密闭A级洁净封闭仓内，机械臂正平稳运转，柔性夹爪以统一力度完成开盖、换液、转运等操作……这是正在进行的细胞制备工作。在这个过程中，人员不需要开启主舱门。即使需观测细胞，机械臂可将器皿送至侧面密封小窗口，联动内置AI显微镜自动识别细胞状态，消除人工主观误差。
这样充满科技感的一幕，在青岛海尔生物医疗股份有限公司（以下简称“海尔生物”）已经成为常态。这是海尔生物牵头攻关研发的细胞自动化培养工作站，实现标准化流程、自动化操作、数字化管理，设备用于细胞规模化制备，可替代资深科研人员人工操作，培养效率提升150%，批次细胞差异控制在4%以内。
以这套设备和相关技术为核心，海尔生物牵头完成的“集约式生物自动化培养装备关键技术”项目，获2025年度山东省科技进步一等奖。
该项目面向细胞治疗与生物制造等产业战略制高点，针对长期以来生物培养装备核心技术被海外品牌垄断、国内细胞制备高度依赖人工操作等痛点，攻克了温湿度精准控制、全流程自动化培养、数字化合规管控等多项技术，研制出二氧化碳培养箱、恒温恒湿箱、集约式细胞自动化培养工作站等系列产品。目前，相关设备已经实现了国产化替代。
细胞培养是细胞与基因治疗（CGT）、抗体药物等创新药研发和生产过程中的关键环节。随着先进疗法加速发展，创新药产业竞争正在从“发现新药”向“制造好药”延伸，如何实现细胞产品稳定、高效、规模化生产，成为产业化过程中亟待突破的重要问题。
此次获奖，是海尔生物持续深耕生命科学领域、推进关键技术创新的重要成果。海尔生物在CGT领域已形成持续技术积累。此前，“细胞高质高效制备关键技术”在第十四届中国创新创业大赛颠覆性技术创新大赛中获得优胜奖；自主研发的CGT相关核心成果经权威机构鉴定达到国际领先水平，展现了关键技术突破能力。此次山东省科技进步一等奖的获得，则进一步体现了相关技术从研发创新走向产业应用的价值。
从“手工作坊”到“工业系统”：破解细胞培养产业化核心痛点
细胞的体外培养对环境要求近乎苛刻——需要精准模拟人体温度、湿度与气体浓度（PH值），任何微小的参数波动都可能导致细胞活性下降甚至整批“报废”。
在传统模式下，细胞培养高度依赖专业人员手工操作，不仅效率低下，更存在难以逾越的产业短板。“以前培养细胞，全靠人的一双手。同样一个人，今天状态好养出来的细胞就合格，明天状态差可能结果就天差地别。”项目第二完成人、海尔生物医疗生物培养产业总经理王毅介绍。人工培养模式下，操作人员经验差异、操作习惯不同，都会造成批次间细胞质量波动巨大；频繁开关培养箱、开放式转移样本，又大幅增加了污染风险；而纸质记录、分散管理的模式，更无法满足药品监管对全流程可追溯的要求……
与此同时，海外品牌垄断生物培养装备市场，制约着国内细胞治疗企业的商业化进程。
瞄准行业痛点，海尔生物团队从底层控制技术入手，构建起覆盖环境控制、自动化操作、数字化管理的完整技术体系，推动细胞培养从人工制备走向自动制备，从经验判断走向数据判断，从单点设备走向系统平台。
在环境控制层面，项目团队突破温度、湿度、二氧化碳浓度、风速等多参数协同控制难题。团队搭建智能模型，不断进行性能测试和算法优化，最终实现培养腔体内温度均匀性±0.15℃，为细胞稳定生长提供精准、均一的培养环境。
在自动化制备层面，该项目研制出集约式细胞自动化培养工作站，整套系统在封闭空间内通过机械臂自动完成细胞复苏、传代、换液、观察、收集、离心分装等全部操作，无需人工干预，既避免了人为污染，又消除了操作差异。
值得一提的是，这个过程中，AI智能观察细胞生长状态，通过海量数据与算法模型辅助，实现细胞生长状态的标准化判断，降低人工培养的主观误差。同时，海尔生物持续探索AI与细胞制备流程融合，通过智能识别、数据分析和过程控制，让细胞培养逐步由经验驱动向数据驱动转变。
在数字化管控层面，项目还创建了生物自动化培养平台，实现全流程数据自动采集、实时存储、全程可追溯，替代传统纸质记录模式，深度契合GMP药品生产质量管理规范要求。
技术成果落地覆盖多个场景：拉升产业价值、满足健康需求
截至目前，该项目已累计获授权专利64项，其中发明专利22项、软件著作权4项，主导制定行业标准2项。经中国机械工业联合会院士团队鉴定，项目整体技术达到国际领先水平。
技术突破的最终价值，体现在产业落地与民生福祉中。如今，这套自动化细胞培养技术与装备已广泛应用于生物制药、合成生物学、高校科研、医院细胞治疗中心、第三方检测机构等领域，服务全球数百家生物医药企业与科研单位。
例如，肺纤维化是一种不可逆的肺部疾病，传统治疗手段有限，而细胞疗法为患者带来了新希望。基于该生物自动化培养工作站的支撑，这一创新药已加速从科研进展到临床三期研究。
类似的案例还有很多：以该技术打造全封闭自动化细胞扩增系统，已应用在生物性人工肝研发中，这一研究已进入临床研究阶段；与中国血液病研究领域权威机构开展合作，持续推动细胞资源管理和先进疗法研发能力升级……
对于整个行业而言，这套技术的突破更具标志性意义。海尔生物自动化培养装备实现国产化替代后，不仅显著降低了国内企业的设备采购与运维成本，更能够快速响应本土客户的定制化需求，针对不同细胞类型、不同工艺路线灵活调整方案。
值得关注的是，该技术成果还先后承担国家发展改革委技术改造专项、山东省重大科技创新工程等4项国家和省部级科研项目，项目成果荣获山东省装备制造协会科学技术进步奖一等奖、山东省企业技术创新奖一等奖等奖项。项目实施期间，还培养了国家级和省级人才10余名，带动了上下游装备制造、生物医药产业链的协同创新。
“未来的细胞培养，不只是设备自动化，更需要让数据和人工智能参与整个实验流程。”王毅表示，海尔生物希望通过AI技术，把科研人员积累的经验沉淀为可学习、可复制的智能化能力，推动细胞培养从经验驱动走向数据驱动。
未来，海尔生物还将围绕细胞培养、类器官等前沿方向，探索自动化培养、智能成像和AI分析技术融合应用，推动生命科学研发和生产流程进一步智能化，为创新药研发和先进疗法产业化提供面向未来的智能生产力支撑。
当前，随着国家细胞治疗相关监管政策逐步完善，国内细胞与基因治疗产业正迎来商业化爆发的关键节点。从科研探索走向临床普及，背后离不开智能制造体系的支撑。海尔生物自动化细胞培养技术的突破，不仅补上了国内生物制造产业链的关键一环，也为更多疑难疾病的细胞治疗方案落地提供了基础设施保障。（青岛日报/观海新闻记者 耿婷婷/文 韩星/图 实习生 董雨馨）
责任编辑：孙源熙
