中科院过程工程研究所学科专业介绍

化学工程 化学工艺学  生物化工学 应用化学 工业催化学 环境工程学 材料学

生物化工学位点（ 081703 ）

该学科点设在生化工程国家重点实验室和国家生化工程技术研究中心（北京），是我国开展生物化工研究、培养人才的基地。生物化工是生物技术和化学工程学科的交叉，是新型的前沿领域之一，其任务是把生命科学的发现转化为实际的产品或转化为规模化过程和系统，以满足社会的需要。随着生命科学中基因组、蛋白组、生物信息学的迅速发展，生物技术上游（如基因工程、细胞工程、抗体工程、干细胞工程等）不断推出实验室新产品和新应用。生物化工作为生物技术下游，承担产品和过程的放大技术与产业化研究，实现经济、高效和高质量，是生物技术的出口。生化工程国家重点实验室与国家生化工程技术研究中心（北京）相互协作，形成一个生物产品制备、应用和开发的基地。学科点的研究主要包括以下领域。

1 、生物催化反应理论与应用

生化反应过程是制备生化产品的两大过程之一。本实验室以化学工程理论积累和创新为基础，致力于生化反应器的多样化、大型化和专业化。主要探索：

● 气液固三相流态化理论在生化反应器放大上的应用 ;

● 生物反应复杂系统的多尺度研究 ;

● 周期振荡理论在固态生物反应器放大上的应用 ;

● 代谢调控分析及在大型生化反应过程中的应用。

2 、生物分离的界面现象与应用

生化分离是制备生化产品的主要过程，涉及多个单元操作和多种生物分子特性，不仅决定产品的收率，而且决定产品质量，特别是对生物大分子如蛋白质，在分离提纯中要保证三维结构不受破坏，不能使用化工中已经成熟的蒸馏、萃取手段，因此有必要根据生物分子的特性，进行生化分离新概念、新技术和新过程的研究。为此，本实验室主要从界面现象入手，以蛋白质、疫苗和天然产物为重点，进行以下探索：

● 膜分离过程的界面现象和动力学 ;

● 层析过程的界面现象和动力学

● 生物大分子重折叠和复性 ;

● 天然产物分离纯化的新技术、新方法

3 、生物介质和剂型工程

生物介质和剂型在近年来受到极大的重视。生物介质既包括生物培养和生物反应用的各种载体，也包括分离纯化生物产品的各种微球层析填料，还包括高通量筛选和分析某种样品和组分的试剂材料。生物剂型是生物产品的应用形式，通常包括各种药物制剂，具有控制释放或者延缓释放的功能，对于提高生物药的有效性非常重要，被认为是决定产品质量的最关键技术之一。生物介质和剂型工程以生物技术产品为背景，综合物理、化学、生物学、材料学和工程学的基本知识，针对目标产物分子，进行介质骨架、结构、功能的优化设计，将所研制的介质应用于各种生物过程，解决生物反应、生物分离、生物分析和生物给药中的关键问题，进行一下探索：

● 高效生物反应介质的研制 ;

● 高效生物分离介质的研制 ;

● 长效基因工程药物的研制 ;

● 高效疫苗制剂的研制

● 药物控释微囊的研制

4 、生物过程的集成优化

这部分的研究强调理论与实际的结合，将上述 1 － 3 研究的创新与实际过程联系起来，对具体目标产物制备过程进行整体集成优化，使理论有用武之地，解决生物技术中的重大和关键问题，主要涉及以下 4 个领域：

生物高技术医药领域： 开发创新性的生物医药过程技术，提高基因工程蛋白质药物和动植物天然产物药物的纯度和收率，设计合理的生物反应和生物分离过程，保证产品质量，降低过程成本。

生物介质与材料领域： 研究细胞培养和蛋白质及天然产物分离纯化用的介质，包括各种微载体、天然多糖微球、合成高分子微球、医用微胶囊和药物缓释系统，发展生物化学和生物医学关键材料。

资源和能源领域： 用生物加工技术通过大规模过程集成，使农业、林业及其它可再生资源得以利用，在食品、饲料、农药、保健品、食品添加剂、液体及气体燃料、空间生命支持系统等方面开发新的加工过程。

环境治理领域： 用洁净的生物加工工艺可取代传统的有污染的生产工艺，通过环境生物技术消除污染，用生物修复技术使被污染的环境复原。

目前正在进行的主要科研课题有：

● 动植物细胞规模培养生产药用活性组分

● 木质纤维素生物转化及综合利用

● 人工血液代用品

● 基因工程疫苗和蛋白质分离纯化过程集成

● 高纯度生物碱和皂甙类天然产物的制备

● 蛋白质修饰的技术平台

● 生物药物控释载体和分离介质

● 生物能源和生物化学品工程

本实验室的最终目标通过科技创新，建立具有我国特色的生化工程理论体系，应用于传统生物技术产品的过程优化和现代生物技术产品的开发，为我国生物技术的产业化、现代化和高经济效益化作出贡献。