文 | vb動脈網
2024年，膜材料領域傳來好訊息：國內首台體外呼吸機膜材料（ECMO膜）生產裝備成功編織出滿足要求的膜織物材料，江南大學針織技術教育部工程研究中心與國家高效能醫療器械創新中心科研團隊合作，已成功研發出具有自主知識產權的ECMO膜材料編織裝備，預計2024年投入使用。而在過去，ECMO所用的中空纖維膜一直處於國外公司壟斷狀態。
膜材料廣泛套用於生命科學、制藥，以及包括ECMO、血液透析器在內的器械領域，這些領域也都存在不同程度的「卡脖子」現象。近幾年來，國家政策大力支持，科研機構、企業等合力攻關，膜材料研發制造突破取得了諸多進展；2024年成果尤為豐碩，將成為膜技術自主研發的重要節點。
膜過濾創新企業、創新產品湧現膜過濾技術貫穿生物制品的上下遊環節，生物工藝中的過濾主要分布在培養基過濾、氣體過濾、緩沖液過濾、澄清過濾、濃縮置換、柱前/超濾前保護過濾、除病毒過濾、除菌過濾等工段。
在生物制藥研發及生產過程中，生物制藥用膜及濾器作為分離純化環節必不可少的耗材，套用於包括緩沖液過濾、初步分離和濃縮、除菌過濾、超濾、除病毒過濾、細胞培養及收獲等眾多場景，對應市場規模廣闊。
膜過濾技術在單抗純化工藝中的套用，資料來源：【膜科學與技術】
目前，國內除了通用行業的膜過濾企業覆蓋制藥之外，眾多專註於生命科學/生物制藥領域的膜過濾企業於2020年前後成立，快速成長，並獲得投資機構青睞。從這些企業單次融資均能達到億元級的情況可以看出，業界對膜過濾技術自主研發的重視； 過濾器和過濾膜材作為制藥產業的關鍵部份，能補齊中國自主研發生產的產業鏈閉環。
2023年以來獲融資的膜過濾技術相關企業，資料來源：動脈橙數據庫
2024年以來，各家創新企業紛紛釋出新產品，涉及生命科學及制藥的各個膜過濾環節。
2024年以來上市的部份膜過濾新產品，資料來源：企業公開資訊
例如，艾里奧斯2024年連續釋出深層過濾器、深層膜堆、多個系列除菌級囊式過濾器及筒式濾芯，可用於生物制藥工藝過程中的澄清過濾、預過濾和除菌過濾工藝環節。目前，艾里奧斯已於美國波士頓和中國上海成立過濾膜材研發中心和過濾器產品研發中心，並在上海和杭州建設有兩個過濾器生產基地，高效能過濾膜的生產基地也將在年內落成。
關懷醫療也先後釋出了微濾平板膜包、中空纖維濾器及濾芯等新產品，滿足制藥行業各種澄清或濃縮工藝的過濾需求。
與此同時，賽普過濾、艾里奧斯等企業的膜過濾產品透過了FDA DMF Ⅱ類備案。
美國DMF（Drug Master File）是FDA設立的用於幫助藥品制造商和供應商管理、共享藥品的非公開資訊的一個制度。DMF檔用於介紹生產廠的基本情況、產品質素標準、檢驗方法、生產工藝和器材描述、質素控制和質素管理等方面的內容。
原料供應商以DMF檔的形式將所需的技術內容直接交給FDA備案並獲得備案編號，藥物申報者可以直接使用DMF備案編號來代替申報過程中需要提供有關原料和輔料的具體資訊，極大程度上縮短了審查和評估時間。
也就是說，藥企若使用了上述備案的產品，在進行中美雙報專案時，可以直接參照此備案資料，有助於縮短申報過程中的相關資料準備時間和審評周期。
膜過濾技術橫跨【中國制造2025】戰略中新材料和生物醫藥兩大領域，隨著國內生物制藥產業蓬勃發展，以及生物制造時代來臨，作為生物工藝下遊核心之一的膜過濾技術，市場前景可觀。在資本、技術、市場等多方因素驅動下，國內企業在生物工藝各類膜過濾產品上都已有收獲。
「塔尖」上的除病毒過濾，已有企業出海隨著工業化發展的不斷推進，在生物制藥等特殊領域的病毒安全性標準不斷提高，需要一種不會引起蛋白質變性的制備方式來去除/滅活病毒進而提高生產中的病毒安全性。除病毒過濾作為一種常用的病毒去除方法，在過濾器材內部過濾膜的作用下，在不引起蛋白質變性的同時實作對病毒的過濾，尤其是對於滅活工藝具有高耐受性的非脂包膜病毒的去除，確保生產過程中的病毒安全性。
除病毒過濾膜是具有復雜孔結構的聚合物膜，旨在對大於20nm的病毒顆粒提供高度截留，同時允許較小的產物分子自由透過。由於區分大小相近的病毒和分子需要高選擇性，並且需要在高通量條件下執行， 除病毒濾膜成為過濾膜中技術含量最高的產品之一，也是生物醫藥領域核心的耗材。
由於技術門檻較高，多年來全球只有Merck、Asahi、Pall等外國企業可穩定供貨。2020年，新冠疫情導致疫苗生產所需的高端過濾膜需求激增，國內一度出現了斷供。 面臨高端膜材「卡脖子」的局面，國內企業已投入了除病毒過濾膜的研發制造和套用。
據企業公開資訊顯示：
2021年9月，科百特自主研發制造的除病毒過濾產品Viruclear VF上市，打破了國外公司在除病毒產品上的壟斷局面。
2022年5月，賽普過濾的Valpha系列除病毒過濾器上市，同時提供PES（改良聚醚碸）及RC（再生纖維素）兩款材質的除病毒過濾器。
2022年7月，九齡科技Guidling除病毒過濾器上市，經過特殊處理的膜，能大振幅提高過濾載量，防止病毒過濾器堵塞。
此後，除病毒過濾技術和產品的研發高頻持續。
2023年以來除病毒過濾膜的發明專利授權情況，資料來源：國家知識產權局
國家知識產權局的專利公告顯示，2023年至今，除病毒過濾膜相關專利密集獲得授權。據不完全統計，2023年共有7項發明專利授權，2024年數量再創新高，僅上半年就有7項發明專利授權；此外，國家知識產權局還授權了多項除病毒過濾相關的新型實用專利。
結合來看，除病毒過濾膜自主研發能力仍掌握在科百特、賽普過濾、九齡科技等少數企業手中，新增企業少。同時，已具備研發能力的企業持續進行技術叠代，升級最佳化濾膜及相應元件的工藝，提升產品的過濾效能和穩定性，以適配各類套用場景。
科百特自首個除病毒過濾產品上市以來，已推出聚醚碸（PES）和再生纖維素（RC）材質的多型號除病毒過濾產品，可供使用者端根據藥液情況、套用場景等進行測試選型。
賽普過濾也相繼推出即用型囊式除病毒過濾器、新一代再生纖維素除病毒過濾器等。
同時， 國產產品在市場拓展方面也取得了明顯成效，甚至走向海外。
例如，截至2024年4月，科百特已有超過15家客戶使用科百特Viruclear系列除病毒過濾器，完成2000-10000L發酵規模的多批次生產。同時，科百特還在不斷開拓海外市場，目前已與美國、日本、澳洲、中東歐、印度等地區的眾多制藥客戶在除病毒過濾領域建立交流和聯系。
醫療器械關鍵膜材已實作自主研發膜材料還廣泛套用在醫療器械領域。
【「十四五」醫療裝備產業發展規劃】提出，要攻關先進基礎材料。著力攻關體外膜肺氧合機用中空纖維膜，血液凈化器材用透析膜。
2023年，工信部與國家藥監局聯合啟動了生物醫用材料創新任務揭榜掛帥工作，聚焦高分子材料、金屬材料、無機非金屬材料三大重點方向進行攻關，其中就有用於血液透析器、體外膜肺氧合機等醫療器械產品的高分子材料，包括用於血液透析膜的聚碸（PSU）、聚醚碸（PES），以及用於氧合膜的聚4-甲基-1-戊烯（PMP）。
這足見膜材料在醫療器械中的重要地位，尤其是在透析膜、氧合膜這樣待攻克的關鍵領域。
【生物醫用材料創新任務揭榜掛帥（第一批）入圍揭榜單位】透析膜、氧合膜材料攻關專案，資料來源：工信部
● 氧合膜研發突破，距套用僅一步之遙
2023年1月4日，漢諾醫療自主研發的國產首台套體外膜肺氧合系統（ECMO）獲批上市，中國成為繼美國、德國、意大利之後第4個具有ECMO技術產業化能力的國家。國產首台套ECMO整機系統面世以來，已經在國內上百家醫院進行臨床套用，完成了數百例病人的救治，總上機時間高達數萬小時以上。
截至目前，國內共有三款ECMO產品獲批，除了漢諾醫療之外，還有長征醫療、賽騰醫療的產品獲批。
氧合膜是ECMO系統的核心部件，是進行氣體交換的裝置，至今已經發展出三代產品：一代材料固體矽膠膜、二代材料微孔中空纖維膜、三代材料固體中空纖維膜。
第三代氧合膜材料中，聚4-甲基-1-戊烯（PMP）作為一種效能優異的聚烯烴材料，具有良好的氧氣通量和氮氧選擇性、低溶出物及生物安全性等特點，增加了血液相和氣相分離度，克服了血漿滲漏的問題，被認為是ECMO系統的最佳膜材料。不過，PMP膜全球僅有3M公司旗下的Membrana獨家供應。
在ECMO系統研發取得重大成果的同時，國內對PMP膜制備技術的研發攻關也在緊張進行中。
氧合器用膜制備技術專利情況，資料來源：國家知識產權局
據國家知識產權局的公開資訊顯示，截至目前，已有10多項PMP膜制備技術獲得專利授權。PMP膜研發既需要解決與氣體交換效率、氧合效果等產品效能相關的問題，還要解決後續制造成本、生產效率等產業化相關的問題。
2024年6月，杭州費爾新材料有限公司（科百特旗下公司）的PMP中空纖維氧合膜在國家藥監局完成了醫療器械主文件登記，意味著醫療器械申請人若使用了產品，可透過主文件資料快捷申報和審評。（註：國家藥監局參考借鑒國際相關要求，從2021年起實施醫療器械主文件登記制度）
2024年3月，據國家高效能醫療器械創新中心釋出的訊息稱，中心針對氧合器中空纖維膜材料開展技術攻關，已實作膜材料的中試制備。
此外，由石化院牽頭的PMP材料研發專案也取得重要進展，目前已開發出千噸級4-MP-1單體和PMP材料生產技術工藝包，擬建設1000噸/年示範裝置，實作4-MP-1單體和PMP材料產業化，破解原料和材料全流程的「卡脖子」難題。
● 血液透析，從透析器到透析膜逐一攻破
血液透析器是血液透析器材中的關鍵部件，也是在血液透析醫療器械中具備較高商業化技術壁壘的產品。
近年來，血液透析器的國產化行程加速，與進口產品各站半壁江山。國家藥監局的註冊資訊顯示，截至目前已經有近60款國產透析器獲批，涉及20多家企業。另據行業數據統計，在血液透析器領域，進口和國產廠商各占約50%的份額。
血液透析器中，血液透析膜是核心元件。盡管透析器已達到了較高的國產化水平，透析膜卻仍需大量進口，且全球只有歐洲和日本的少數幾家企業能夠生產醫用級聚醚碸材料。
目前，除了工信部與國家藥監局聯合推動關懷醫療、健帆生物等企業在醫用聚碸、醫用聚醚碸領域的研發專案之外，更多頭部企業已實作了血透膜的自主研發，並已套用到血透器產品中。 動脈網根據企業公開資訊統計，已有血液透析器獲批的20多家企業中，約30%已具備透析膜自主研發制造的能力。
據威高血凈招股書顯示，公司已掌握血液透析器關鍵制膜技術和生產工藝，是較早在血液透析用中空纖維膜技術上取得突破的國產廠商之一，也是國內較早擁有中空纖維膜納米級側壁孔結構測定等關鍵技術的廠商。
成立於2012年的蘇州君康曾從德國引進透析膜紡絲生產線和封灌生產線，形成由德國技術專家、國內知名大學教授與內部研發團隊融合自成一體的研發制造體系後，逐步攻關自主知識產權的透析膜制備技術，成為率先在國內規模化生產聚醚碸透析膜的企業。
2020年，寶萊特收購蘇州君康後，借助蘇州君康透析膜的自主研發能力，完善了自身在血透行業全產業鏈的布局。
2021年，三鑫醫療則實作了自主紡絲制備中空纖維血液透析膜的規模化生產，是業內較早使用國產裝備自主紡絲制備透析膜並規模化生產的企業。
山外山也已投入透析膜的自主研發，經過幾年的積累與實踐，尤其是16頭中空纖維膜紡絲實驗生產線的啟用與實驗，取得了諸多紡絲技術上的突破。
總的來說，行業內具有研發實力的企業持續最佳化安全指標控制技術，提高產品自動檢測技術，並確保在臨床使用中，中空纖維膜在化石相容性、可瀝濾物控制、溶質清除率和超濾率等方面效能保持穩定，以比肩進口產品。
國產化已邁出關鍵一步萬事開頭難，這句話用來形容攻破「卡脖子」技術的歷程再合適不過。
目前，眾多國內企業在膜材料供應安全上做出了努力，與進口產品相比，以相近甚至更優越的效能、更快的產品交付速度、更高的性價比，在市場上占據一席之地。
也有從業者指出，部份國產產品在穩定生產、驗證體系、效能穩定性方面仍與進口產品有較大差距，大型器材展上最擁擠的往往是少數幾家展台，一些國產產品展台冷清。盡管如此，我們也要看到，已經實作了從0到1突破的企業，從未停下深入研發、持續叠代的腳步；同時，更多企業在關鍵技術研發上投入成本，將自主創新作為核心任務目標。
無論如何，已經邁出的第一步，就是未來坦途的開端。
