看智能微流傳感器如何賦能數(shù)字打印、生物醫(yī)療

“微流控”技術(shù)大揭秘

幻實(shí)（主播）：本期節(jié)目邀請(qǐng)到了傲?？萍嫉膭?chuàng)始人關(guān)一民關(guān)博士，首先請(qǐng)關(guān)博士和我們分享一下目前傲?？萍季劢鼓膫€(gè)領(lǐng)域，從事什么方向？

關(guān)一民（嘉賓）：

傲?？萍家灾悄芪⒘骺匦酒瑸橹饕较?，智能微流控芯片利用半導(dǎo)體技術(shù)來處理液體，應(yīng)用于數(shù)字打印及高端生物醫(yī)療兩大方向。

傲睿科技智能微流控打印芯片（部分產(chǎn)品）

（圖源：傲?？萍继峁?/span>

幻實(shí)（主播）：我們節(jié)目第一次談“微流控”這個(gè)方向和場(chǎng)景，所以請(qǐng)您解釋一下什么是微流控技術(shù)，為什么它在很多方向都有廣泛的應(yīng)用。

關(guān)一民（嘉賓）：微流控技術(shù)已經(jīng)有長(zhǎng)達(dá)幾十年的發(fā)展歷史，傳統(tǒng)的微流控是用微管道來處理或操縱微小流體，它的制備方法就是以塑料片注塑的方式，做成微小的結(jié)構(gòu)來處理微量的液體。

如此處理微量液體有兩個(gè)好處，一是速度快，因?yàn)橐后w是靠擴(kuò)散發(fā)生反應(yīng)，如果是微量液體的話，擴(kuò)散距離比較短，所以它反應(yīng)比較快，測(cè)量時(shí)間短，同時(shí)又可以節(jié)省原料用量。另一個(gè)是便攜，所以我覺得微流控技術(shù)可以應(yīng)用于很多方面，但是傳統(tǒng)微流控技術(shù)更常應(yīng)用于生物醫(yī)療。

傳統(tǒng)微流控技術(shù)運(yùn)用到的是一個(gè)相對(duì)被動(dòng)的器件，而我們現(xiàn)在所使用的智能微流控技術(shù)用到的是由底層半導(dǎo)體和上層MEMS結(jié)構(gòu)形成的一個(gè)主動(dòng)器件，而非單一的被動(dòng)處理器。

傲?？萍即蛴⌒酒瑑?nèi)部噴嘴結(jié)構(gòu)

（圖源：傲?？萍继峁?/span>

幻實(shí)（主播）：這個(gè)方向現(xiàn)在國內(nèi)發(fā)展的情況怎么樣，做的人多嗎？

關(guān)一民（嘉賓）：這個(gè)技術(shù)我們?cè)诿绹_始研究，到目前為止已經(jīng)研發(fā)十幾年了，智能微流控技術(shù)這個(gè)概念是由我們率先提出。在我回國之前已購買全部專利，2016年回國后沿用這個(gè)方向，在這個(gè)領(lǐng)域繼續(xù)耕耘。

幻實(shí)（主播）：所以智能微流控技術(shù)是關(guān)博士您帶回國并在國內(nèi)進(jìn)行推廣的。

關(guān)一民（嘉賓）：經(jīng)過多年積累，我們公司已經(jīng)形成了產(chǎn)品，技術(shù)固然重要，但是技術(shù)轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品，從0~1，1~n的過程也十分重要。

幻實(shí)（主播）：技術(shù)轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品的過程肯定不容易，新的技術(shù)要磨合新的場(chǎng)景，這不止是簡(jiǎn)單的傳統(tǒng)替代的邏輯。

關(guān)一民（嘉賓）：所以說現(xiàn)在我們是用半導(dǎo)體非常智能的一個(gè)方式來處理液體，進(jìn)行液體數(shù)字化，這也是改善或消除了傳統(tǒng)微流控的一些弱點(diǎn)。微流控技術(shù)在生物醫(yī)療、制藥、快檢方向有很多應(yīng)用。

微流控技術(shù)在

工業(yè)打印、生物打印市場(chǎng)的多應(yīng)用

幻實(shí)（主播）：聽起來這個(gè)場(chǎng)景比較細(xì)分，你們的盈利能否支撐你們的研發(fā)投入？

關(guān)一民（嘉賓）：我們面向低高端兩個(gè)大的市場(chǎng)打造不同的產(chǎn)品。一是打印芯片領(lǐng)域，二是生物醫(yī)療領(lǐng)域。2008年之前MEMS有個(gè)很有名的產(chǎn)品——打印芯片，我認(rèn)為打印芯片是最成功的微流控產(chǎn)品，目前中國沒有國產(chǎn)打印芯片，我們是第一個(gè)將國產(chǎn)打印芯片量產(chǎn)的公司。

幻實(shí)（主播）：你們?cè)谟梦⒘骺丶夹g(shù)來控制打印的效果。

關(guān)一民（嘉賓）：對(duì)，因?yàn)榇蛴∈且后w數(shù)字化，它打出來的是液滴，所以說處理液體是智能微流控技術(shù)的起點(diǎn)。而且它是一個(gè)很大的消費(fèi)市場(chǎng)，當(dāng)初我們以比較成熟的技術(shù)為基礎(chǔ)，用液體數(shù)字化技術(shù)來做生物醫(yī)療應(yīng)用，是我們率先通過工研院Fab把這個(gè)東西做出來進(jìn)行量產(chǎn)。

幻實(shí)（主播）：所以我們現(xiàn)在如果有想做這種打印，尤其是對(duì)微流控芯片有特別剛性的需求，你們就可以提供產(chǎn)品。

關(guān)一民（嘉賓）：是的，我們現(xiàn)在已經(jīng)有產(chǎn)品，且與國內(nèi)一些規(guī)模比較大的打印廠商進(jìn)行合作，在我看來，這是一個(gè)較低端且成熟的市場(chǎng)。

另外一個(gè)市場(chǎng)是高端生物醫(yī)療領(lǐng)域，我們利用微流控技術(shù)在生物醫(yī)療方面拓展了部分應(yīng)用，例如細(xì)胞打印，3D器官打印和醫(yī)療的快速檢測(cè)，我們沿著這些應(yīng)用方向耕耘了多年。

智能微流控打印芯片及部分應(yīng)用

（圖源：傲睿科技提供）

幻實(shí)（主播）：你們的技術(shù)在細(xì)胞打印的應(yīng)用上對(duì)其尺寸的控制能達(dá)到什么程度？

關(guān)一民（嘉賓）：我們機(jī)器的運(yùn)動(dòng)精度大概兩微米左右，我認(rèn)為細(xì)胞打印主要注重它的精準(zhǔn)度和通量?jī)煞矫?，在這兩方面我們芯片都處于比較領(lǐng)先的水平，所以說在生物打印方面我們可以打印用于抗體藥的單細(xì)胞，新藥現(xiàn)在80%都是抗體藥（指將免疫細(xì)胞分泌的抗體當(dāng)做藥物），所以最關(guān)鍵的一個(gè)步驟是選細(xì)胞，即選擇分泌更標(biāo)準(zhǔn)、更高效抗體的細(xì)胞，然后把細(xì)胞分解出來。我們的技術(shù)用于細(xì)胞分選，在任何一個(gè)生物制藥廠都是必備的工具，之前都是國外進(jìn)口。

單細(xì)胞分選系統(tǒng)（圖源：傲?？萍脊倬W(wǎng)）

幻實(shí)（主播）：你們是出售芯片還是分選機(jī)呢?

關(guān)一民（嘉賓）：我們做芯片，但我們可以找到匹配的設(shè)備廠家，而且設(shè)備和芯片是息息相關(guān)的，所以我們從芯片一直做到系統(tǒng)，再加上應(yīng)用。我們團(tuán)隊(duì)擁有芯片專家、系統(tǒng)及生物應(yīng)用的專家，所以這個(gè)方面我們做的比較好。

除了單細(xì)胞我們還可以打多細(xì)胞，即體外器官模型。美國FDA（食品藥品監(jiān)督管理局(Food and Drug Administration)的簡(jiǎn)稱）曾建議2035年以后希望不要再用動(dòng)物來做藥物篩選，那么就只能用細(xì)胞模型，我們這個(gè)技術(shù)就可以做出細(xì)胞的精準(zhǔn)模型，進(jìn)行多細(xì)胞共培養(yǎng)，形成體外模型進(jìn)行藥篩。

細(xì)胞打印是液體數(shù)字化，除了打多細(xì)胞，還可以將液體分散成很小的等號(hào)作為一個(gè)單反應(yīng)器，進(jìn)行數(shù)字檢測(cè)，無論是在免疫還是分子，我們做的都非常好，對(duì)每個(gè)單元都可以做精準(zhǔn)的檢測(cè)。

生物打印3D細(xì)胞共培養(yǎng)（圖源：傲睿科技官網(wǎng)）

另外，精準(zhǔn)醫(yī)療也是一個(gè)不錯(cuò)的應(yīng)用。比如說腫瘤，眾所周知腫瘤藥對(duì)每個(gè)人的作用效果是不一樣的，如果把腫瘤細(xì)胞在體外進(jìn)行培養(yǎng)，那么我們使用不同的藥物便能看出效果，再將藥物提供給本人使用，如此操作，高效安全。所以精準(zhǔn)醫(yī)療在臨床已經(jīng)有非常強(qiáng)的應(yīng)用。

幻實(shí)（主播）：所以是你們有了一個(gè)很底層的技術(shù)，再把它應(yīng)用到各方面，聽起來還是不簡(jiǎn)單的，因?yàn)閲鴥?nèi)的這種產(chǎn)業(yè)鏈成熟度是非常低的。

在生物醫(yī)療領(lǐng)域開拓應(yīng)用的關(guān)鍵？

關(guān)一民（嘉賓）：生物醫(yī)療領(lǐng)域，這么多年我們一直在和國內(nèi)外的伙伴緊密配合，建立生態(tài)鏈。但若無法建成生態(tài)鏈，我們就要自己負(fù)責(zé)一整套體系，這也是為什么我們?cè)谏镝t(yī)療方面，從芯片一直做到系統(tǒng)、應(yīng)用。而就打印市場(chǎng)而言，我覺得國內(nèi)的應(yīng)用市場(chǎng)比較成熟，比如做打印機(jī)，我們做到打印頭模組，就可以供整機(jī)的廠商使用。

幻實(shí)（主播）：傳統(tǒng)的合金打印就很常見。

關(guān)一民（嘉賓）：對(duì)于我們公司來說，我們的商業(yè)模式也是芯片，需要量，打印行業(yè)是一個(gè)非常大的量，我們把量做起來，同時(shí)在生物醫(yī)療把附加值和高端應(yīng)用做好。

幻實(shí)（主播）：所以就是我們?cè)诓煌氖袌?chǎng)選擇的策略是有所區(qū)別的。

關(guān)一民（嘉賓）：是的，但是這兩個(gè)市場(chǎng)可以相互支撐。

幻實(shí)（主播）：您管理這樣的一個(gè)團(tuán)隊(duì)，做這樣的商業(yè)模式，您覺得挑戰(zhàn)會(huì)在哪里？

關(guān)一民（嘉賓）：一方面是團(tuán)隊(duì)，因?yàn)槲覀冏龅漠a(chǎn)業(yè)鏈比較長(zhǎng)，在技術(shù)上我們又有多年的積累，怎么招到合適的人，怎么把團(tuán)隊(duì)配合好，這個(gè)是非常關(guān)鍵的。

另一方面是如何把芯片做成產(chǎn)品交給客戶，我們需要將產(chǎn)品與客戶需求之間的橋梁建好，這是一個(gè)需要和客戶、應(yīng)用端緊密配合、相互磨合的一個(gè)過程，這個(gè)過程可能有長(zhǎng)有短，我們已經(jīng)磨合了大概六七年，現(xiàn)在終于形成了產(chǎn)品，我覺得傲睿也相當(dāng)于步入了發(fā)展正軌。

幻實(shí)（主播）：您覺得未來您的收入構(gòu)成是芯片占比多，還是未來的服務(wù)或者設(shè)備多？

關(guān)一民（嘉賓）：未來我覺得是生物還是一個(gè)比較占大比例的應(yīng)用構(gòu)成，在三年之內(nèi)我們的生物收入大概占2/3，芯片或打印大概占1/3。

幻實(shí)（主播）：所以說一旦擁有底層技術(shù)能力的公司往下游走，將具有非常大的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。我正好也想請(qǐng)教您，這兩年合成生物學(xué)非?；鸨@個(gè)領(lǐng)域技術(shù)方向的發(fā)展演進(jìn)，對(duì)您所從事的方向會(huì)有什么樣影響，或者帶來什么變革？

關(guān)一民（嘉賓）：這也是我們現(xiàn)在正在支持客戶進(jìn)行研發(fā)的一個(gè)領(lǐng)域，因?yàn)楹铣缮飳W(xué)其實(shí)是在液體層面上進(jìn)行反應(yīng)的一個(gè)過程，我們液體數(shù)字化以非常高效的方式為合成生物學(xué)提供了支撐。

近幾年合成生物學(xué)比較熱，各大公司也有技術(shù)需求，我們也積極支持，為他們提供了底層技術(shù)。比如DNA合成，微小生物反應(yīng)器等，這些我們都有布局，并和大客戶進(jìn)行聯(lián)合研發(fā)，未來幾年我覺得這個(gè)方向會(huì)成為我們另外一條產(chǎn)品線。

幻實(shí)（主播）：你們會(huì)不會(huì)自己嘗試合成生物學(xué)方向的應(yīng)用，比如說制造人造肉。

關(guān)一民（嘉賓）：其實(shí)幾年前已經(jīng)用我們的機(jī)器試驗(yàn)過制造人造肉，但是我覺得我們還是一個(gè)以提供解決方案和底層技術(shù)為主的公司，具體的應(yīng)用我們會(huì)做一些嘗試，未來可能會(huì)有所拓展，但目前還是不會(huì)進(jìn)入。

幻實(shí)（主播）：這次新冠海外制藥的流程和邏輯，其實(shí)與國內(nèi)傳統(tǒng)的仿制藥完全不一樣，這也是一種趨勢(shì)，大家要?jiǎng)?chuàng)新生物制藥的邏輯，就需要大量的工具。

關(guān)一民（嘉賓）：研發(fā)工具是一個(gè)關(guān)鍵，現(xiàn)在大多數(shù)工具都依賴進(jìn)口，而我們的工具在國際上有非常強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)力，解決了一些自主可控的問題，而且國內(nèi)新藥研發(fā)的步伐也在加速，我認(rèn)為這是一個(gè)非常大的市場(chǎng)，我們的技術(shù)會(huì)在未來得到非常大的應(yīng)用。

傲?？萍紖⒓?023美國SLAS展會(huì)

（圖源：傲?？萍继峁?/span>

幻實(shí)（主播）：隨著國內(nèi)新的技術(shù)路線和產(chǎn)業(yè)的騰飛，具有多年技術(shù)儲(chǔ)備的傲睿終于等來了機(jī)會(huì)，最后您有沒有什么想對(duì)外呼吁和號(hào)召的？

關(guān)一民（嘉賓）：我覺得做芯片需要長(zhǎng)期的積累和艱苦的努力，傲睿科技希望能和國內(nèi)外同行一起努力，把我們智能微流控生態(tài)以及應(yīng)用做好，把智能微流控技術(shù)做大做強(qiáng)。

幻實(shí)（主播）：非常樸實(shí)的一個(gè)信念，您堅(jiān)持了30年，我非常期待看到傲睿微流控導(dǎo)入產(chǎn)業(yè)大放異彩。

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通過MEMS技術(shù)，微流控芯片能夠在固體芯片表面構(gòu)建微型生物化學(xué)分析系統(tǒng)，快速、準(zhǔn)確地實(shí)現(xiàn)對(duì)蛋白質(zhì)、核酸以及其他特定目標(biāo)對(duì)象的處理和檢測(cè)。具有高分析效率、高精確度、集成化、通量靈活化、自動(dòng)化和節(jié)能環(huán)保等優(yōu)勢(shì)。

隨著3D打印、器官集成芯片、器官仿生、藥物活性/毒性研究等產(chǎn)業(yè)的逐步發(fā)展，微流控的應(yīng)用場(chǎng)景不斷擴(kuò)展，先占據(jù)上游的微流控芯片研發(fā)企業(yè)就將占據(jù)先發(fā)優(yōu)勢(shì)。據(jù)Yole預(yù)測(cè)，到 2024 年微流控產(chǎn)品市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到173.8 億美元，微流控設(shè)備市場(chǎng)將達(dá)到 58.1 億美元。

總體來看，國內(nèi)微流控市場(chǎng)還處于起步階段，初具規(guī)?；?，《“十四五”生物經(jīng)濟(jì)發(fā)展規(guī)劃》中也明確指出將微流控納入重點(diǎn)。隨著國內(nèi)微流控行業(yè)將迎來產(chǎn)業(yè)鏈的進(jìn)一步完善，成本及產(chǎn)品量產(chǎn)問題將進(jìn)一步得到解決，微流控芯片的舞臺(tái)會(huì)更加廣闊，相信在不遠(yuǎn)的將來，標(biāo)準(zhǔn)化批量生產(chǎn)的微流控芯片能夠得到更多應(yīng)用，惠及大眾。