玻尿酸,又名透明质酸,作为水的介质,帮助水分留在人体发挥作用。同时,它作为主要的润滑剂和保湿剂,广泛分布在眼球、关节、皮肤、脐带等人体器官内,其中婴儿脐带血中含量最高。
1934年,科学家Karl Meyer首次自牛眼
玻璃体内提取分离得到玻尿酸。此后多年间,研究人员一直从牛眼和鸡冠中提取。
1990年,在山东省生物药物研究院一间简陋的实验室里,郭学平眼前的液体发生了变化,不同于此前的液体状,而是沉淀成白色固体。
他意识到,经过无数次微生物与营养元素的组合,无数次失败,微生物发酵法生产透明质酸的实验终于成功了。
在上世纪九十年代之前,国内透明质酸主要采用动物组织提取法和大部分的进口。原材料来源最可行的就是鸡冠,但数量有限,成本较高,此外,透明质酸与动物组织中的蛋白质和其它多糖以复合体形式存在,分离纯化工艺复杂、收率低,产能十分有限。
“当时从日本进口玻尿酸,
医药级纯度较高的原料价格高达90—100万人民币一公斤。”
由于价格高昂,透明质酸仅有少量产品用于
眼科手术用黏弹剂产品中,极少应用于
化妆品生产。
在信息闭塞的八九十年代,郭学平深刻意识到透明质酸广泛的应用前景及落后的生产方法,“必须开启新思路,寻求新的生产方法和来源。”
在检索文献时,郭学平发现了日本关于发酵法的记载,当时研究所没有任何发酵的基础,早期设备非常简陋,就是一台产自日本的旧式发酵罐。做实验培养微生物,很容易染菌,一旦染菌,就相当于颗粒无收,一切都要从头再来。
克服了当时研究材料、设备、科研人员以及资金的不足,郭学平带着两个助手从小小的发酵菌种开始琢磨,从诱变、筛选、过程优化、控制技术多个方面一点点摸索——
“寻找菌种跟大海捞针一样,我们只能广撒网,寻找国内、国外一切能找的菌种库,跟人家联系购买,一株一株的筛。”仅仅这一环节,郭学平用了一年多的时间,“一年多筛选到一个高产菌株还是很幸运的。”
梅花香自苦寒来。
发酵法不仅使玻尿酸收率大幅提升,而且结束了提取法生产对于动物原料的依赖,这降低了从动物传染疾病的可能,过敏反应变得极少出现。同时也推动了透明质酸在医药领域大规模应用,并逐渐扩展至口腔科、胃肠科、耳鼻喉科、组织工程、药物载体等新的医疗应用领域。
此项研究很快被列入国家“八五”“九五”科技攻关计划,后来还获得了国家科技进步二等奖,其个人被授予了吴阶平·保罗杨森医药研究奖。
那时的郭学平还没有意识到,他所首创的透明质酸发酵技术,正在开启一场改变世界格局的行业风暴:多年后,由他担任首席科学家的
华熙生物,成为全球玻尿酸原料产销的龙头企业,立于高山之巅。
有这样一个数据:2018年,中国占据了世界医药级玻尿酸原料销量的50%,约为10吨,而华熙生物当年医药级原料销量为9.5吨,在全球的行业话语权可以想象。
医药级透明质酸代表着华熙生物的技术高度。作为一家
生物科技企业及
科创板上市企业,华熙生物之所以能做到这种“垄断级”的材料供应,是因为其技术壁垒相当稳固。
20年间,华熙生物的玻尿酸发酵产率从不足3 g/L已经发展到12-14g/L,发酵周期逐年缩短,产品质量远超过该产品的最高国际标准——欧洲药典和日本药典标准。
虽然只是“克”级别的提升,但这个指标的重要性,做玻尿酸的人却都明白,发酵产率是衡量玻尿酸产业价值的重要依据,也是玻尿酸企业非常重要的核心竞争力。
“科技没有第二,只有第一。”这也使得国际知名的玻尿酸企业“望尘莫及”。曾经,在透明质酸生产领域全球领先的日本、捷克等国家的企业纷纷在竞争中铩羽而归,甚至退出市场。
曾在全球医药级玻尿酸市场上扮演重要角色的日本企业资生堂,于2019年宣布未来三年内将退出医药级玻尿酸业务。在业内人士看来,其退出的原因,主要是迫于华熙生物的成本及品质优势。