制造批量化、產業化的關鍵載體。

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