随着航天技术与生物技术的发展,太空生物制药正得到越来越多的重视和运用。在《2021中国的航天》白皮书中,太空生物制药被列为需要培育发展的太空经济新业态之一。它不仅在科学研究上具有独特优势,也蕴藏着巨大的经济价值,成为全球太空科技发展的前沿领域。
生物制药是指以生物体为原料或借助生物过程,生产出药用天然活性物质。研究发现,构成人体的许多物质也是很好的药物。比如,广为人知的胰岛素和各种抗体就属于蛋白质药,此外还有核酸、维生素、多肽等各类生物药。2020年全球医药市场规模约为1.3万亿美元,其中生物类制剂和药物超过3300亿美元。2021年国际十大生物技术药物的全球销售额达到711亿美元。由于具有微量、高效、智能等优点,生物制药正成为医药行业的热门分支。
那么太空生物制药有什么不一样呢?研制智能高效的生物质药,离不开对生物材料的分子结构和相互作用原理的洞察。然而,蛋白质等生物材料分子量大、结构复杂、分子易变性失活,加上外部环境重力或浮力的干扰,提纯过程变得格外困难,体外溶液中分子相互作用的模式与体内实际情况也相去甚远。以胰岛素分子为例,它包含了784个原子,而水分子仅有3个原子,生物材料的复杂性可见一斑。而在太空环境中,失重、空间辐射、昼夜节律变换等特点,正在创造人们认知事物的特殊环境。
在太空,由于生物大分子的姿态和分布不再受浮力对流和重力沉降的影响,生物大分子可以更加舒展,更充分地结合。在失重的环境下,生物分子“同类相聚”,杂质能被更充分地过滤,形成纯度更高、排列更整齐的高质量晶体。太空中出现的分子结合方式也可能产生有别于地面的新晶体,有助于新药的研发。纳米大小的均匀晶体还可以做成口服胶囊,使人们免受注射之苦。