院士观点 | 钱旭红：“超限制造”赋能医药及器械创制

编者按

今天5月30日，是第七个全国科技工作者日。让我们共同培育创新文化，弘扬科学家精神，为建设科技强国、实现高水平科技自立自强汇聚磅礴力量。华东师大上海国际首席技术官学院在中国工程院院士、华东师范大学校长钱旭红的领导下创立，为华东师范大学的实体教学科研机构。学院致力于“通过人和技术的协同转化实现科技的社会价值”，秉持“创新改变世界”的核心价值观，开拓交叉学科建设，创立本、硕、博协同发展的科技商学学科体系。

在今年第六届中国药品监管科学大会（2023）上，中国工程院院士、华东师范大学校长钱旭红作主旨报告，以“超限制造的微纳器件及制程与医药械产业发展”为题讲解了超限制造技术对制药工业、新药研发以及医疗器械创新的意义。现特在今年全国科技工作者日转发，鼓励广大科技工作者勇于创新突破，实现高水平科技自强自立。

“超限制造”是由我国率先提出的前沿概念，指的是通过追求制造和研发过程中的微缩化、集成化，以实现安全、高效、绿色、智能。其基本原理是利用超快激光（高功率飞秒或皮秒脉冲激光）技术对透明材料进行三维内雕，对不透明材料进行微米尺度或纳米尺度的外部精刻，进而创造精度达微纳米尺度的三维核心器件或装备。

“超限制造”通过在材料、工艺、精度等领域进行突破，最终实现微纳精密制造、个性化定制与产业化规模化，可应用于不同场景。探索“超限制造”在生物医药、医疗器械研发与生产等领域的应用，研发并制造“芯片上工厂”和“掌上工厂”，能够使相关产业突破原有的制造极限，进而推动产业形态的重大变革。

在生产领域，通过“超限制造”研发的微纳化工器件，将极大改变工厂外观与形态，可进一步提升化工制药、生物制药等流程工业的安全性与效率及质量，降低能耗、“三废”，极大地压缩占地面积和空间，便于智能化控制。以工厂萃取环节为例，通过超快激光加工的萃取芯片不仅极大缩减了萃取流程，将过去的几十个小时乃至几天的萃取环节压缩到了以秒计时，还可以极大地节省工厂占地面积。同时，产品转化率也可以得到进一步提升。不仅如此，“超限制造”还可参与到化工制药的反应、分离、混合、萃取、结晶、乳化的全流程中，实现全流程的变革。

“超限制造”赋能新药研发，结合人工智能等新一代信息技术，“超限制造”可以极大提升药物研发效率。模式生物新药筛选微芯片是“超限制造”的重要应用之一，基于超快激光加工的斑马鱼幼苗胶囊技术，可以极大简化大规模在体筛选操作流通，无需人工包埋、方向调节及重复加样，在高倍显微镜可以透过高度透明的玻璃直接观察到斑马鱼幼苗大脑的钙离子闪烁，进而捕捉实验药剂与脑神经信号之间的关联。基于幼苗胶囊技术，实验室内每天可以产生百万级的数据，通过人工智能分析，能够加速药物筛选流程，大大降低药物筛选耗用量，实现真正的高通量药物筛选。“超限制造”还可应用在仿生器官芯片及集成上，模拟心脑血管与皮肤，用于不同类型的实验检测。

此外，“超限制造”在高端医疗器领域应用场景广阔。围绕精密医疗器械对金属材料微纳加工的要求，我国还自主构建了高性能“超限制造”多功能精刻技术平台，可以协助企业突破零部件精密加工技术瓶颈。目前该技术平台已经掌握了金属微型材、异型材的精密切割、钻孔及表面微纳处理等多功能精刻加工能力，在一些植入性医疗器械、微小型制氧机上展现出了良好的应用效果。

2021年9月29日，国家发改委会同上海市联合发布的《上海市建设具有全球影响力的科技创新中心“十四五”规划》中，“超限制造”被列为拟强化突破的15项战略前沿技术之一，重点突破化工、制药、医疗器械等领域的制造极限。通过进一步地研究与应用，“超限制造”将在微纳尺度通过大规模微缩集成，颠覆性地改变传统产业的宏观形态，助力中国制造在国际上走向引领地位。

转载来源：中国食品药品网

华东师范大学工程管理硕士MEM专业学位点于2021年正式设立，由华东师大实体教学科研机构上海国际首席技术官学院负责招生和培养。学院聚焦人工智能、集成电路、生物医药和若干战略性新兴产业，培养面向未来的首席技术官和科技型战略企业家。

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