用创新成果为我国高端制造助力——记北京石油化工学院化学工程学院副教授张荣月

◎ 文/周海淑

翻开现代化工研究杂志，你会发现他名列编委之中；走近全国材料与器件科学家智库生物基及仿生材料专家委员会，你会发现他是其中的一名委员；在苏州博进生物技术有限公司，你会发现他是公司的首席科学家；到北京博尔赛谱生物科技有限公司，你发现他是公司的研发总监。

无论是学术头衔还是任职公司高级职称或职务，都说明他是颇具科学技术开发和创造能力的人，是行业里具有创新精力的人。他一直从事生物制品分离纯化用色谱介质的开发与应用研究，获得聚合物层析介质开发及应用方面的国家专利10余项、荣获省部级奖项多项，被评为“北京市组织部青年拔尖人才”。

他就是北京石油化工学院化学工程学院副教授、硕士生导师、副系主任张荣月。

大胆设想，开发成果，提升企业竞争实力

科研是一项高智力的投入和劳动。要在行业研究领域站稳脚跟，必须有开放性研究思维，敢于大胆设想，为生产企业提供急需且必要的技术支撑。

张荣月有这样的魄力。他研发的“超大孔聚丙烯酸酯类层析介质制备技术”有效提升了国内介质生产企业所需的技术实力。这个实力来自于他扎实的化学专业求学经历和工作经验积累。

他在河北大学学习并取得学士学位，并在研究生院读了高分子化学与物理专业取得硕士学位。2006年9月至2009年7月，他就读于中国科学院化学研究所，取得分析化学博士学位。博士毕业后，他留在中国科学院过程工程研究所国家生化工程技术研究中心（北京）工作，任助理研究员，主要从事大孔聚合物微球表面功能化及应用开发研究；2012年7月至2014年11月晋升为副研究员，主要从事大孔聚合物层析介质结构调控及应用开发研究。其后，他到北京石油化工学院的化学工程学院任副教授、硕士生导师，主要从事大孔聚合物层析介质结构调控和表面功能化研究。2018年至今，他任学院的应用化学系副系主任。2019年11至2020年4月，他在澳门大学的中药质量控制国家重点实验室做访问学者，主要从事大孔聚合物微球为载体的固定化酶开发及应用研究。这些教育背景和工作经历，为他设想研发“超大孔聚丙烯酸酯类层析介质制备技术”奠定了技术理论与技术开发的厚实基础。

他说，近三十年来，全球生物医药产业增长迅速，每年销售额平均以25%至30%的增速高速增长。随着生物制药上游技术的不断发展，我国制药生产规模日渐扩大。仅以单克隆抗体为例，目前表达量可达30克/升，表达密度提高10倍左右。上游产能的增加给下游分离纯化技术带来了新的挑战，层析技术作为生物制品分离纯化的一种主流技术被广泛应用，该技术常占整个制药生产成本的60%以上，甚至个别药品占比高达90%，该技术的核心在于层析介质（或称为层析填料），层析介质被誉为生物制品下游分离纯化的“芯片”。

传统的层析介质多以琼脂糖为基质，因其本身质地软（耐压小于0.3 MPa）、孔径小（30～50nm）等特性，不利于生物大分子的快速传质，尤其在疫苗、病毒颗粒等大尺寸蛋白分离纯化方面，常表现出载量低、通量小的问题。针对传统多糖基质层析介质的不足，他大担提出开发高通量的聚合物层析介质，聚合物基质机械强度高（可耐受1MPa以上压力）、孔径调控范围广（100nm以上），更适合高通量分离纯化需求。除层析介质产品需要技术更新升级外，目前我国药企对层析介质需求量巨大，每年消耗层析介质量约为15亿元人民币，而所用层析介质主要依赖美国的思拓凡公司和德国的Merck公司，国内生物制药常处于被动地位。

为改善这一状况，促进高端层析介质的国产化进程，提升国产层析介质的技术竞争力，张荣月基于多年研究的大孔聚合物微球技术与苏州博进生物技术有限公司开展产学研合作，利用原子转移自由基聚合技术开发了超大孔聚合物微球的制备工艺，基于该技术所制备的聚合物大孔微球与国内外同类介质相比，各性能参数均表现了一定优势，尤其在孔径调控范围和通量方面，突破了常规制备方法的极限值；并基于此微球基质对微球表面化学性质进行了调控，开发得到了8种系列高通量层析介质产品，分别囊括了生化分离常用的介质品种，其中包括离子交换、金属螯合亲和、Protein A亲和等层析介质，较公司实施该新技术前的产品，其操作流速提高近3倍，同时能保持较高的蛋白结合载量。与公司的同类介质综合分离效率相比提高了近40%，自2017年起开始投产，当年就取得55.4万元销售额，2018年销售额达到了496.2万元，实现了销售额三连翻，直至2021年5月销售额和利润额连续几年持续保持大幅增长。他研发的成果助力企业利用新技术开发新产品，不仅解决了生物医药生产遇到的“瓶颈”问题，还有效提升了企业的技术竞争力，为企业创造了高额利润。

不断追求，推陈出新，推进疫苗分离纯化

科学技术日新月异，改变世界的速度也让人有点瞠目结舌。即使是一个才过几个月做过的项目，拿到当下也很有可能有了新的实现方法。张荣月在科学技术上保持清醒的认识。

他在疫苗研究上有一种追星赶月的体会。疫苗作为防治传染病的有效手段，一直受到人们的关注。但以病毒、病毒样颗粒为基质的疫苗在纯化过程中普遍存在易失活、收率低的问题，成为该类生物制品规模化生产的技术瓶颈问题。为加快解决这类问题的步伐，张荣月在反复研究原因后，带领团队除与企业联合开发之前研发的超大孔聚合物层析介质用以改善病毒传质外，还联合苏州楚博生物技术有限公司、安平县众和过滤器材公司一起开发了病毒纯化专用的聚合物层析介质，大大增强了该类介质的针对性、有效性。这种新介质具有核壳异质的特点，病毒、病毒样颗粒等大体积目标物因本身尺寸大，而无法穿过壳层进入微球内部同时在壳层表面无吸附，由于其本身与介质无相互作用而能保持较好的结构完整性，提高了其活性收率。

他说：“该复合型层析介质实现了体积排阻与离子交换色谱双重功能的复合，应用于禽流感病毒纯化中，经过一步纯化操作即可达到90%以上纯度，纯度高于国外进口类似介质（Capto Core 700）的纯化效果。”

有专家认为，该类聚合物基质的复合层析介质目前尚属国内外首创，与国外类似介质（原美国GE公司Capto Core 700）相比其性能参数，在机械强度、蛋白结合载量等方面均优于进口介质。但价格昂贵的Capto Core 700独占我国层析介质市场，在病毒、病毒样颗粒纯化领域得到广泛应用，尤其在非冠疫情期间，由于货源紧张，其价格一度上涨100%，高达5.6万元/升，即便如此，仍是一货难求。

由此可见，张荣月开发出的该类复合功能型介质有望打破这一国外技术独家垄断局面，从已建立30升/批次中试生产工艺看，能够初步满足国内基因治疗、细胞治疗等企业生产病毒载体需求，必将增强我国生物制品技术的核心竞争力。

张荣月在产学研合作过程中，先后主持了多项国家科技课题，在国内外期刊发表该技术领域论文近40篇，获得聚合物层析介质开发及应用方面的国家发明专利10余项。他是核心技术的主要发明者、是技术成果应用转化的重要推动者、是产学研合作的主要执行者，其研究成果很直观地实现了产学研合作双方的共赢。