2025年全球下游加工市场规模为450.4亿美元,预计从2026年的518.8亿美元增长到2034年的1608.1亿美元,在2026-2034年预测期内的复合年增长率为15.19%。
“下游加工”是指从天然来源(例如发酵液、植物组织和动物组织)中回收和提纯生物合成产品(主要是药品)的过程。它还包括可重复利用部件的回收,以及废弃物的妥善处理和处置。这是激素、疫苗(如胰岛素和人类生长激素)、抗体(如英夫利昔单抗和阿昔单抗)和抗生素等药物生产中的关键步骤。此外,它在工业酶、调味剂和天然香料的生产中也发挥着重要作用。
下游加工涉及多种工艺,包括细胞分离、过滤、产品回收、提取和纯化,以及采用化学、物理和生物方法对产品进行处理。疫苗、重组蛋白和酶、抗生素、抗体、激素、诊断酶、工业酶以及天然香料和调味剂化合物只是下游加工生产的生物制品和药品中的几个例子。全球生物制药市场需求的主要驱动因素包括:生物加工中一次性技术的接受度不断提高、生物加工产能不断扩大、生物制药企业研发投入不断增长以及生物制药市场需求不断增长。例如,全球生物制药市场正持续扩张。这意味着蓬勃发展的生物制药业务正在推动下游加工需求的增长,进而推动未来几年的市场增长。
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近年来,生物制药行业发展迅猛。生物制药企业积极致力于研发各种前沿高效的再生医学药物。生物制药和生命科学领域的研发投入也在不断增长,推动了该行业的扩张。预计这将带动全球下游加工市场的增长。2021年,美国医疗健康研发总投入约为1941.75亿美元。其中,生物制药和医疗技术研发领域、医疗保健服务企业以及联邦政府共投入430.16亿美元。
2015年至2021年间,美国医疗和健康研发支出增长了37%。由于制药行业正在发展,医疗研究经费不断增加,下游加工市场预计也将因此而增长。
由于采用了一次性系统,可以实现更低的生产量、更高的目标回收率和更长的构象时间。在下游加工行业,膜吸附器和一次性色谱柱备受关注。鉴于一次性过滤器、色谱柱和膜吸附器在研究实验室中的广泛应用,这种情况也就不难理解了。
利用旋转过滤器进行产品浓缩或渗滤,以及其他新技术,也提高了下游操作的效率。正因如此,预计未来几年下游加工市场将快速增长。一次性解决方案有助于加快产品回收,从而在研发初期阶段实现目标的初步设计和确认,并进行动物试验。
下游加工行业正迅速面临受过良好教育的员工短缺问题。生物工艺工程是下游加工从业人员必备的基本技能之一。为应对生物类似药日益增长的需求,越来越多的合同生产组织(CMO)涌入市场。然而,熟练工人短缺预计将成为市场扩张的阻碍。这些组织需要投入大量时间和精力,为员工提供必要的技能培训,以确保他们能够成功管理运营。此外,生物加工行业的高流失率预计也将阻碍市场扩张。
上游和下游加工设备的使用很可能是受低分子量新型生物治疗药物研发的推动。在不久的将来,这些方法可能会更频繁地用于生产单克隆抗体、重组蛋白、抗体片段、抗体药物偶联物(ADC)组分和短肽片段。
随着定制化疗法和多元化产品组合的推出,对更具适应性和中小产能生产的需求预计将会增加。生物制药公司可以使用容量在100至500升之间的单次使用系统,以较小的规模生产这些生物治疗药物,而无需使用大型发酵罐。
因此,预计低分子量新型生物疗法的研发将在整个预测期内创造盈利机会,从而推动全球下游加工市场的发展。
全球下游加工市场细分为色谱系统、过滤器、蒸发器、离心机、干燥器和其他设备。2021年,色谱系统占据了市场42%的显著份额。预计持续的研发投入将推动该领域的增长,这些投入旨在提高色谱系统的效率和速度。赛默飞世尔科技于2021年4月推出了HyPeak色谱系统;这是该公司提供的唯一一款用于生物加工的一次性色谱系统,在治疗性蛋白和疫苗的生产中发挥着至关重要的作用。色谱系统交易和研发的增加进一步促进了该行业的增长。例如,赛多利斯斯泰迪生物技术公司于2021年1月宣布已从Novasep收购了色谱设备业务。
这将使赛多利斯能够开发创新的色谱系统,从而帮助其解决下游加工的效率问题和瓶颈。预计从2022年到2030年,过滤器市场将以最快的复合年增长率增长。影响下游加工市场的主要因素是过滤器在病毒灭活方面的应用日益广泛。2020年9月,宾夕法尼亚州立大学的研究人员研究了Planova 20N病毒过滤器和BioEX中空纤维过滤器去除病毒大小颗粒的有效性。这项研究有望加速过滤器在生物制剂下游加工中的应用。
全球下游加工市场细分为细胞破碎、固液分离、浓缩、色谱纯化和制剂制备。2021年,色谱纯化市场占据主导地位,占总销售额的40%以上。由于一次性色谱和过滤系统是下游生物加工行业的标杆,企业正积极寻求收购、合并和合作等业务扩张策略,以实现色谱产品多元化。例如,Repligen于2021年12月收购了位于新泽西州牛顿市的BioFlex Solutions公司。此次收购将促进Repligen一次性流体管理产品线的发展和完善,并优化其供应链。通过进一步整合组件和装配,BioFlex Solutions的加入增强了Repligen的系统产品组合。
丹纳赫公司于2021年8月完成了对Aldevron的收购。Aldevron将作为独立的运营业务和品牌,隶属于丹纳赫生命科学事业部。预计在预测期内,固液分离业务板块将实现最高的复合年增长率。固液分离具有诸多优势,例如快速、经济且适用于连续生产。然而,该方法也面临着高剪切力带来的挑战。因此,高细胞密度工艺目前正采用先进的技术,例如深度过滤(包括多级深度过滤)、交替切向流微滤和切向流过滤系统。
全球下游加工市场细分为抗生素生产、激素生产、抗体生产、酶生产和疫苗生产。2021年,抗生素生产占据市场主导地位,占全球收入的35%以上。这一快速增长可归因于抗生素被广泛用于治疗多种疾病。每年因耐药菌感染导致的死亡人数超过70万。因此,对抗生素的需求强劲,进而推动了市场扩张。
单克隆抗体需求的增长是推动抗体生产快速增长的主要因素。用于高效抗体纯化的尖端产品的推出进一步促进了市场扩张。例如,Cytiva 于 2021 年 1 月推出了 HiScreen Fibro PrismA,用于制备和纯化单克隆抗体 (mAb)。该产品采用基于纤维的 Protein A 平台,可将生产效率提高 20 倍。
全球下游加工市场按地域划分为北美、欧洲、亚太、拉丁美洲以及中东和非洲。
由于政府大力支持生物工艺技术发展、医疗支出不断增长以及医疗基础设施完善,北美在2021年占据市场主导地位,收入份额超过35%。此外,该地区与众多医疗保健公司开展了广泛的合作,这些公司在生物制药和疫苗的研发方面投入巨资。目前,市场上的主要企业正在不断扩大其在该领域的影响力。例如,赛默飞世尔科技公司(Thermo Fisher Scientific Inc.)近期宣布计划投资9700万美元,扩建其位于弗吉尼亚州里士满市的临床研究设施。
这些设施,包括2021年12月收购PPD公司时获得的实验室运营,将满足生物制药行业对持续且不断增强的实验室服务日益增长的需求,从而推进药物研发。由于研发者和消费者在生物技术领域的投资不断增加,预计2022年至2030年间,亚太地区的市场增速将位居所有地区之首。庞大的人口基数也带来了对先进医疗设施日益增长的需求。为了满足这一需求,市场参与者正积极部署能够支持在研工艺设计和生物工艺的快速分析方法。
由于中国生物制药行业的蓬勃发展以及国内对药品和疫苗的巨大需求,中国已在亚太地区市场占据主导地位。生物制药是中国经济中最具活力的领域之一,并且由于引进了尖端生物制药设备和工艺,该行业正经历着持续的变革。例如,2021年4月,生物制品生产解决方案供应商旭化成株式会社(Asahi Kasei Corporation)通过成立旭化成生物工艺有限公司(Asahi Kasei Bioprocess Co., Ltd.)拓展了其在中国的业务。AKBC的实施简化了公司在中国的业务发展。这主要通过本地化库存管理和订单处理来实现,从而缩短交货时间。
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Senior Research Associate
Dhanashri Bhapakar is a Senior Research Associate with 3+ years of experience in the Biotechnology sector. She focuses on tracking innovation trends, R&D breakthroughs, and market opportunities within biopharmaceuticals and life sciences. Dhanashri’s deep industry knowledge enables her to provide precise, data-backed insights that help companies innovate and compete effectively in global biotech markets.
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