生物工藝開發(fā)是生物制藥、工業(yè)發(fā)酵、合成生物學(xué)等領(lǐng)域的核心技術(shù)環(huán)節(jié)，其目標(biāo)是通過優(yōu)化細(xì)胞培養(yǎng)、產(chǎn)物合成、分離純化等流程，實(shí)現(xiàn)生物制品的高效、穩(wěn)定生產(chǎn)。傳統(tǒng)研發(fā)模式依賴人工操作，但隨著生物技術(shù)復(fù)雜性與產(chǎn)業(yè)規(guī)模的提升，重復(fù)性任務(wù)逐漸成為效率與質(zhì)量的瓶頸。智能檢測系統(tǒng)的引入，正推動(dòng)生物工藝向自動(dòng)化、數(shù)字化、智能化方向進(jìn)化，不僅解放科研人員的創(chuàng)造力，更通過數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)重構(gòu)生產(chǎn)力模式。這一變革與質(zhì)量源于設(shè)計(jì)（QbD）理念深度契合，強(qiáng)調(diào)通過科學(xué)設(shè)計(jì)與動(dòng)態(tài)控制實(shí)現(xiàn)工藝穩(wěn)定性和合規(guī)性。

傳統(tǒng)生物工藝開發(fā)痛點(diǎn)
       在生物制藥、工業(yè)發(fā)酵、合成生物學(xué)等領(lǐng)域，傳統(tǒng)生物工藝開發(fā)與生產(chǎn)中普遍存在的以下核心問題，其根源在于標(biāo)準(zhǔn)化缺失與實(shí)時(shí)反饋機(jī)制薄弱。


 
       生物工藝開發(fā)過程引入智能化設(shè)備可自動(dòng)化檢測分析，可降低人工操作誤差，同時(shí)通過實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)決策，縮短工藝開發(fā)周期。

提效策略：引入集成化智能分析模塊
智能化分析模塊通過高度集成自動(dòng)化硬件、智能化軟件及數(shù)據(jù)平臺(tái)的先進(jìn)技術(shù)，在生物工藝開發(fā)中的通過標(biāo)準(zhǔn)化執(zhí)行與數(shù)據(jù)閉環(huán)重構(gòu)傳統(tǒng)模式。其必要性體現(xiàn)在：
操作精度提升：自動(dòng)化模塊（如移液、離心）的重復(fù)精度可達(dá)微升級(jí)，遠(yuǎn)超人工極限，消除人工操作誤差。
實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)控制：集成傳感器與機(jī)器學(xué)習(xí)算法，實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵參數(shù)（如細(xì)胞密度、代謝物濃度）的持續(xù)監(jiān)測與自適應(yīng)調(diào)節(jié)。
數(shù)據(jù)整合與合規(guī)性：云端平臺(tái)存儲(chǔ)全生命周期數(shù)據(jù)，支持可追溯性分析并符合GMP與21 CFR Part 11規(guī)范。

 
智能化分析模塊通過數(shù)字孿生技術(shù)構(gòu)建工藝模型，預(yù)測細(xì)胞生長動(dòng)力學(xué)與代謝通量，將工藝開發(fā)從經(jīng)驗(yàn)主導(dǎo)轉(zhuǎn)向模型驅(qū)動(dòng)。

生物工藝開發(fā)提效實(shí)踐
由上海浚真生命科學(xué)有限公司研發(fā)的在線自動(dòng)采樣系統(tǒng)（External automatic sampler，EAS），該系統(tǒng)通過連接外部設(shè)備該系統(tǒng)通過連接外部設(shè)備（如: 賽多利斯 Amber250）與CytScop®Pro智能細(xì)胞計(jì)數(shù)儀自動(dòng)完成細(xì)胞活率分析。

流程簡單化與智能化
EAS在線自動(dòng)采樣后，樣本通過密閉管路傳輸至CytScop®智能細(xì)胞計(jì)數(shù)儀，觸發(fā)檢測流程，避免污染風(fēng)險(xiǎn)；系統(tǒng)可進(jìn)行細(xì)胞樣本自動(dòng)采樣，樣品稀釋和系統(tǒng)清洗，實(shí)現(xiàn)細(xì)胞樣本的濃度，活率，直徑等檢測，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)細(xì)胞生長狀態(tài)的自動(dòng)化監(jiān)測。

 
在線自動(dòng)取樣系統(tǒng)：EAS系統(tǒng)通過2.5mL高精度注射泵與十通閥實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)采樣、稀釋及管路清洗，液路采用耐腐蝕Peek材質(zhì)，兼容復(fù)雜培養(yǎng)基。
 
CytScop®智能細(xì)胞計(jì)數(shù)儀：配備微流控芯片與雙熒光寬場成像系統(tǒng)，包埋臺(tái)盼藍(lán)（TB）與AO/PI染料，結(jié)合基于卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（CNN）的AI 算法，快速完成細(xì)胞濃度、活率及形態(tài)分析。
 
數(shù)據(jù)一致性與誤差控制
實(shí)驗(yàn)《EAS在線自動(dòng)采樣系統(tǒng)的性能評(píng)價(jià)》結(jié)果表明，EAS在線自動(dòng)采樣與人工采樣結(jié)果一致且穩(wěn)定，相對(duì)誤差在5%以內(nèi)，兩種采樣方式測量結(jié)果沒有顯著性差異。EAS采樣自動(dòng)稀釋的線性回歸分析結(jié)果顯示，R²>0.9998，說明EAS采樣自動(dòng)稀釋測量結(jié)果具有非常好的準(zhǔn)確性；自動(dòng)稀釋在與手動(dòng)稀釋樣本相比，測量結(jié)果沒有顯著性差異，結(jié)果一致性高。
    動(dòng)態(tài)監(jiān)測與實(shí)時(shí)控制
智能化系統(tǒng)定時(shí)或事件觸發(fā)采樣（如代謝物閾值），在細(xì)胞指數(shù)生長期自動(dòng)提高頻率，捕捉代謝拐點(diǎn)并優(yōu)化補(bǔ)料策略。
合規(guī)性與可追溯性
符合ALCOA+原則，操作記錄、設(shè)備狀態(tài)等數(shù)據(jù)與檢測結(jié)果關(guān)聯(lián)存儲(chǔ)，支持全程溯源與審計(jì)追蹤。
     
未來，隨著微流控芯片、自主機(jī)器學(xué)習(xí)與數(shù)字孿生技術(shù)等技術(shù)的不斷創(chuàng)新與深度融合，生物工藝將向全流程自主決策的模式進(jìn)化，這一轉(zhuǎn)型將不僅提升工藝預(yù)測性，更推動(dòng)生物制造行業(yè)在合規(guī)性、成本控制與創(chuàng)新速度上實(shí)現(xiàn)突破，最終賦能高質(zhì)量生物制品的全球化供給。