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揭秘全球最大新冠疫苗“兵工厂”

发布时间:2021-07-20  来源:新华网-科技日报  字体大小[ ]

  有人曾怀疑,中国选择灭活疫苗的技术路线错了。因为灭活疫苗需要海量培养病毒,不可能快速扩产,难以挡住新冠疫情。中国人却将这个不可能变成了可能。刚刚建成投产的全球最大新冠灭活疫苗生产车间年产能达到30亿剂。

  原标题:揭秘全球最大新冠疫苗“兵工厂”

新冠疫苗生产车间 受访者供图

  有人曾怀疑,中国选择灭活疫苗的技术路线错了。因为灭活疫苗需要海量培养病毒,不可能快速扩产,难以挡住新冠疫情。

  中国人却将这个不可能变成了可能。刚刚建成投产的全球最大新冠灭活疫苗生产车间年产能达到30亿剂。

  “特殊区域,请尽快撤离。”

  在北京大兴,一块3600平方米的土地上发生了翻天覆地的变化——

  只用几十天,325根桩打下去,4层楼建起来,周边的安保设备一旦探测到有无关人员靠近,便会警示劝离。

  这里是国药集团新冠灭活疫苗生产的三期车间。它是目前全球产能最大的新冠疫苗生产车间,也是全球最大的生物安全等级人用疫苗生产车间。国药集团董事长刘敬桢称它为全球最大新冠疫苗“兵工厂”。

  在我国企业加快疫苗产能产量建设的基础上,7月16日,国务院新闻办公室发布消息:我国新冠疫苗年产能达到50亿剂。

  据国药集团中国生物董事长杨晓明介绍,他们的三期车间,新冠疫苗年产能可以达到30亿剂。

  这样安全等级高、生产规模大的车间,在一年多以前还没有出现在人类的历史中。

  甚至,很多人认为它不可能出现。

  半年多以前,媒体还在问中国疾控中心主任高福院士:为什么西方不做新冠灭活疫苗?高福客观地回答:生产灭活疫苗的企业需要达到生物安全三级防护(P3)标准,中国是把做实验用的P3实验室转化为可以生产疫苗的环境,其中解决了很多生物安全问题,西方没有,所以没走灭活疫苗这条线。

  西方没有,中国如何有?科技日报记者日前走进车间,寻找答案。

  替代进口

  “过去我们连这个反应器的一个把手也造不出来。”

  进口的40升篮式反应器此时正存放在中国生物博物馆里,无声昭示着那段依赖进口的日子。过去这个反应器的一个把手我国也难以仿造出来。

  而现在,在新冠疫苗最大“兵工厂”的核心区域——三楼的车间里,数十个国产的300升篮式反应器内,优选出来的新冠病毒疫苗株正在优渥的环境中旺盛生长。

  把它比作病毒的“育婴箱”并不为过,数十个仪表严密监控着内部的温度、湿度、二氧化碳浓度等,在调控内环境的同时,几十个阀门还要保障病毒绝不泄漏。

  截至目前,这里的年轻人创造了百余罐无事故的生产纪录,这个纪录仍将被不断刷新。在每一批疫苗生产之前,整个生产工艺都会进行高标准的再调试,确保任何一个阀门、管线、仪表处于最佳状态。

  如果把阀门作为看守病毒的“第一道门”,那反应器脚下的黄线和与黄线联动的“机器人”守卫则是“第二道门”。

  “一滴菌液也会被立即探测到,这条黄颜色的线是由特殊材质做成,一滴液体即可触动报警,旁边的小机器会立即喷出泡腾式的杀毒液体,周围几米内的病毒都会失活。” 国药集团中国生物北京生物制品研究所(以下简称北生所)总经理王辉说。

  看守病毒的“第三道门”,便是整个高生物等级生产车间的密闭性和负压环境。

  自循环是这个车间最大的特点。饲养病毒的“羊群”是一种人工培养的细胞,它在整个车间的第四层楼完成饲养,由管道跨楼层抵达病毒的培养反应器中,即国产300升篮式反应器,病毒培养完成后,直接从反应器由密闭管道转入灭菌罐中完成灭菌。除了在超P3的环境中,生产人员对新冠病毒的培养情况进行检测时能接触到病毒,几乎所有流程中,病毒都是在密闭的自循环系统中。

  三道防线,确保新冠病毒高浓度培养万无一失,其安全性通过了6个部委联合进行的生物安全检查。整个过程由国产设施设备实现了超高的自动化,生产车间几乎实现了无人工厂模式。

  从一个把手都做不出来到整个新冠疫苗生产车间替代进口,如何做到?

  杨晓明说,这不是新冠疫情开始才做的事。

  2015年,世界卫生组织(WTO)要求各国应引入并接种至少一剂次脊髓灰质炎灭活疫苗以在全世界消灭脊髓灰质炎。彼时,中国的脊髓灰质炎灭活疫苗仍然依赖进口。

  “脊髓灰质炎灭活疫苗我们不会做的时候,进口一支要400块钱,最后通过谈判,政府采购降到200块钱,一分也不再多降了。”杨晓明说,这样的价格,在我们国家也只有北上广深这些发达地区的地方政府能够采购。

  以脊髓灰质炎灭活疫苗为契机,国药集团中国生物开始打磨包括生产工艺、生产设备在内的全产业链条。这是一个推动整个行业高质量发展转型的过程。国药集团中国生物和上游企业一起从阀门、罐型、自动化器件开始推动整个产业链替代进口。

  中国生物研究院工作人员介绍,“例如用于疫苗纯化的介质,过去两家国际大企业市场占有率非常高,我们会为国产替代品进行性能的评价和建议。”这样慢慢地,国产产品不断优化,其市场认可度和占有率得到提升。

  一点一点打磨、一个环节一个环节替代,在脊髓灰质炎灭活疫苗的研发过程中,我国的灭活疫苗生产链条有了高质量发展的雏形。

  2017年,国药集团中国生物的脊髓灰质炎疫苗获批上市,并且获得了WTO的认证。“国家定价35块钱,进口疫苗一下子就降到了38块钱。38块也没有竞争力,因为我们的国产苗质量和它一样,而且是WTO认可的。”杨晓明说,这样的练兵不仅是在产品上替代进口,更重要的是带动上下游一起高质量发展,为新冠疫苗工艺国产化、设备国产化、车间国产化打下了完善的产业基础。

  自主创新

  “灭活技术是个老技术,哪有什么创新?”“当然有。”

  “灭活技术是个老技术,哪有什么创新?”“当然有。”解释这个问题时,杨晓明会对着新冠病毒的电镜照片讲一个“光头”的故事。

  新冠病毒是圆的,活的时候带着皇冠,灭活次数多了,表面皇冠就掉光了,成了光头。

  新的灭活工艺,一步灭活,让它的皇冠还闪闪亮,却没有了毒性。

  一步灭活不仅让病毒避免成为“光头”,还大大增加了生产工艺的效率。

  凭什么老技术好几步才能实现的“灭活”,新技术一步就能达到效果?什么样的灭活剂能够实现一步灭活?什么样的灭活条件能让病毒“死透”,确保安全性?这些需要创新。

  一步灭活的病毒疫苗,“皇冠”比较全,将激发体内的多重抗体,学术上称之为疫苗的广谱性。

  广谱性有什么好处?在病毒变异时显现出来了。正如钟南山院士在接受媒体采访时所说,目前国产常用疫苗对德尔塔变异株有效,大家应该打。

  研究表明,灭活疫苗对新冠病毒的阿尔法毒株、贝塔毒株、德尔塔毒株均有效果。

  疫苗的研发解决了安全、有效的问题,仍未完成作为疫苗的使命。我国14亿人口,70%的人完成两剂注射才能形成有效免疫屏障;国际上,仍有很多发展中国家缺乏疫苗。

  供应量跟上来才是实现可及性的关键。

  “现在用的300升篮式反应器里,有我们的高密度细胞培养专利技术,它相当于5000升传统反应器。”杨晓明说。

  内里“乾坤”是一个能够让培养密度提高10—20倍的新型载体,它让原本散居生活的病毒住上“新楼房”,在蜂窝结构中不觉得拥挤而且快速生长。

  这项原始创新,是三期车间能够实现年产30亿剂的关键,将大大缓解全球新冠疫苗短缺的问题。

  此外,在疫苗株稳定性、有效成分纯化等方面,新冠疫苗生产车间中使用的都是最新的技术,以确保疫苗株不变异、有效成分纯度高。

  除了生产工艺创新,整个生物安全生产车间也是极具创新性的。

  在疫苗车间内部,所有系统都必须形成完整的闭环,这对施工技术和部件提出了不小的挑战。“面对前所未有的挑战,要突破常规、勇于创新,不折不扣,全力以赴,攻坚克难。” 承建方负责人中国电子系统工程第四建设有限公司(以下简称中电四公司)董事长万铜良在项目启动仪式上为工程建设定下基调。

  “生产过程用的高温气体需要由独立密闭的系统供给。” 中电四公司项目负责人华北总部副总经理葛怀建介绍,这样的管道必须耐受高温高压,对于国产管材提出了很大挑战。

  为了构筑生物安全等级的车间环境,任何一个零部件都必须做到密不透风。其中,管道穿墙时的密不透风是最难的一环。

  “一般的工程,会给墙体做一个包边然后打上胶,让管道和墙体之间严丝合缝。”葛怀建说,但在这个工程中,管道不仅多,而且高温管道也多,最要命的是,国产的工程件承受不了130℃以上的高温。

  “进口工程件使用的一些材料目前国内没有,它能够做到受热胀冷缩的影响很小。”葛怀建说,材料问题一时解决不了,可以从工艺创新上弥补。

  建设者们通过给管道穿“隔热服”的方法,让关键工程件不直接接触高温气体,弥补了国产件高温不耐受的短板,不折不扣地达到生物安全等级的密闭要求。

  为了让“蓝图”以最快速度、最严标准变成现实,技术工艺的创新贯穿在建设整个过程中,建设者们以“没有条件创造条件”的创新精神争分夺秒、不眠不休实现生产车间建设的高标准、严要求、早投产。

  唯一信念

  从病毒的阴霾下解放全人类,为了人民的健康。

  “从来没有接过这样的工程。”1987年出生的葛怀建是做过十几年工程的,2020年2月,项目团队遇到了一个从合同金额上看似乎不太起眼的工程。

  正好过年,项目人员都是跨区域调来的,密集召开的沟通会、公司动用的部门、资源都超过了合同额对应的级别——这些让项目成员意识到这次工程不一般。集团高层的重视程度传递出来的态度是,肯定要干,而且要成。

  一定要成的原因,施工方项目团队是从与刘敬桢几次现场指导交流后体会到的:疫苗是人类战疫的关键“弹药”,已经研发出来了,而现在就缺自己正在建设的这个一期车间。

  “刘敬桢董事长说过这样一句话,他说这是为了从病毒的阴霾下解放全人类,为了人民的健康。”一年多过去了,葛怀建对长他20岁的老党员刘敬桢的这句话记忆犹新。

  这样一个信念,支撑双方的团队不眠不休地完成了新冠灭活疫苗生产车间的一期、二期、分包车间的建设工程,创下一个个工程速度、工程难度、工程质量的奇迹。

  一期车间年产量1亿剂、二期车间产量达到10亿剂,分包车间为两个车间完成分包任务。一切任务似乎就要圆满地完成了。但谁也没想到这几个进度紧、要求高的工程还只是个开头。

  又到一年春节。2021年大年初二,葛怀建被邀请到北生所项目总工的办公室聚一聚。吃着饭,总工董建春对他说,“要开启三期建设,而且只有旁边那块地。你们能不能干?”

  就这样,葛怀建的春节假期泡汤了,而董建春的假期想必从没开始过。

  “三期和前两期都不一样,前两期是改造,第三期是新建,要求6月底之前完成生物安全检查。”葛怀建说。

  只有4个月,不仅要建好一栋楼,还要安装好复杂的设备、水电气管道、配置好过滤设备……

  这个时间几乎是把常态时间压缩十倍。

  举个例子,根据住建部《建筑安装工程工期定额》,15000平方米风管制作安装工程定额工期为290天,而三期工程至少要安装30000平方米风管,只有几个周的安装时间。

  “没有想过能不能完成,因为必须要完成。”葛怀建说,这个信念在一期工程时就从老党员那里“复刻”过来了。

  压力大到没时间考虑压力,只有按目标日期倒排工期立下“军令状”,党员干部带头上,一步一步推进。

  项目团队的压力总是会被巧妙地转变成干劲,因为刘敬桢几乎每隔一天都会来现场和中电四公司的建设团队聊聊工程进度,当场解决很多实际问题。

  除了老党员的表率和关心,让不眠不休的工程师们更有动力的是工程对于人才的培养。“一二三期工程培养出来的新来大学生,出去的时候都是一把好手。”葛怀建说,这些关键时候顶得住的党员和年轻人在一次次非常的项目中被锻炼出来。

  创造历史

  新冠疫苗最大“兵工厂”占地多大?长60米、宽60米。

  如果说工期紧是建设所有新冠疫苗生产车间的共性,用彻夜不眠就可以克服过去,那么最大“兵工厂”还有一个难度堪比登天的个性——空间小。

  一个年产能30亿剂的新冠疫苗生产车间应该有多大?

  或许人们会想象出成片的厂房,但新冠疫苗最大“兵工厂”的占地只是一个长60米、宽60米的正方形。

  用葛怀建的话说,这里窄得施展不开一个塔吊,旁边建筑物的玻璃连廊更是让所有在半空中的钢筋铁骨们要小心翼翼。

  盖大楼不能用塔吊,怎么办?打地基,第一根灌注桩打下去就遇到地下的流沙,怎么办?上面钢结构在吊装,下面土建部分还要施工,安不安全?三万平方米的风管一截一截长得太像,张冠李戴又怎么办……

  三期工程的困难超乎想象,而且一个接着一个。

  怎么办?火神山、雷神山医院建设、雄安新区建设时无惧困难的中国精神、中国力量、中国担当是制胜法宝。建设者们相信办法总比困难多——

  塔吊用不上,两台履带吊与几十台汽车吊组联合作业,最繁忙的时候,一面墙60米的距离内有9台吊车不间断同时吊装;灌注桩有设计冗余,和设计者再优化一下方案,避开流沙;立体作业,安全是第一位的,用人海战术,每一条作业线都安排上安全员,确保安全;给每一截风管贴上二维码,施工人员扫一扫就知道所有的信息,照着安装,实现了零返工……

  现代建筑的高新科技更是在最关键的核心区建设时大显神威。

  “普通疫苗车间关注的是洁净度,新冠疫苗生物安全生产车间关注洁净度和生物安全。两者最大的区别就是车间的气密性。为保证核心区里边的风管测试一次通过,我们创造性地通过数字模拟软件的方式模拟了房间可能存在的漏点及问题,在施工前解决,保证24天交出核心区。” 葛怀建牢记每个时间节点:15天完成325根灌注桩、4天完成62个基台的浇筑、26天完成楼体,6月24日前完成全部机电安装,并完成生物安全检查。

  在仅仅3600平方米的方块地上,1500余名建设者,以创造性的精神,在人均不到3平方米的狭窄施工条件下,立体、高效地完成了高密闭性、高清洁度的新冠疫苗生物安全生产车间的建设。

  “灭活疫苗需要培养病毒,很难扩产”的预言似乎还在昨天,如今它的扩产石破天惊——

  全球最大新冠疫苗“兵工厂”以创造历史的姿态建成并投入使用;构筑人类免疫屏障“铜墙铁壁”的新冠疫苗正源源不断地生产出来运送到世界各地;我国向世界供应新冠疫苗的数量达5.7亿剂;我国新冠疫苗完成接种突破14亿剂次,而且仍在覆盖更多人群。

  未来,更多历史将被创造出来——我国达成全民免疫屏障建立的疫苗接种要求的日期将比预估的提前一大截。

  在国际上,中国新冠疫苗凭借过硬的临床表现和数据,不仅获得WTO紧急使用认证,而且被纳入“新冠肺炎疫苗实施计划”(COVAX)疫苗库,中国疫苗正成为全球公共产品、推动疫苗公平分配,助力弥补疫苗接种全球不均衡的短板。

  “完成70%及以上的人群接种,实现全民保护”的目标正在加速走进现实,紧跟其后的将是人类社会回到不受新冠病毒袭扰前那样一切如常的日子。(记者 张佳星 策 划 刘 莉 记者刘艳对此文亦有贡献)

中国医药新闻网摘编任薏宏

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