人類社會每一次大的技術進步往往是來自于對微觀世界有了更深入的理解和掌控。

以微米或納米度量的微球，是生物制藥、體外診斷等領域不可或缺的核心基礎材料，有著極大的制備和應用難度，曾被《科技日報》列為35項“卡脖子”關鍵核心技術領域之一，也在生物和藥物領域獲得越來越多的關注。

傳統(tǒng)的微球制備以釜式反應為主，將原料和試劑投入反應釜中，通過控制轉速、溫度和反應時間，以獲得目標微球產(chǎn)物，整個過程是在一個宏觀的反應環(huán)境下進行的。這種制備方式相對簡單，經(jīng)過多年發(fā)展已進入成熟的商業(yè)化應用階段。但微球制備是微觀層面的反應，將成球過程放大來看，往往伴隨著復雜的物理剪切和化學合成，宏觀的釜式反應無法精確調(diào)控這樣的微觀過程。

近年來，伴隨著行業(yè)的發(fā)展，微球進入了越來越多的細分領域和賽道，需求端對微球性能和制備工藝提出了更高的要求，釜式反應這一微球制備技術1.0愈來愈難以滿足產(chǎn)業(yè)需求，也就催生出了新的制備技術。

以中科森輝馬光輝院士團隊為代表的膜乳化技術受到的關注最多，通過壓力將原料從膜孔擠出形成微球，一定程度上改善了微球的粒徑分布，但膜本身性能和產(chǎn)能的問題限制了其產(chǎn)業(yè)化腳步。全球范圍內(nèi)如日本SPG、英國Micropore等上述公司牢牢掌握著上游膜材供應。這一技術又被稱為微球制備技術2.0。

與此同時，一種新的微球制備技術在學術界廣泛流行，其在復雜結構、高均一性微球制備和操控方面可謂獨步江湖。這種技術有一個響亮的名字——微流控，我們稱之為微球制備技術3.0。

微流控的早期概念可以追溯到19世紀70年代采用光刻技術在硅片上制作的氣相色譜儀，而后又發(fā)展為微流控毛細管電泳儀和微反應器等。微流控的重要特征之一是微尺度環(huán)境下具有獨特的流體性質，如層流和液滴等。借助這些獨特的流體現(xiàn)象，微流控可以實現(xiàn)一系列常規(guī)方法所難以完成的微加工和微操作，因此受到無數(shù)科學家的青睞。

盡管微流控作為一種技術在微球制備方面具備顯著優(yōu)勢，但在產(chǎn)業(yè)界卻很少被關注到。其中最大的問題在于微流控制備微球的產(chǎn)能問題。單個通道的微流控芯片每小時的微球生成量不超過500μl，這一通量能夠滿足科研需求，但卻無法滿足動輒幾千上萬升的工業(yè)化場景。解決這一難題，需要從通量上下功夫。而這就是阿卡索生物一直在做的事情。

全球首款千級通道微流控芯片，突破高集成度瓶頸，打造微流控平臺型生產(chǎn)工具

阿卡索生物成立于2021年5月，公司創(chuàng)始團隊是三個年輕人，有著相同的標簽，【清華大學】【八字班】。

在創(chuàng)立阿卡索之前，通過一次偶然的機會，團隊接觸到微球產(chǎn)品，看到了單分散微球的商業(yè)價值。憑借出色的專業(yè)判斷，他們敏銳地意識到，如果能有一種平臺化的制備技術，能同時解決微球制備過程中微觀控制和宏觀量產(chǎn)這一矛盾，無疑將具備巨大的商業(yè)價值。

很快他們就將目光投向了微流控技術，并找到了有著多年微流控放大研究經(jīng)驗的華東理工大學張莉教授合作，開始共同開發(fā)超高通量微流控芯片。彼時，張莉教授已成功研發(fā)出八十通道數(shù)的高通量微流控芯片，如何向更高通量、更高集成度芯片進發(fā)，諸多的工程和技術問題擺在團隊的面前。

首先，如何在一塊芯片上實現(xiàn)海量微球發(fā)生器的高度集成，需要建立一套數(shù)學模型，以便通道內(nèi)的流阻分布能滿足海量微球發(fā)生器的流量/流速保持一致。

其次，需要構建特殊的管路和微球發(fā)生器，包括流道分布、管路尺寸和結構、微球發(fā)生器結構及涂層方案。

此外，相較于微流控檢測芯片，作為微球制備平臺，對芯片材質的選擇和加工提出了更高的要求。一般的PDMS材質因無法耐受高溫和有機溶劑只能被淘汰，團隊選擇了更高強度的玻璃材質。而這無疑又帶來了芯片刻蝕和鍵合上的巨大挑戰(zhàn)。

這里面涉及到物理、材料、化學、結構等多個學科的專業(yè)知識，是一項復雜的跨學科工程實踐。最終，經(jīng)過不懈努力，阿卡索生物克服重重難關，終于成功實現(xiàn)了國內(nèi)首個工業(yè)級高性能微流控生產(chǎn)平臺，掌握了從芯片設計到加工制造的全套工程能力，于今年8月成功推出全球首款千級通道微流控芯片，并基于此順利實現(xiàn)高均一微球的量產(chǎn)制備，真正意義上實現(xiàn)一套方案同時兼顧“單分散”和“工業(yè)級產(chǎn)能”。

公司總經(jīng)理蔣濤提到：“阿卡索生物超高通量微流控芯片技術的實現(xiàn)具有重大的歷史意義，真正解決了微流控產(chǎn)業(yè)化應用的技術瓶頸，構建了微流控從學術界到產(chǎn)業(yè)界的橋梁。并且這一技術屬于平臺型技術，能夠適配多種微球體系，解鎖多種微球應用場景?！?/p>

談到公司愿景，蔣濤提到，“希望公司能憑借在超高通量微流控技術的突破和積累，構建一種生命科學新工具，給整個行業(yè)帶來一些影響和變革?！?/p>

聚焦高均一性、單分散，

發(fā)力三大高潛力細分市場

基于高性能微球的規(guī)?；苽淠芰?，阿卡索生物已在純化填料、藥物緩釋、醫(yī)美微球等多個細分品類，形成基于流動化學的連續(xù)相生產(chǎn)能力，實現(xiàn)產(chǎn)能的規(guī)?；嵘?。

● 色譜填料

在生物醫(yī)藥領域，分離純化作為核心生產(chǎn)環(huán)節(jié)，直接決定了藥品的純度和質量，也是主要生產(chǎn)成本所在。單克隆抗體生產(chǎn)中，下游分離純化環(huán)節(jié)成本即占據(jù)整個生產(chǎn)成本的65%以上。

色譜/層析技術幾乎是生物制藥分離純化的唯一手段，高純度、高活性的生物制品制造基本都依賴于色譜/層析分離技術?；诖耍V填料是決定藥物分離純化效率和產(chǎn)品質量的關鍵因素。

目前，我國用于生物大分子藥物或有機小分子藥物分離純化的色譜填料/層析介質微球等核心材料基本依賴進口，可替代進口產(chǎn)品的高性能國產(chǎn)化微球材料具有巨大市場潛力。據(jù)市場數(shù)據(jù)推算，2020年中國色譜填料市場規(guī)模為7~10億美元，即50~70億人民幣，未來還將持續(xù)增長。

在色譜填料領域，阿卡索生物致力于提供單分散填料解決方案?！肮緦⒅鞔颦傊擒浤z填料，通過高均一性、單分散這一特點建立差異化競爭優(yōu)勢。同時結合微流控平臺技術優(yōu)勢，同步布局軟硬膠管線，集中少量SKU，形成品牌效應?！笆Y濤說。

● 藥物緩釋

微球緩釋制劑是目前適用范圍最寬，作用周期最長的長效注射劑。微球將藥物包埋或吸附在聚合物分子的表面，通過皮下或肌肉注射進入體內(nèi)后，通過載體表面快速釋放、藥物擴散、聚合物溶蝕降解等方式實現(xiàn)藥物緩慢釋放，大大延長藥物的半衰期。

據(jù)頭豹研究院數(shù)據(jù)，2019-2021年中國微球緩釋制劑行業(yè)市場規(guī)模由47億元增長到65億元。未來，伴隨著多個原研藥專利過期，本土企業(yè)將加緊布局微球緩釋制劑領域，中國微球緩釋制劑市場規(guī)模將呈現(xiàn)快速增長趨勢。預計2024年中國微球緩釋制劑行業(yè)市場規(guī)模將增長至116億元。

阿卡索生物的微球緩釋制劑最大的優(yōu)勢首先是粒徑均一，通過調(diào)節(jié)連續(xù)相和分散相流速，精確控制微球粒徑，CV值可做到＜5%，單分散性好。其次是高包封率、藥物損耗低，獨立成球，包封率>98%。

制備均一、高包封率、緩釋均勻的微球緩釋制劑是各大研發(fā)藥企的核心訴求，阿卡索生物希望與主流微球緩釋制劑研發(fā)藥企合作研發(fā)，提供CDMO服務，助力更多微球緩釋制劑上市。

● 醫(yī)美微球

在醫(yī)美領域，童顏針的核心成分為聚左旋乳酸（PLLA）微球，注射進入人體之后可與人體相融，可以分解吸收，并且通過分解出來的乳酸刺激人體膠原纖維合成，增加組織容量、改善皮膚紋理、達到抗衰、緊致的作用。

相較于玻尿酸，童顏針的填充是依靠身體自身細胞，因此效果更加自然持久。效果最佳的PLLA微球粒徑應控制在20~50μm 之間，并保證大小和均一的穩(wěn)定性。

據(jù)興業(yè)證券數(shù)據(jù)，2021年下半年童顏針才開始合規(guī)銷售，預計未來2年翻倍增長，2025年將達到約20億元的市場規(guī)模，2040年超百億，CAGR近30%。

當前，制備均一、高安全性的PLLA 微球存在技術壁壘，阿卡索生物有機會通過原料供應或其他合作形式，與具備下游能力的廠家達成合作。

阿卡索生物希望通過自主研發(fā)的超高通量微流控芯片技術，去解鎖更多的應用場景，實現(xiàn)真正意義上的工業(yè)化生產(chǎn)應用。希望可以加強外部合作，利用創(chuàng)新的高性能微球制備工藝，在藥物微球、醫(yī)美微球領域，與CDMO公司和對高性能微球有興趣的伙伴一起，往產(chǎn)品方向做進一步延伸。

立足于未來，阿卡索生物將對超高通量微流控芯片進行進一步拓展，一是在尺度維度上的拓展，實現(xiàn)微觀介觀全尺度覆蓋。二是芯片深度的拓展，致力于更高的集成度，以解鎖更多的工業(yè)化場景。三是研發(fā)更多的生物、化學制備、發(fā)酵與合成體系，解鎖更多應用場景。

“目前在國內(nèi)，微流控用于檢測是非常多的，但是還沒有出現(xiàn)將其用于智能制造的頭部企業(yè)。未來，我們希望能夠成為國內(nèi)乃至國際上將微流控用于智能制造的領軍企業(yè)。”蔣濤說。

審核編輯 ：李倩