啟迪園區(qū)丨經(jīng)參調(diào)查：北京中德產(chǎn)業(yè)園里這些“黑科技”是怎樣煉成的？打印
發(fā)布時(shí)間：2023-08-31來源：經(jīng)濟(jì)參考報(bào)
《經(jīng)濟(jì)參考報(bào)》推出經(jīng)參調(diào)查——
這些“黑科技”是怎樣煉成的,？
通過記者在啟迪中德產(chǎn)業(yè)園一線觀察
展現(xiàn)企業(yè)科技創(chuàng)新能力和廣闊發(fā)展?jié)摿?/p>
▲ 8月29日《經(jīng)濟(jì)參考報(bào)》報(bào)道
“超級(jí)細(xì)胞工廠”如何孕育出構(gòu)建萬物的材料,？“既柔又剛”的搖臂如何在手術(shù)臺(tái)上大顯身手,？
近年來,，越來越多掌握“黑科技”的“專精特新”企業(yè)成為中國制造的重要支撐,。數(shù)據(jù)顯示,，我國已累計(jì)培育專精特新“小巨人”企業(yè)1.2萬余家,、專精特新中小企業(yè)超9.8萬家。近期，記者走進(jìn)北京幾家掌握“黑科技”的專精特新企業(yè),，一窺他們的科技創(chuàng)新能力和廣闊發(fā)展?jié)摿Α?/p>
細(xì)胞里的工廠
一個(gè)細(xì)胞能干什么？
在北京市順義區(qū)中德產(chǎn)業(yè)園的一間實(shí)驗(yàn)室里,，科研人員把乳白色的物質(zhì)加入裝有淀粉的大型發(fā)酵罐中,。40多個(gè)小時(shí)后，發(fā)酵罐里“長”出了大量粉狀的可用于生產(chǎn)塑料薄膜的PHA（聚羥基脂肪酸酯）材料,。
3D打印玩偶,、感光衣……PHA制作而成的制品能廣泛應(yīng)用于生物材料、紡織,、農(nóng)業(yè)和醫(yī)藥等領(lǐng)域,。因?yàn)镻HA在海水和土壤中都可快速自然降解，目前這一產(chǎn)品已經(jīng)出口到美國,、歐盟等地,。
“這些乳白色的物質(zhì)是細(xì)菌菌體形成的菌落，每一個(gè)菌體都是一個(gè)‘超級(jí)細(xì)胞工廠’,?！鼻迦A大學(xué)合成與系統(tǒng)生物學(xué)中心主任陳國強(qiáng)教授告訴記者。
2003年,，陳國強(qiáng)領(lǐng)導(dǎo)的科研團(tuán)隊(duì)在中國新疆的艾丁湖發(fā)現(xiàn)了這種“神奇微生物”：它能在幾乎無水,、200克/升鹽濃度、溫差近100度的極端環(huán)境下生存,。任何其他微生物在它生長的環(huán)境下都幾乎無法存活,，因此它具有天然的“免疫力”，可在開放,、無滅菌的環(huán)境下被直接培養(yǎng),。
這種超級(jí)細(xì)胞，就成為細(xì)胞工廠的絕佳“生物底座”,。
人們生活中大量的塑料,、服飾、醫(yī)療等產(chǎn)品,，大都由傳統(tǒng)化工產(chǎn)業(yè)生產(chǎn),，不僅高耗能、耗水,，而且不易降解,，對(duì)自然不友好。用生物技術(shù)來合成人類生活所需的工業(yè)產(chǎn)品,，成為未來產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要方向,。
專家介紹，合成生物學(xué)是生物學(xué)、工程學(xué),、化學(xué)和信息技術(shù)等相互交叉融合的新興領(lǐng)域,，科學(xué)家借助基因編輯技術(shù)改造生物體，使生物體成為高效細(xì)胞微工廠,，對(duì)物質(zhì)進(jìn)行定向,、高效、大規(guī)模的加工轉(zhuǎn)化,。因此,，合成生物學(xué)被多國列入戰(zhàn)略型新興技術(shù)，被科學(xué)界稱為“第三次生物技術(shù)革命”,。如果用普通的微生物來制造高分子材料,，就必須用嚴(yán)格無菌的環(huán)境。經(jīng)過20年研究,，來自中國艾丁湖的微生物經(jīng)過20多次迭代和基因改造,，終于從實(shí)驗(yàn)室走到生產(chǎn)線，構(gòu)建出可實(shí)現(xiàn)開放,、無滅菌,、連續(xù)培養(yǎng)的超級(jí)細(xì)胞工廠平臺(tái)。
▲ 在北京微構(gòu)工場(chǎng)生物技術(shù)有限公司中試車間,，工作人員查看配料罐的工作情況
2022年,，項(xiàng)目在北京順義中德產(chǎn)業(yè)園順利投產(chǎn)，“小細(xì)菌”來到新天地,，得以產(chǎn)業(yè)化落地,。
“和傳統(tǒng)的化工生產(chǎn)線相比，我們的生產(chǎn)線顯得過于簡潔,，這恰恰是優(yōu)勢(shì),。”微構(gòu)工場(chǎng)董事長徐絢明指著背后的生產(chǎn)線向記者介紹,，因?yàn)椴挥脗鹘y(tǒng)化工產(chǎn)業(yè)的嚴(yán)格無菌,、高壓環(huán)境，對(duì)水和能源的消耗也降低50%以上,。
徐絢明介紹,，除PHA外，項(xiàng)目目前還能生產(chǎn)醫(yī)藥原料四氫嘧啶,、化合物3-羥基丙酸,、賴氨酸、淀粉酶等,。微生物從實(shí)驗(yàn)室中走出來,，成長為構(gòu)建萬物的材料，應(yīng)用到人類生活，最終又無毒無害回歸自然,。
PHA的應(yīng)用還不止于此,。目前，科學(xué)家已經(jīng)將PHA的一種產(chǎn)物——3-羥基丁酸（3HB）送上了太空,，研究開發(fā)更有效的治療骨質(zhì)疏松的藥物,。
陳國強(qiáng)教授介紹：“我們將在太空微重力環(huán)境中研究3HB的成骨作用，為研制新的預(yù)防骨質(zhì)疏松藥物,，提供可能?！?/p>
在肉眼不可見的顯微世界,，合成生物學(xué)正在改變?nèi)祟愂澜绲奈磥怼２ㄊ款D咨詢公司預(yù)測(cè),，到本世紀(jì)末,，合成生物學(xué)手段將廣泛應(yīng)用在占全球產(chǎn)出1/3以上的制造業(yè)。
中國科學(xué)界和企業(yè)也在行動(dòng),。今年,，由清華、北大等8所國內(nèi)高校,、研究院所的16個(gè)研究團(tuán)隊(duì)與16家合成生物產(chǎn)業(yè)鏈上下游企業(yè)聯(lián)合發(fā)起的“合成生物技術(shù)與智能生物制造創(chuàng)新聯(lián)盟”在北京成立,，將在這場(chǎng)科技革命中踏浪弄潮。
手術(shù)臺(tái)上的搖臂
患者手術(shù)路徑被輸入“大腦”后,，機(jī)器人通過一個(gè)小切口將器械置入患者體內(nèi),，精準(zhǔn)避開患者的血管、神經(jīng),，運(yùn)動(dòng)到指定位置后打孔,。一臺(tái)醫(yī)療機(jī)器人就這樣輔助醫(yī)生完成骨科手術(shù)，誤差可達(dá)微米級(jí),，精準(zhǔn)和微創(chuàng)大大降低了患者的痛苦,。
過去的機(jī)器人很“剛”，能搬能抬,，能抓能握,；現(xiàn)在的機(jī)器人更“柔”，剝蛋殼,、打針,、縫合傷口等精細(xì)活兒都不在話下。這些靈巧聰明的機(jī)器人是怎樣生產(chǎn)出來的,？記者在北京市順義區(qū)中德產(chǎn)業(yè)園的一家機(jī)器人工廠找到了答案,。
醫(yī)療專用機(jī)械臂是手術(shù)機(jī)器人的核心零部件，直接決定手術(shù)機(jī)器人的操控精度和穩(wěn)定性。完成一個(gè)靈敏的機(jī)械臂并非易事,。巴掌大小的關(guān)鍵零部件精密排布著編碼器,、減速機(jī)和電路，這是機(jī)械臂成形的最小組件,。不同規(guī)格的關(guān)節(jié)組成了機(jī)械臂的肩膀,、手肘和手腕，再通過數(shù)據(jù)線和電路連接在一起,，做成手臂的造型,。
醫(yī)療機(jī)器人完成高精度作業(yè)的奧秘之一，就在于“手臂”定位準(zhǔn)確,、操控穩(wěn)定,、運(yùn)動(dòng)靈巧。
“各關(guān)節(jié)由獨(dú)立的一體化關(guān)節(jié)單獨(dú)驅(qū)動(dòng),，配合高度靈敏的力矩傳感器和機(jī)器視覺,，在自研驅(qū)動(dòng)算法控制下，機(jī)器人操作系統(tǒng)與外部設(shè)備協(xié)同,，最終實(shí)現(xiàn)‘手腦眼’協(xié)同,。”公司副總經(jīng)理陳尉介紹,，當(dāng)前其自研的力矩傳感器靈敏程度,，相當(dāng)于“感知一只蚊子落在手臂上的力道”。
擁有靈活敏捷的“手臂”和“身體”還不夠,，一臺(tái)足夠智能的機(jī)器人必須具備聰慧的“大腦”,。
基于10多年的技術(shù)沉淀，思靈機(jī)器人集機(jī)器人操作系統(tǒng),、多模態(tài)感知,、運(yùn)動(dòng)控制等核心技術(shù)于一身，已有100多項(xiàng)專利傍身,，基本實(shí)現(xiàn)核心技術(shù)自研,。
基于此，思靈機(jī)器人已參與了多項(xiàng)骨科手術(shù),、神經(jīng)外科手術(shù),、腔鏡手術(shù)，并將基礎(chǔ)研究延伸至腦機(jī)接口應(yīng)用領(lǐng)域,。
“以前做完脊柱手術(shù)患者要10多天才能下床,，現(xiàn)在經(jīng)過微創(chuàng)手術(shù)一天就能下床，術(shù)后只留下幾個(gè)口徑數(shù)毫米的小孔,，減少了術(shù)后并發(fā)癥的發(fā)生,?！标愇颈硎荆检`已與多家醫(yī)院,、高校合作完成多項(xiàng)動(dòng)物實(shí)驗(yàn)及臨床手術(shù),。
目前，越來越智能的機(jī)器人廣泛應(yīng)用到骨科,、神經(jīng)外科,、康復(fù)科等，膠囊內(nèi)鏡機(jī)器人,、采血機(jī)器人,、護(hù)理機(jī)器人等成為醫(yī)生的“得力助手”。
前瞻產(chǎn)業(yè)研究院的報(bào)告顯示,，2017年至2021年,，我國醫(yī)療機(jī)器人的市場(chǎng)規(guī)模增速均在20%以上。初步測(cè)算,，2022年我國醫(yī)療機(jī)器人市場(chǎng)規(guī)模近百億元。
這些機(jī)器人還為工業(yè),、農(nóng)業(yè),、教育及服務(wù)等生產(chǎn)生活提供服務(wù)。在思靈機(jī)器人服務(wù)的一個(gè)現(xiàn)代化智能制造工廠,，一臺(tái)臺(tái)智能機(jī)器人在生產(chǎn)線上完成產(chǎn)品的組裝,、檢測(cè)，這些產(chǎn)品以每小時(shí)數(shù)百臺(tái)的速度下線,，且滿足產(chǎn)品良品率達(dá)到至少99.5%的要求,，生產(chǎn)線基本實(shí)現(xiàn)無人化。
創(chuàng)新技術(shù)不斷迭代,，數(shù)字化應(yīng)用場(chǎng)景需求更多元,，政策環(huán)境驅(qū)動(dòng)為我國醫(yī)療機(jī)器人快速發(fā)展提供了廣闊空間。2020年以來,，廣東,、河北、上海,、浙江等多地出臺(tái)政策支持外骨骼機(jī)器人產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,；北京、上海等地將手術(shù)機(jī)器人納入醫(yī)保范疇,。
微構(gòu)工場(chǎng),、思靈機(jī)器人等企業(yè)是北京中德產(chǎn)業(yè)園高質(zhì)量發(fā)展的縮影。近年來,，在國家發(fā)展改革委,、北京市和順義區(qū)的整體推動(dòng)下,，北京中德產(chǎn)業(yè)園立足新階段，貫徹新理念,，構(gòu)建新格局,，全力打造成為北京國際科技創(chuàng)新中心建設(shè)的重要平臺(tái)，以產(chǎn)業(yè)資源,、市場(chǎng)金融,、配套服務(wù)為支撐，服務(wù)園區(qū)企業(yè)科技創(chuàng)新和成果轉(zhuǎn)化,，讓更多中小企業(yè)走向市場(chǎng),。
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