科创中国

行业领域

生物与新医药技术

需求背景

为进一步促进医药行业的绿色可持续发展、解决日益严重的环境问题，“绿色化学12原则”被制药界广泛推崇。其中，生物酶催化技术是实现绿色化学的最佳解决方案之一，与传统化学合成相比具有诸多优势：生物酶催化避免使用有毒催化剂，可以使反应在温和条件下进行，产生较少的副产物和三废，有效缩短合成路线，提供更高的催化效率和立体选择性，实现低成本、高质量生产。生物酶催化技术作为绿色化学的重要组成部分，已成为现代生物学和化学交叉领域里最活跃的研究领域之一，许多生物转化工艺已经广泛应用于重磅药物及药物关键中间体的生产中。特别是基于现代基因工程技术领域的突破，酶的适应性和稳定性得以显著提升。在解决制药行业环境问题过程中，有多种生物催化剂可用于药物和药物中间体的合成，本项目需求是通过生物酶催化技术生产NMN。

需解决的主要技术难题

生物酶催化技术在NMN（烟酰胺单核苷酸）生产中的应用主要面临以下技术难题：

1、生物酶的筛选和优化：在NMN的生产过程中，需要使用特定的生物酶来催化反应。然而，这些生物酶可能不是天然存在的，而是需要经过筛选和优化才能用于生产。这需要对生物酶的来源、性质和活性进行深入的研究和优化，以确保其适用于大规模生产。

2、生物酶的稳定性：生物酶在生产过程中可能会受到多种因素的影响，如温度、pH值、离子强度等，这些因素可能会影响生物酶的活性和稳定性。因此，需要研究生物酶的稳定性及其影响因素，以延长生物酶的使用寿命。

3、生物酶的活性：生物酶的活性是影响NMN生产效率和质量的关键因素。然而，生物酶的活性可能受到多种因素的影响，如底物浓度、反应条件、抑制剂等。因此，需要研究生物酶的活性及其影响因素，以提高生产效率和质量。

4、生物酶的纯化和复性：在NMN的生产过程中，需要使用高纯度的生物酶。然而，生物酶的纯化和复性是一个复杂的过程，需要克服许多技术难题，如蛋白质变性、聚集和失活等问题。因此，需要研究生物酶的纯化和复性技术，以提高生物酶的纯度和活性。

5、生物酶的反应机制：生物酶的反应机制是理解其催化反应的关键因素。然而，生物酶的反应机制可能比较复杂，需要深入研究。只有深入了解生物酶的反应机制，才能更好地控制反应过程，提高生产效率和质量。

期望实现的主要技术目标

通过生物酶催化平台的建设达到以下三个预期目标：

1、可以实现科研技术的创新，酶的选择和开发是一个技术难度高、涉及交叉学科领学较多的课题，开发出一个新酶不管是在技术上还是在带动行业发展上都是一种创新。可以打造生物酶研发平台。

2、酶需要通过生物发酵在生产上规模化，必然涉及发酵平台的建设、技术壁垒的攻克，可以在生产上建设发酵平台。

3、酶规模生产解决后，如何让酶有效的与化学合成相结合，得到我们的目标产品。在工艺技术上、生产装备上进行攻关，打造酶催化平台。

需求解析

解析单位：“科创中国”北斗卫星导航创新技术产业化与国际合作产业科技服务团（中国卫星导航定位协会） 解析时间：2023-11-08

蒋俊

重庆大学

教授

综合评价

物酶催化技术在NMN（尼克酸单核苷酸）生产的应用技术需求综合评价通常包括以下几个方面： 产率与纯度： 生物酶催化技术的一个主要目标是提高NMN的产率，同时保持产品的高纯度。高产率和高纯度是衡量生产效率和产品质量的重要指标。 底物利用率： 评估底物（通常为辅酶A）的利用率，高底物利用率可以降低生产成本，并减少废物产生。 酶的选择与稳定性： 选择具有高催化活性和稳定性的酶，以确保长时间的稳定生产过程。酶的耐受性，尤其是在特定温度和pH条件下的稳定性，对生产过程的持续性至关重要。 反应条件的控制： 精确控制反应条件，包括温度、pH、底物浓度和酶的浓度等，以确保酶催化反应的高效进行。良好的反应条件控制可以提高产率和产品纯度。 酶的固定化技术： 开发酶的固定化技术，提高酶的稳定性和重复使用性，减少酶的损失，降低生产成本。 生产过程的可持续性： 考虑生产过程的可持续性，包括原料的可持续供应、能源利用效率、废物处理等。可持续性是现代生产过程的关键考虑因素。 安全性与环保性： 生产过程中需要考虑酶的来源和制备过程的安全性，同时也需要关注废物处理的环保性，确保生产过程符合相关法规和标准。

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