转自：凯莱英Asymchem
色谱填料又称为层析介质，一般采用无毒、无害的材质，具有高效的分离性能，能够将多肽、蛋白、抗体等物质进行有效的分离提纯。不同形态的色谱填料拥有多样化的物理化学特征，能满足不同类型分离和纯化的需求，在化学、生物、环保、食品药品等领域具有广泛应用。
以生物药生产为例，分离纯化工艺直接关系到药品生产的效率与产品质量，可谓是整个生产流程中最为关键的一环。色谱层析技术具有分离条件温和、分离效果好、操作精度高、适用范围广等诸多优势。
在单抗、融合蛋白、疫苗、核酸、血液制品等生物大分子药品的全生产流程中，色谱分离纯化甚至是主要成本所在，例如在单克隆抗体的生产中，下游分离纯化环节占据了全部生产成本的65%以上。
色谱填料通常为几微米至几百微米粒径的球状功能材料，内部具有丰富的纳米级孔道结构，其性能取决于结构形貌、粒径大小和分布、孔径大小、基质材料、键合基团等，是色谱/层析技术的核心。
图1. 液相色谱原理示意（左）、色谱填料结构示意（右）
来源：上海证券研究
由于不同用途的色谱填料需控制不同参数，导致生产难度极大。根据色谱分离模式及机理，色谱填料/层析介质可分为反相色谱填料、正相色谱填料、亲水色谱填料、疏水层析介质、离子交换层析介质、亲和层析介质和体积排阻层析介质等，不同产品的适用对象也各有差异。
表1. 色谱填料性能的决定性因素
来源：上海证券研究所
依据化学结构的不同，色谱填料可分为软胶、硬胶两大类。
软胶类填料主要以天然多糖类材料作为基质，如琼脂糖、葡聚糖等，其特点是历史悠久，亲水性良好，非特异性吸附低，因而广泛应用于纯化色谱中，其中又以琼脂糖系列填料最为普及。
琼脂糖是从红藻中提取出来的一种天然多糖，可通过适当的方法加工为多孔凝胶。琼脂糖软胶填料最初于20世纪50年代开始商业化，经过半个多世纪的发展，已经形成了凝胶过滤、离子交换、亲和层析、疏水层析等适用于多种分离模式的产品线。
图2. 琼脂糖的结构
硬胶填料以人工合成的刚性有机聚合物（聚甲基丙烯酸酯类、聚苯乙烯-二乙烯苯类等）为基质材料。
其中，以聚苯乙烯-二乙烯苯类填料应用最为广泛。相比软胶填料来说，硬胶类填料的机械强度更佳，对极端pH、高温、高反压等恶劣条件的耐受性更好，寿命更长，便于用户进行高通量、快速的纯化操作。
而且，硬胶类填料的微观结构、粒径分布等参数的可控性更强，厂商可根据需要设计出具有特殊孔道结构及特殊孔径的填料，便于纯化各种不同性质的生物制品。
此外，通过多步修饰，硬胶类填料也可进行衍生化，得到如离子交换型、亲和型等特化类型的填料。
根据Markets and Markets统计，2018年全球色谱填料行业市场规模为19.78亿美元，2019年市场规模为21.18亿美元，2024年全球市场规模将增长至29.93亿美元，2019年-2024年的年均复合增长率为7.16%。
其中，2018年中国色谱填料行业市场规模为1.12亿美元，2019年市场规模为1.25亿美元，2024年中国市场规模将增长至2.13亿美元，2019年-2024年的年均复合增长率为11.30%。
虽然预计未来中国色谱填料市场增速高于全球市场增速，但目前中国色谱填料行业市场规模仍然整体偏小。
图3. 全球及中国色谱填料市场规模（2018-2024E）
来源：Markets and Markets
根据Frost & Sullivan，全球医药市场规模从2017年的1.21万亿美元增长至2021年的1.40万亿美元，CAGR约为3.77%。
其中，生物药凭借为治疗癌症等疑难杂症提供新思路，近年来发展较为迅速，未来潜力巨大。2021年，全球生物药市场规模约为3384亿美元，预计2026年将达到5968亿美元，2021-2026年CAGR约为12.02%。
随着全球生物制药行业的发展，我国制药企业对色谱填料的需求也水涨船高，市场规模不断扩容。但另一方面，我们也能明显看到，国内色谱填料市场相比全球还有相当大的差距，这是由于色谱填料作为高技术壁垒领域，市场长期被产品管线齐全、研发实力强劲的厂商，如GE Healthcare(Cytiva)、Tosoh（日本东曹）、Bio-Rad（伯乐）等国外大型供应商垄断，导致了生产成本高及供应链不够稳定。
虽然近年来涌现出一批国产色谱填料供应商，如博格隆、纳微科技、蓝晓科技、武汉汇研等，其市占率逐年上升，对上述国外厂商形成了一定的挑战局面，但整体来看，国产填料的市占率仍有大幅提升空间。
图4. 全球色谱填料企业市场占比示意
来源：Markets and Markets
就国内市场而言，GE Healthcare（Cytiva）国内市占率约为70-80%，其他外企默克、赛诺菲、Tosoh等市占率总和约15%。
在中小分子领域，日本企业Osada Soda、Fuji及瑞典Kromasil也拥有一定市场份额。国内开展色谱填料业务的企业有纳微科技、蓝晓科技、博格隆、汇研生物、赛分科技等，纳微科技、博格隆等市占率总和约10%。
表2. 全球主要海外色谱填料企业
来源：生物制品圈
面对分离纯化填料急需国产化替代的现状，凯莱英医药集团（股票代码:002821.SZ/6821.HK）于2022年成立了制药新材料中心（Institute for Advanced Pharmaceutical Manufacturing, IAPM），针对新型分离材料投入资源，进行全面、积极的探索与开发。
目前，IAPM已推出软胶（琼脂糖填料）、硬胶（单分散聚苯乙烯填料、超大孔聚苯乙烯填料）、氧化硅磁珠等多个产品线，配基种类丰富，适应客户在纯化领域的广泛需求，并可为客户在较短周期内提供填料产品与纯化工艺的定制服务，助力客户达到最佳分离效果。
期待国内企业加大色谱填料等分离纯化技术的研发，不断扩大全球市占率，造福全球生物药制造企业，让我们拭目以待！
References
参考资料
1、纳微科技招股说明书
2、20240130-上海证券-蓝晓科技-300487-深度报告：国内吸附材料龙头，多应用领域发展业绩稳健向上
3、20231110-野村东方国际证券-基础化工行业：GLP_1多肽药物固相合成载体和辅助材料行业分析，GLP_1多肽药物成长可期，固相载体和纯化材料有望受益
4、https://mp.weixin.qq.com/s/cVWpI_Oxywhv7JqY2uVFLg
5、https://jinshanbio.cn/thread-1182.htm
