合成生物学的快速发展正在改变生物技术行业的产业布局。目前，合成生物技术已经广泛应用于食品、农业、医疗等多个领域。伴随我国《“十四五”生物经济发展规划》的颁布，被誉为“第三次生物科技革命”的合成生物学研究热度高涨，但当前构建合成生物系统的内在逻辑尚处于摸索阶段，整个合成生物学领域正处于发展初期，需要先进的使能技术及解决方案推动合成生物学产业快速发展。为帮助广大用户及时了解合成生物学的市场概况、解决方案及相关活动，仪器信息网本次特别邀请了深圳市西尔曼科技有限公司谈一谈他们的看法：合成生物学一直以来都是生命科学领域的一个重要分支，它通过重新设计和构建生物系统的基因组来创建新的生物功能。虽然合成生物学在实验室研究中取得了显著的进展，但要将这些理念和技术应用于产业化生产，仍然面临着一系列挑战。近年来，生物传感器分析仪作为一种关键的工具，已经开始在合成生物学产业化中崭露头角，为工艺优化和放大提供了关键的支持。合成生物学产业和市场增长迅速当前的合成生物学产业和市场发展呈现出令人兴奋和迅速增长的趋势，具有特点：1、高速增长：合成生物学产业正经历着高速增长，吸引了大量资金和人才的投入。从基础研究到产业化应用，合成生物学的范围不断扩大。2、多领域应用：合成生物学不仅在传统的生物制药领域有广泛应用，还涵盖了能源、化工、农业、环保等多个领域。这种多领域应用的特点为产业带来了更大的商机。3、创新技术：随着合成生物学技术的不断创新，包括CRISPR-Cas9等新技术的应用，生物工程领域的创新层出不穷，有助于开发出更高效、更精确的生物体系。4、商业化和产业化：合成生物学不再局限于实验室，越来越多的创业公司和大型企业涉足其中，将科研成果转化为实际产品和服务，推动了合成生物学的商业化和产业化。5、国际合作：合成生物学的发展趋势表明，国际合作和知识共享变得至关重要。合作可以加速新技术的研发和推广，促进全球合成生物学社区的共同发展。6、伦理和法规：随着合成生物学的迅速发展，涉及生命科学和生物安全的伦理和法规问题也日益受到关注。政府和国际组织正积极制定相关政策，以确保安全和伦理的合成生物学应用。随着合成生物学的发展和应用领域的增加，市场规模的增加，金融资本的涌入，越来越多的有关于生物从头合成基础研究被提上日程。这种需求对于仪器高通量、自动化的需求愈发紧迫。如DNA合成仪、PCR、高通量测序仪、生物传感器等等。合成生物学是一个不断创新的领域，涉及到许多新兴技术，如CRISPR基因编辑、合成生物学电路设计等。科学仪器制造商可以通过研发与这些新技术相关的仪器和设备来满足市场需求。科学仪器制造商可以受益于合成生物学领域对这些仪器的不断增长的需求。合成生物学的五大挑战早在合成生物学发展的第一个十年，Nature 就曾刊文指出合成生物学发展面临的五大挑战，时至今日，这些挑战仍是企业面临的研发难点。首先，仍存在大量生物元件未被清晰表征，即使进行过测试，元件性能也会因不同细胞类型、不同实验条件而改变。第二，细胞内代谢通路难以预测性设计，即使每个生物元件的功能已知，但当多个元件组合起来，仍有可能无法如预期般工作。第三，细胞内代谢系统复杂性难以处理，随着代谢通路系统越来越大，构建和检测它们的过程愈发复杂; 揭示参与反应路径的基因、开发或改善元件以控制基因表达的工作量巨大。第四，存在很多不相容的元件，一旦合成的基因回路被构建并放入细胞，其可能对宿主细胞产生预期之外的影响。第五，细胞内的分子活动容易受到随机波动、噪声影响，生长条件的变异、随机出现的基因突变都将影响细胞表现，导致“细胞工厂”的鲁棒性差。生物培养作为解决以上问题的关键技术，在合成生物学中起着至关重要的作用，它为研究人员提供了一个控制微生物或细胞繁殖生长的环境。以下是合成生物学中生物培养的作用：1、微生物和细胞的繁殖：合成生物学依赖于微生物（如大肠杆菌）和细胞（CHO细胞）来执行各种生物合成任务。生物培养提供了一个受控的环境，支持这些生物的生长和繁殖，从而为合成生物学的实验提供了基础。2、基因工程和遗传改造：在生物培养中，研究人员可以进行基因工程和遗传改造，以构建具有特定功能的微生物或细胞。这些改造包括插入、删除或修改基因，以生产所需的生物产物，如药物、酶、生物燃料等。3、代谢工程：生物培养为代谢工程提供了平台，可以调控微生物或细胞的代谢途径，以提高产物产量和质量。这在合成生物学中是非常重要的，因为它可以优化生物合成路径。4、筛选和优化：在合成生物学中，需要对大量的微生物或细胞进行筛选和优化，以找到表现最佳的生物体。生物培养系统可以在高通量条件下进行这些实验，以加速新合成路径的发现和开发。过程分析：走向工业化的捷径规模化生产是合成生物产品实现商业化的路径，工艺放大过程中的不稳定因素容易造成定向生产失效。例如摇瓶、小试培养不注重碳氮源代谢检测方法的适用性和专一性，导致工艺数据不能稳定平移到大发酵；甚至很多研究人员往往关注从0到1的成果，不关注培养过程，导致筛选的菌种不符合大规模发酵的要求。从实验室到工厂，即使是环境的微小变化都可能造成方向性的偏差，导致量产失败，无法在工厂产线中复现试验阶段的产品品质和产率等。M-100 自动化生物传感器分析仪M-2000高通量自动化生化分析仪AP-100全自动在线生化分析仪西尔曼为客户提供基于生物传感器技术的过程快速检测方法，我们的生化分析仪能够实时监测生物培养过程中的关键参数，如葡萄糖、乳酸、谷氨酰胺、谷氨酸、铵离子、钠离子、钾离子、钙离子（赖氨酸、乙醇、甲醇、木糖、蔗糖、半乳糖、甘油、胆碱、丙酮酸）、二氧化碳（PCO2）、溶氧(PO2)、pH等。这有助于科研人员及时了解培养状态，优化生产过程，确保产品质量。我们的在线pH、溶氧电极可以实时监测培养液的pH和溶氧浓度，为生物培养提供精准的环境控制，保障培养过程的稳定性和一致性。西尔曼产品涵盖生物培养领域的关键需求，包括生物培养振荡器、生物过程生化分析仪、在线pH和溶氧电极等。这些创新性产品不仅提供精准的环境控制，还通过智能数据分析提供实时信息，帮助客户优化培养过程，加速科研成果的达成和加速产品上市。我们将产品质量视为最高优先事项。从设计到制造，我们严格遵循国际标准和最佳实践，确保产品及时交付，我们对每台设备进行严格的质量控制，确保每一台仪器设备都能够在不同环境下长时间、稳定运行，为客户提供一致的优质体验。我们不断倾听客户的反馈，不断改进我们的产品和服务。通过持续的创新和改进，我们旨在为客户提供更优越的体验，帮助他们在生命科学领域取得更卓越的成就。合成生物学的未来合成生物学产业的未来前景非常令人兴奋。随着技术的不断进步，我们可以期待更多创新的产物和应用的涌现。1、生物医学应用：合成生物学将在生物医学领域发挥重要作用，包括定制药物生产、组织工程、新型疫苗和治疗方法的开发。这将有助于个性化医疗的实现，提高疾病治疗的效果。2、可持续能源和环保：合成生物学可以用于改进生物质能源的生产，包括生物燃料和生物氢气。此外，它还可以帮助降低工业污染，减少对化石燃料的依赖，有助于环境保护。3、生态恢复和保护：合成生物学可以用于恢复受损的生态系统，例如修复油污染地区的植被或净化水体中的污染物。这有助于保护环境和生物多样性。4、食品和农业：合成生物学将在食品生产和农业方面发挥作用，包括改进作物的耐逆性、提高产量、减少农药使用以及生产人工肉类和动植物蛋白。5、新材料和纳米技术：合成生物学可以用于生产新材料，如生物可降解塑料和高性能纤维。此外，它还可以支持纳米技术的发展，用于药物传递和材料制备。6、数据科学和自动化：随着合成生物学的发展，数据处理和自动化技术将变得越来越重要。这将帮助科学家更好地设计和分析生物合成路径，加速实验过程。7、教育和培训：合成生物学将成为未来科学教育和培训的重要组成部分。培养合成生物学方面的专业人才将推动该领域的发展。"合成生物学技术及应用进展"网络会议开讲啦!2023年10月10-11日，由仪器信息网举办的第一届合成生物学技术及应用进展网络会议将在线开播，合成生物学专家，合成生物学技术应用专家，前沿科学研究PI等众多嘉宾将在3i讲堂分享精彩报告。立即报名》》》详细日程：https://www.instrument.com.cn/webinar/meetings/syntheticbiology231010.html扫码直达报名页面温馨提示1) 报名后，直播前一天助教会统一审核，审核通过后，会发送参会链接给报名手机号。填写不完整或填写内容敷衍将不予审核。2) 通过审核后，会议当天您将收到短信提醒。点击短信链接，输入报名手机号，即可参会。会议联系会议内容及报告赞助仪器信息网 陈编辑：13171925519，chensh@instrument.com.cn

在线葡萄糖分析仪上市在线生化分析仪一、系统构成1.      自动取样系统1）可对对生物反应器中发酵液自动取样；10寸彩色触摸屏操作，设定取样频率和样品量。2）自动取样并恒温保藏；方便后续全面分析3）取样速度2-10 ml/min，测定样品体积0.5-5 ml；4）取样系统可高温（125 ℃，45 min）灭菌，系统可达到无菌控制要求；5）取样系统自带流加泵,可与检测系统通讯实现在线反馈控制,支持多种流加模式设定。流加泵带在线计量功能。6） 2种取样探头Filtration Probe和Dialysis Probe，标准接口适用于机械搅拌式发酵罐。7）根据客户需求，设计最合理的管路结构，完美连接样品和生化分析仪；2.      生化分析仪 （1）       核心部件采用国际一线品牌，质量可靠、稳定性有保证； （2）       完全自主研发，更低维护使用成本； （3）       可根据客户需求定制监控项目；葡萄糖、木糖、半乳糖、甘油、甲醇、氨基氮、谷氨酰胺、乳酸、谷氨酸、赖氨酸、钠、钙离子等可以随意组合。 （4）       检测原理：利用生物酶只能催化一种或一类底物的性质，将乙醇氧化酶进行固定化处理，样本中的乙醇在乙醇酶膜的作用下被催化生成过氧化氢，根据电化学的原理，过氧化氢的浓度与电压值正相关，根据标准液、缓冲液的电压值响应值来确定样本中乙醇浓度 （5）       单个样品检测时间：1分钟参数项目参数指标检测范围可以通过更换简单的通用配件对发酵液和细胞培养中的营养成分和代谢产物进行在线快速分析检测； 葡萄糖：0～50 g/L(0～5 %)谷氨酸、乳酸、赖氨酸、氨基氮检测浓度不低于10 g/L分辨率0.01 g/L系统误差＜ 2%检测时间单个样品2.5 分钟内能够获得所有测试结果，单一指标不超过20秒(不含清洗时间)定标方式自动进样方式自动数据导出支持优盘Excel形式通讯接口RJ45 、RS232、具备模拟量输出端口 （4-20 mA或0-5v DC）储存容量4000组操作方式交互式界面，触摸式防护等级设备防护等级IP54 及以上废液收集保证样品无活菌污染和排放  3.      控制系统 （1）    控制系统自主开发，可拓展性强，可以定制功能 （2）    可以自主设定取样量、取样频率 （3）    配套控制软件设置简单，可以图标或趋势图形显示数据，可提示用户进行相关维护操作，并能通过电子邮件通知警告或错误信息。也可以实现互联网远程控制 二、性能参数： （4）    1 取样器 （5）    1.1 可对对生物反应器中发酵液自动在位无菌取样，可设定取样频率； （6）    1.2 取样系统可高温（125 ℃，45 min）灭菌，取样系统可达到无菌控制要求，管路系统、取样探头重复灭菌次数不低于20次； （7）    1.3 单批发酵在OD600＞100条件下根据设定的取样频率，100 h稳定运行； （8）    1.4 取样速度2-10 ml/min，测定需要最小样品体积0.5-5 ml ； （9）    1.5 2种取样探头可选：5 L以上反应器使用Filtration Probe；5 L以下反应器使用Dialysis Probe ； （10）1.6 自动取样并恒温保藏，方便后续全面分析。 （11）1.7 取样系统自带流加泵,可与检测系统通讯实现在线反馈控制,流加泵为watson-marlow变速泵，支持多种流加模式设定。流加泵带在线计量功能。 （12）2 专用连接器 （13）2.1 取样器与生化分析仪连接器管路采用复合材料可以耐酸碱腐蚀，可以长时间清洗灭菌； （14）3 生化分析仪 （15）3.1 通过更换酶膜和电极、升级软件即可实现多参数的分析检测，可对发酵液和细胞培养中的营养成分（如葡萄糖）、代谢产物（如乳酸、谷氨酸）进行快速分析检测； （16）3.2 仪器获得采样信号好可以在2.5 min内完成检测； （17）3.3 葡萄糖检测浓度：0-50 g/L，可根据发酵液定制，测定误差≤ ± 2%； （18）3.4 谷氨酸、乳酸、赖氨酸检测浓度0-5 g/L，测定误差≤ ± 2%； （19）3.5 生化分析仪具备RS232、RJ45、模拟量输出端口（4-20 mA或0-5 vDC）等多种通讯接口可以与发酵控制系统实现通讯功能；   三、客户案例选择酶电极法检测发酵过程代谢物的原因：该单位拥有完善的检测仪器，过程检测尝试过近红外、拉曼光谱等在线仪器，发现这些光学方法需要大量的模型支撑才能有效工作，但是发酵过程是个复杂多变的动态过程，要对每个状态进行建模根本不现实。由于酶的专一性和高效性能够满足发酵过程对代谢快速准确的检测的要求。

为了得到品质优良、性能高效的产品，需要对其培养过程进行连续不间断的监测，并对在培养过程中出现的各种可能的问题加以控制和解决。而发酵过程是时变、非线性、强耦合的复杂生化过程，同时离线测量生化参数耗时长，难以及时控制发酵过程，这给实时检测培养过程中的重要生化参数带来巨大困难，因此生物传感器技术作为动物细胞培养过程关键生化参数检测不可或缺的手段，能有效克服这一不足。动发酵过程的控制优化是维系生产目标实现的关键手段，只有在线实时的对物理参数的变化、细胞代谢、营养产物的生成、目标产物浓度的变化进行监控和分析，才能有效地进培养过程的控制，达到产品优质、高效生产的目的。     一般的生物过程参数分为物理参数、物理化学参数、化学参数和生物学参数。化学参数有：底物浓度（葡萄糖、乳酸、谷氨酸、谷氨酰胺、氨、钠和钾等）、中间代谢产物浓度和产物浓度等，生物学参数有：活细胞浓度、氧吸收速率(oxygen uptake rate, our)、二氧化碳释放速率(carbon dioxide excretion rate, cer)、呼吸熵(respiratory quotient, rq)等。      目前检测培养基底物浓度的常见方法有高效液相色谱法、化学滴定、生化分析仪等方法。这些方法一般存在以下缺点，第一检测时间长，培养液成分复杂，用液相作为培养过程监控的手段耗材成本高，时间成本更高；第二，用化学滴定的方法存在特异性差，重复性差，耗费时间等缺点，第三传统的生化分析仪检测时间短，特异性强，但是对于生产和科研，培养基组分复杂，原料存在批次间不稳定等问题，背景色的干扰会导致检测结果呈非线性，重复性差、而且总体灵敏度和准确度较低，并且生化试剂寿命有次数和时间的限制，单次检测成本高昂。      西尔曼发酵过程分析仪   深圳西尔曼科技最新推出的发酵过程分析仪基于酶电极法—固定化酶膜技术，具有检测时间快（反应时间只需20秒）、昂贵的酶等生化试剂可以重复利用（酶膜寿命大于3000次）、操作简单、自动化程度高、重复性好（cv小于2%）、单次检测成本低等优势。可用于发酵过程精准控制、培养基浓度监控、培养基优化、补料策略优化、有毒有害代谢物监控等领域。m800系列仪器可选自动稀释模块，扩展了检测范围，显著降低了操作员人为造成的偏差。西尔曼科技发酵过程分析仪参数详解项目参数备注测试原理酶电极法不受样品背景色干扰电极结构铂金丝、银片杆状电极比卡片式电极耐用，抗氧化，高阻抗，寿命长耗材不做时间限制，可使用到自然失活进口仪器耗材做时间限制，到期强制停用，造成检测成本过高耗材成本固定化酶膜，可重复利用酶比色法试剂需求量大，一次性试用准确性系统误差小于1%可与液相色谱仪做相关分析，相关系数大于0.99样品重复检测支持，可设置重复检测次数设置后仪器自动重复检测检测范围0.05-100g/l需配合预稀释模块分辨率0.01g/l变异系数小于2%样品检测重复性优于酶比色法检测项目葡萄糖、乳酸、谷氨酸、赖氨酸、谷氨酰胺、乙醇、甲醇等可根据用户需求自由组合单个样品反应时间20秒单个项目检测时间45秒所有项目检测时间60秒反应池结构溢流式开放式反应池，比微流路易清洗，给酶膜提供长时间液体环境，不怕短暂停电管路材质泰克管复合材料，易清洗，易更换，不易堵塞硬件材料泵、阀、芯片、采样针等控制部件为国际大品牌样品预稀释功能可选自动进样盘标配15位自动进样盘进样方式高精度全自动进样自动标定是结果输出打印，u盘导出，数据查询通讯接口usb、rj45、rs232可与质检中心电脑相连接测样时技能要求任何人可操作，无难度测试速度高，无须预稀释样品，实际速度高达60样品／小时测量精度高，无人为误差显示屏8寸彩色触摸屏软件人机交互、类似iphone图标化设计产品设计标准医疗级设计标准样本量低至10ul人工成本检测时检测人员可从事其它工作，且无须增加岗位人员，效率很高；售后服务成本低，提供上门技术指导和安装维修，定期保养，7*24小时服务投资回报率可以优化目前人员结构，提高劳动效率，满足未来发展需要数据存储容量4000西尔曼发酵过程分析仪检测准确度验证1.m100与高效液相色谱仪的检测数据对比 本数据来源于某高校生物工程学院实验室 2.s10手动款仪器检测数据分析西尔曼发酵过程分析仪在发酵调控中的应用  将西尔曼发酵过程分析仪用于发酵调控，对比应用前后发酵液糖浓度。 未使用发酵过程分析仪之前，补料控制根据以前的经验和菲林滴定数据，糖浓度的控制呈现波浪状，忽高忽低，不稳定，发酵的环境不稳定，代谢途径自然也是在不断变化。使用发酵过程分析仪的检测数据作为发酵调控的依据，得到的糖浓度曲线非常平滑，基本可以做到恒化培养，找到最佳浓度，激活有利于效价提升的代谢途径，增产稳产就是这样简单。