用創新成果為我國高端制造助力
——記北京石油化工學院化學工程學院副教授張榮月

◎ 文/周海淑

翻開現代化工研究雜志，你會發現他名列編委之中；走近全國材料與器件科學家智庫生物基及仿生材料專家委員會，你會發現他是其中的一名委員；在蘇州博進生物技術有限公司，你會發現他是公司的首席科學家；到北京博爾賽譜生物科技有限公司，你發現他是公司的研發總監。

無論是學術頭銜還是任職公司高級職稱或職務，都說明他是頗具科學技術開發和創造能力的人，是行業里具有創新精力的人。他一直從事生物制品分離純化用色譜介質的開發與應用研究，獲得聚合物層析介質開發及應用方面的國家專利10余項、榮獲省部級獎項多項，被評為“北京市組織部青年拔尖人才”。

他就是北京石油化工學院化學工程學院副教授、碩士生導師、副系主任張榮月。

大膽設想，開發成果，提升企業競爭實力

科研是一項高智力的投入和勞動。要在行業研究領域站穩腳跟，必須有開放性研究思維，敢于大膽設想，為生產企業提供急需且必要的技術支撐。

張榮月有這樣的魄力。他研發的“超大孔聚丙烯酸酯類層析介質制備技術”有效提升了國內介質生產企業所需的技術實力。這個實力來自于他扎實的化學專業求學經歷和工作經驗積累。

他在河北大學學習并取得學士學位，并在研究生院讀了高分子化學與物理專業取得碩士學位。2006年9月至2009年7月，他就讀于中國科學院化學研究所，取得分析化學博士學位。博士畢業后，他留在中國科學院過程工程研究所國家生化工程技術研究中心（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用開發研究；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結構調控及應用開發研究。其后，他到北京石油化工學院的化學工程學院任副教授、碩士生導師，主要從事大孔聚合物層析介質結構調控和表面功能化研究。2018年至今，他任學院的應用化學系副系主任。2019年11至2020年4月，他在澳門大學的中藥質量控制國家重點實驗室做訪問學者，主要從事大孔聚合物微球為載體的固定化酶開發及應用研究。這些教育背景和工作經歷，為他設想研發“超大孔聚丙烯酸酯類層析介質制備技術”奠定了技術理論與技術開發的厚實基礎。

他說，近三十年來，全球生物醫藥產業增長迅速，每年銷售額平均以25%至30%的增速高速增長。隨著生物制藥上游技術的不斷發展，我國制藥生產規模日漸擴大。僅以單克隆抗體為例，目前表達量可達30克/升，表達密度提高10倍左右。上游產能的增加給下游分離純化技術帶來了新的挑戰，層析技術作為生物制品分離純化的一種主流技術被廣泛應用，該技術常占整個制藥生產成本的60%以上，甚至個別藥品占比高達90%，該技術的核心在于層析介質（或稱為層析填料），層析介質被譽為生物制品下游分離純化的“芯片”。

傳統的層析介質多以瓊脂糖為基質，因其本身質地軟（耐壓小于0.3 MPa）、孔徑小（30～50nm）等特性，不利于生物大分子的快速傳質，尤其在疫苗、病毒顆粒等大尺寸蛋白分離純化方面，常表現出載量低、通量小的問題。針對傳統多糖基質層析介質的不足，他大擔提出開發高通量的聚合物層析介質，聚合物基質機械強度高（可耐受1MPa以上壓力）、孔徑調控范圍廣（100nm以上），更適合高通量分離純化需求。除層析介質產品需要技術更新升級外，目前我國藥企對層析介質需求量巨大，每年消耗層析介質量約為15億元人民幣，而所用層析介質主要依賴美國的思拓凡公司和德國的Merck公司，國內生物制藥常處于被動地位。

為改善這一狀況，促進高端層析介質的國產化進程，提升國產層析介質的技術競爭力，張榮月基于多年研究的大孔聚合物微球技術與蘇州博進生物技術有限公司開展產學研合作，利用原子轉移自由基聚合技術開發了超大孔聚合物微球的制備工藝，基于該技術所制備的聚合物大孔微球與國內外同類介質相比，各性能參數均表現了一定優勢，尤其在孔徑調控范圍和通量方面，突破了常規制備方法的極限值；并基于此微球基質對微球表面化學性質進行了調控，開發得到了8種系列高通量層析介質產品，分別囊括了生化分離常用的介質品種，其中包括離子交換、金屬螯合親和、Protein A親和等層析介質，較公司實施該新技術前的產品，其操作流速提高近3倍，同時能保持較高的蛋白結合載量。與公司的同類介質綜合分離效率相比提高了近40%，自2017年起開始投產，當年就取得55.4萬元銷售額，2018年銷售額達到了496.2萬元，實現了銷售額三連翻，直至2021年5月銷售額和利潤額連續幾年持續保持大幅增長。他研發的成果助力企業利用新技術開發新產品，不僅解決了生物醫藥生產遇到的“瓶頸”問題，還有效提升了企業的技術競爭力，為企業創造了高額利潤。

不斷追求，推陳出新，推進疫苗分離純化

科學技術日新月異，改變世界的速度也讓人有點瞠目結舌。即使是一個才過幾個月做過的項目，拿到當下也很有可能有了新的實現方法。張榮月在科學技術上保持清醒的認識。

他在疫苗研究上有一種追星趕月的體會。疫苗作為防治傳染病的有效手段，一直受到人們的關注。但以病毒、病毒樣顆粒為基質的疫苗在純化過程中普遍存在易失活、收率低的問題，成為該類生物制品規模化生產的技術瓶頸問題。為加快解決這類問題的步伐，張榮月在反復研究原因后，帶領團隊除與企業聯合開發之前研發的超大孔聚合物層析介質用以改善病毒傳質外，還聯合蘇州楚博生物技術有限公司、安平縣眾和過濾器材公司一起開發了病毒純化專用的聚合物層析介質，大大增強了該類介質的針對性、有效性。這種新介質具有核殼異質的特點，病毒、病毒樣顆粒等大體積目標物因本身尺寸大，而無法穿過殼層進入微球內部同時在殼層表面無吸附，由于其本身與介質無相互作用而能保持較好的結構完整性，提高了其活性收率。

他說：“該復合型層析介質實現了體積排阻與離子交換色譜雙重功能的復合，應用于禽流感病毒純化中，經過一步純化操作即可達到90%以上純度，純度高于國外進口類似介質（Capto Core 700）的純化效果。”

有專家認為，該類聚合物基質的復合層析介質目前尚屬國內外首創，與國外類似介質（原美國GE公司Capto Core 700）相比其性能參數，在機械強度、蛋白結合載量等方面均優于進口介質。但價格昂貴的Capto Core 700獨占我國層析介質市場，在病毒、病毒樣顆粒純化領域得到廣泛應用，尤其在非冠疫情期間，由于貨源緊張，其價格一度上漲100%，高達5.6萬元/升，即便如此，仍是一貨難求。

由此可見，張榮月開發出的該類復合功能型介質有望打破這一國外技術獨家壟斷局面，從已建立30升/批次中試生產工藝看，能夠初步滿足國內基因治療、細胞治療等企業生產病毒載體需求，必將增強我國生物制品技術的核心競爭力。

張榮月在產學研合作過程中，先后主持了多項國家科技課題，在國內外期刊發表該技術領域論文近40篇，獲得聚合物層析介質開發及應用方面的國家發明專利10余項。他是核心技術的主要發明者、是技術成果應用轉化的重要推動者、是產學研合作的主要執行者，其研究成果很直觀地實現了產學研合作雙方的共贏。