看智能微流傳感器如何賦能數字打印、生物醫療

“微流控”技術(shù)大揭秘

幻實(shí)（主播）：本期節目邀請到了傲?？萍嫉膭?chuàng )始人關(guān)一民關(guān)博士，首先請關(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體技術(shù)來(lái)處理液體，應用于數字打印及高端生物醫療兩大方向。

傲?？萍贾悄芪⒘骺卮蛴⌒酒ú糠之a(chǎn)品）

（圖源：傲?？萍继峁?/span>

幻實(shí)（主播）：我們節目第一次談“微流控”這個(gè)方向和場(chǎng)景，所以請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用。

關(guān)一民（嘉賓）：微流控技術(shù)已經(jīng)有長(cháng)達幾十年的發(fā)展歷史，傳統的微流控是用微管道來(lái)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，做成微小的結構來(lái)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，因為液體是靠擴散發(fā)生反應，如果是微量液體的話(huà)，擴散距離比較短，所以它反應比較快，測量時(shí)間短，同時(shí)又可以節省原料用量。另一個(gè)是便攜，所以我覺(jué)得微流控技術(shù)可以應用于很多方面，但是傳統微流控技術(shù)更常應用于生物醫療。

傳統微流控技術(shù)運用到的是一個(gè)相對被動(dòng)的器件，而我們現在所使用的智能微流控技術(shù)用到的是由底層半導體和上層MEMS結構形成的一個(gè)主動(dòng)器件，而非單一的被動(dòng)處理器。

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（圖源：傲?？萍继峁?/span>

幻實(shí)（主播）：這個(gè)方向現在國內發(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)我們在美國開(kāi)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(mǎi)全部專(zhuān)利，2016年回國后沿用這個(gè)方向，在這個(gè)領(lǐng)域繼續耕耘。

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進(jìn)行推廣的。

關(guān)一民（嘉賓）：經(jīng)過(guò)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)轉化為產(chǎn)品，從0~1，1~n的過(guò)程也十分重要。

幻實(shí)（主播）：技術(shù)轉化為產(chǎn)品的過(guò)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)單的傳統替代的邏輯。

關(guān)一民（嘉賓）：所以說(shuō)現在我們是用半導體非常智能的一個(gè)方式來(lái)處理液體，進(jìn)行液體數字化，這也是改善或消除了傳統微流控的一些弱點(diǎn)。微流控技術(shù)在生物醫療、制藥、快檢方向有很多應用。

微流控技術(shù)在

工業(yè)打印、生物打印市場(chǎng)的多應用

幻實(shí)（主播）：聽(tīng)起來(lái)這個(gè)場(chǎng)景比較細分，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，我認為打印芯片是最成功的微流控產(chǎn)品，目前中國沒(méi)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）：你們在用微流控技術(shù)來(lái)控制打印的效果。

關(guān)一民（嘉賓）：對，因為打印是液體數字化，它打出來(lái)的是液滴，所以說(shuō)處理液體是智能微流控技術(shù)的起點(diǎn)。而且它是一個(gè)很大的消費市場(chǎng)，當初我們以比較成熟的技術(shù)為基礎，用液體數字化技術(shù)來(lái)做生物醫療應用，是我們率先通過(guò)工研院Fab把這個(gè)東西做出來(lái)進(jìn)行量產(chǎn)。

幻實(shí)（主播）：所以我們現在如果有想做這種打印，尤其是對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，我們現在已經(jīng)有產(chǎn)品，且與國內一些規模比較大的打印廠(chǎng)商進(jìn)行合作，在我看來(lái)，這是一個(gè)較低端且成熟的市場(chǎng)。

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

智能微流控打印芯片及部分應用

（圖源：傲?？萍继峁?/span>

幻實(shí)（主播）：你們的技術(shù)在細胞打印的應用上對其尺寸的控制能達到什么程度？

關(guān)一民（嘉賓）：我們機器的運動(dòng)精度大概兩微米左右，我認為細胞打印主要注重它的精準度和通量?jì)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(shuō)在生物打印方面我們可以打印用于抗體藥的單細胞，新藥現在80%都是抗體藥（指將免疫細胞分泌的抗體當做藥物），所以最關(guān)鍵的一個(gè)步驟是選細胞，即選擇分泌更標準、更高效抗體的細胞，然后把細胞分解出來(lái)。我們的技術(shù)用于細胞分選，在任何一個(gè)生物制藥廠(chǎng)都是必備的工具，之前都是國外進(jìn)口。

單細胞分選系統（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呢?

關(guān)一民（嘉賓）：我們做芯片，但我們可以找到匹配的設備廠(chǎng)家，而且設備和芯片是息息相關(guān)的，所以我們從芯片一直做到系統，再加上應用。我們團隊擁有芯片專(zhuān)家、系統及生物應用的專(zhuān)家，所以這個(gè)方面我們做的比較好。

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

細胞打印是液體數字化，除了打多細胞，還可以將液體分散成很小的等號作為一個(gè)單反應器，進(jìn)行數字檢測，無(wú)論是在免疫還是分子，我們做的都非常好，對每個(gè)單元都可以做精準的檢測。

生物打印3D細胞共培養（圖源：傲?？萍脊倬W(wǎng)）

另外，精準醫療也是一個(gè)不錯的應用。比如說(shuō)腫瘤，眾所周知腫瘤藥對每個(gè)人的作用效果是不一樣的，如果把腫瘤細胞在體外進(jìn)行培養，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。所以精準醫療在臨床已經(jīng)有非常強的應用。

幻實(shí)（主播）：所以是你們有了一個(gè)很底層的技術(shù)，再把它應用到各方面，聽(tīng)起來(lái)還是不簡(jiǎn)單的，因為國內的這種產(chǎn)業(yè)鏈成熟度是非常低的。

在生物醫療領(lǐng)域開(kāi)拓應用的關(guān)鍵？

關(guān)一民（嘉賓）：生物醫療領(lǐng)域，這么多年我們一直在和國內外的伙伴緊密配合，建立生態(tài)鏈。但若無(wú)法建成生態(tài)鏈，我們就要自己負責一整套體系，這也是為什么我們在生物醫療方面，從芯片一直做到系統、應用。而就打印市場(chǎng)而言，我覺(jué)得國內的應用市場(chǎng)比較成熟，比如做打印機，我們做到打印頭模組，就可以供整機的廠(chǎng)商使用。

幻實(shí)（主播）：傳統的合金打印就很常見(jiàn)。

關(guān)一民（嘉賓）：對于我們公司來(lái)說(shuō)，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(lái)，同時(shí)在生物醫療把附加值和高端應用做好。

幻實(shí)（主播）：所以就是我們在不同的市場(chǎng)選擇的策略是有所區別的。

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)團隊，做這樣的商業(yè)模式，您覺(jué)得挑戰會(huì )在哪里？

關(guān)一民（嘉賓）：一方面是團隊，因為我們做的產(chǎn)業(yè)鏈比較長(cháng)，在技術(shù)上我們又有多年的積累，怎么招到合適的人，怎么把團隊配合好，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(hù)，我們需要將產(chǎn)品與客戶(hù)需求之間的橋梁建好，這是一個(gè)需要和客戶(hù)、應用端緊密配合、相互磨合的一個(gè)過(guò)程，這個(gè)過(guò)程可能有長(cháng)有短，我們已經(jīng)磨合了大概六七年，現在終于形成了產(chǎn)品，我覺(jué)得傲睿也相當于步入了發(fā)展正軌。

幻實(shí)（主播）：您覺(jué)得未來(lái)您的收入構成是芯片占比多，還是未來(lái)的服務(wù)或者設備多？

關(guān)一民（嘉賓）：未來(lái)我覺(jué)得是生物還是一個(gè)比較占大比例的應用構成，在三年之內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(shuō)一旦擁有底層技術(shù)能力的公司往下游走，將具有非常大的競爭優(yōu)勢。我正好也想請教您，這兩年合成生物學(xué)非?；鸨?，這個(gè)領(lǐng)域技術(shù)方向的發(fā)展演進(jìn)，對您所從事的方向會(huì )有什么樣影響，或者帶來(lái)什么變革？

關(guān)一民（嘉賓）：這也是我們現在正在支持客戶(hù)進(jìn)行研發(fā)的一個(gè)領(lǐng)域，因為合成生物學(xué)其實(shí)是在液體層面上進(jìn)行反應的一個(gè)過(guò)程，我們液體數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，微小生物反應器等，這些我們都有布局，并和大客戶(hù)進(jìn)行聯(lián)合研發(fā)，未來(lái)幾年我覺(jué)得這個(gè)方向會(huì )成為我們另外一條產(chǎn)品線(xiàn)。

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

關(guān)一民（嘉賓）：其實(shí)幾年前已經(jīng)用我們的機器試驗過(guò)制造人造肉，但是我覺(jué)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，具體的應用我們會(huì )做一些嘗試，未來(lái)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)與國內傳統的仿制藥完全不一樣，這也是一種趨勢，大家要創(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，現在大多數工具都依賴(lài)進(jìn)口，而我們的工具在國際上有非常強的競爭力，解決了一些自主可控的問(wèn)題，而且國內新藥研發(fā)的步伐也在加速，我認為這是一個(gè)非常大的市場(chǎng)，我們的技術(shù)會(huì )在未來(lái)得到非常大的應用。

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(zhù)國內新的技術(shù)路線(xiàn)和產(chǎn)業(yè)的騰飛，具有多年技術(shù)儲備的傲睿終于等來(lái)了機會(huì )，最后您有沒(méi)有什么想對外呼吁和號召的？

關(guān)一民（嘉賓）：我覺(jué)得做芯片需要長(cháng)期的積累和艱苦的努力，傲?？萍枷Ｍ芎蛧鴥韧馔幸黄鹋?，把我們智能微流控生態(tài)以及應用做好，把智能微流控技術(shù)做大做強。

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

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通過(guò)MEMS技術(shù)，微流控芯片能夠在固體芯片表面構建微型生物化學(xué)分析系統，快速、準確地實(shí)現對蛋白質(zhì)、核酸以及其他特定目標對象的處理和檢測。具有高分析效率、高精確度、集成化、通量靈活化、自動(dòng)化和節能環(huán)保等優(yōu)勢。

隨著(zhù)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，微流控的應用場(chǎng)景不斷擴展，先占據上游的微流控芯片研發(fā)企業(yè)就將占據先發(fā)優(yōu)勢。據Yole預測，到 2024 年微流控產(chǎn)品市場(chǎng)規模將達到173.8 億美元，微流控設備市場(chǎng)將達到 58.1 億美元。

總體來(lái)看，國內微流控市場(chǎng)還處于起步階段，初具規?；?，《“十四五”生物經(jīng)濟發(fā)展規劃》中也明確指出將微流控納入重點(diǎn)。隨著(zhù)國內微流控行業(yè)將迎來(lái)產(chǎn)業(yè)鏈的進(jìn)一步完善，成本及產(chǎn)品量產(chǎn)問(wèn)題將進(jìn)一步得到解決，微流控芯片的舞臺會(huì )更加廣闊，相信在不遠的將來(lái)，標準化批量生產(chǎn)的微流控芯片能夠得到更多應用，惠及大眾。