看智能微流傳感器如何賦能數字打印、生物醫療

“微流控”技術大揭秘

幻實（主播）：本期節目邀請到了傲睿科技的創始人關一民關博士，首先請關博士和我們分享一下目前傲?？萍季劢鼓膫€領域，從事什么方向？

關一民（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來處理液體，應用于數字打印及高端生物醫療兩大方向。

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（圖源：傲?？萍继峁?/span>

幻實（主播）：我們節目第一次談“微流控”這個方向和場景，所以請您解釋一下什么是微流控技術，為什么它在很多方向都有廣泛的應用。

關一民（嘉賓）：微流控技術已經有長達幾十年的發展歷史，傳統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，做成微小的結構來處理微量的液體。

如此處理微量液體有兩個好處，一是速度快，因為液體是靠擴散發生反應，如果是微量液體的話，擴散距離比較短，所以它反應比較快，測量時間短，同時又可以節省原料用量。另一個是便攜，所以我覺得微流控技術可以應用于很多方面，但是傳統微流控技術更常應用于生物醫療。

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

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（圖源：傲睿科技提供）

幻實（主播）：這個方向現在國內發展的情況怎么樣，做的人多嗎？

關一民（嘉賓）：這個技術我們在美國開始研究，到目前為止已經研發十幾年了，智能微流控技術這個概念是由我們率先提出。在我回國之前已購買全部專利，2016年回國后沿用這個方向，在這個領域繼續耕耘。

幻實（主播）：所以智能微流控技術是關博士您帶回國并在國內進行推廣的。

關一民（嘉賓）：經過多年積累，我們公司已經形成了產品，技術固然重要，但是技術轉化為產品，從0~1，1~n的過程也十分重要。

幻實（主播）：技術轉化為產品的過程肯定不容易，新的技術要磨合新的場景，這不止是簡單的傳統替代的邏輯。

關一民（嘉賓）：所以說現在我們是用半導體非常智能的一個方式來處理液體，進行液體數字化，這也是改善或消除了傳統微流控的一些弱點。微流控技術在生物醫療、制藥、快檢方向有很多應用。

微流控技術在

工業打印、生物打印市場的多應用

幻實（主播）：聽起來這個場景比較細分，你們的盈利能否支撐你們的研發投入？

關一民（嘉賓）：我們面向低高端兩個大的市場打造不同的產品。一是打印芯片領域，二是生物醫療領域。2008年之前MEMS有個很有名的產品——打印芯片，我認為打印芯片是最成功的微流控產品，目前中國沒有國產打印芯片，我們是第一個將國產打印芯片量產的公司。

幻實（主播）：你們在用微流控技術來控制打印的效果。

關一民（嘉賓）：對，因為打印是液體數字化，它打出來的是液滴，所以說處理液體是智能微流控技術的起點。而且它是一個很大的消費市場，當初我們以比較成熟的技術為基礎，用液體數字化技術來做生物醫療應用，是我們率先通過工研院Fab把這個東西做出來進行量產。

幻實（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，你們就可以提供產品。

關一民（嘉賓）：是的，我們現在已經有產品，且與國內一些規模比較大的打印廠商進行合作，在我看來，這是一個較低端且成熟的市場。

另外一個市場是高端生物醫療領域，我們利用微流控技術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（主播）：你們的技術在細胞打印的應用上對其尺寸的控制能達到什么程度？

關一民（嘉賓）：我們機器的運動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兩方面，在這兩方面我們芯片都處于比較領先的水平，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），所以最關鍵的一個步驟是選細胞，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。我們的技術用于細胞分選，在任何一個生物制藥廠都是必備的工具，之前都是國外進口。

單細胞分選系統（圖源：傲?？萍脊倬W）

幻實（主播）：你們是出售芯片還是分選機呢?

關一民（嘉賓）：我們做芯片，但我們可以找到匹配的設備廠家，而且設備和芯片是息息相關的，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家、系統及生物應用的專家，所以這個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)的簡稱）曾建議2035年以后希望不要再用動物來做藥物篩選，那么就只能用細胞模型，我們這個技術就可以做出細胞的精準模型，進行多細胞共培養，形成體外模型進行藥篩。

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單反應器，進行數字檢測，無論是在免疫還是分子，我們做的都非常好，對每個單元都可以做精準的檢測。

生物打印3D細胞共培養（圖源：傲睿科技官網）

另外，精準醫療也是一個不錯的應用。比如說腫瘤，眾所周知腫瘤藥對每個人的作用效果是不一樣的，如果把腫瘤細胞在體外進行培養，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有非常強的應用。

幻實（主播）：所以是你們有了一個很底層的技術，再把它應用到各方面，聽起來還是不簡單的，因為國內的這種產業鏈成熟度是非常低的。

在生物醫療領域開拓應用的關鍵？

關一民（嘉賓）：生物醫療領域，這么多年我們一直在和國內外的伙伴緊密配合，建立生態鏈。但若無法建成生態鏈，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。而就打印市場而言，我覺得國內的應用市場比較成熟，比如做打印機，我們做到打印頭模組，就可以供整機的廠商使用。

幻實（主播）：傳統的合金打印就很常見。

關一民（嘉賓）：對于我們公司來說，我們的商業模式也是芯片，需要量，打印行業是一個非常大的量，我們把量做起來，同時在生物醫療把附加值和高端應用做好。

幻實（主播）：所以就是我們在不同的市場選擇的策略是有所區別的。

關一民（嘉賓）：是的，但是這兩個市場可以相互支撐。

幻實（主播）：您管理這樣的一個團隊，做這樣的商業模式，您覺得挑戰會在哪里？

關一民（嘉賓）：一方面是團隊，因為我們做的產業鏈比較長，在技術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，這個是非常關鍵的。

另一方面是如何把芯片做成產品交給客戶，我們需要將產品與客戶需求之間的橋梁建好，這是一個需要和客戶、應用端緊密配合、相互磨合的一個過程，這個過程可能有長有短，我們已經磨合了大概六七年，現在終于形成了產品，我覺得傲睿也相當于步入了發展正軌。

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

關一民（嘉賓）：未來我覺得是生物還是一個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（主播）：所以說一旦擁有底層技術能力的公司往下游走，將具有非常大的競爭優勢。我正好也想請教您，這兩年合成生物學非?；鸨?，這個領域技術方向的發展演進，對您所從事的方向會有什么樣影響，或者帶來什么變革？

關一民（嘉賓）：這也是我們現在正在支持客戶進行研發的一個領域，因為合成生物學其實是在液體層面上進行反應的一個過程，我們液體數字化以非常高效的方式為合成生物學提供了支撐。

近幾年合成生物學比較熱，各大公司也有技術需求，我們也積極支持，為他們提供了底層技術。比如DNA合成，微小生物反應器等，這些我們都有布局，并和大客戶進行聯合研發，未來幾年我覺得這個方向會成為我們另外一條產品線。

幻實（主播）：你們會不會自己嘗試合成生物學方向的應用，比如說制造人造肉。

關一民（嘉賓）：其實幾年前已經用我們的機器試驗過制造人造肉，但是我覺得我們還是一個以提供解決方案和底層技術為主的公司，具體的應用我們會做一些嘗試，未來可能會有所拓展，但目前還是不會進入。

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

關一民（嘉賓）：研發工具是一個關鍵，現在大多數工具都依賴進口，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題，而且國內新藥研發的步伐也在加速，我認為這是一個非常大的市場，我們的技術會在未來得到非常大的應用。

傲?？萍紖⒓?023美國SLAS展會

（圖源：傲?？萍继峁?/span>

幻實（主播）：隨著國內新的技術路線和產業的騰飛，具有多年技術儲備的傲睿終于等來了機會，最后您有沒有什么想對外呼吁和號召的？

關一民（嘉賓）：我覺得做芯片需要長期的積累和艱苦的努力，傲睿科技希望能和國內外同行一起努力，把我們智能微流控生態以及應用做好，把智能微流控技術做大做強。

幻實（主播）：非常樸實的一個信念，您堅持了30年，我非常期待看到傲睿微流控導入產業大放異彩。

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通過MEMS技術，微流控芯片能夠在固體芯片表面構建微型生物化學分析系統，快速、準確地實現對蛋白質、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、自動化和節能環保等優勢。

隨著3D打印、器官集成芯片、器官仿生、藥物活性/毒性研究等產業的逐步發展，微流控的應用場景不斷擴展，先占據上游的微流控芯片研發企業就將占據先發優勢。據Yole預測，到 2024 年微流控產品市場規模將達到173.8 億美元，微流控設備市場將達到 58.1 億美元。

總體來看，國內微流控市場還處于起步階段，初具規模化，《“十四五”生物經濟發展規劃》中也明確指出將微流控納入重點。隨著國內微流控行業將迎來產業鏈的進一步完善，成本及產品量產問題將進一步得到解決，微流控芯片的舞臺會更加廣闊，相信在不遠的將來，標準化批量生產的微流控芯片能夠得到更多應用，惠及大眾。