2022年中国生物制药设备行业研究报告（上）

市场报告| 2022/05 中国：制药设备 摘要 n成本因素将倒逼制药企业选购国产设备 中国生物制药供应链主要细分市场规模在2021年达到179亿元，预计到2025年市场规模将达到362亿元，到2030年有望达到630亿元。中国生物制药供应链主要细分市场规模2021年到2025年CAGR为19.2%；且2026到2030年CAGR为11.3% 2017-2020年北美生物制药产能减少52.5万升，同期中国增加97.5万升，国际产能的转移将直接带动国内企业对于制药设备的采购需求，但疫情的不确定性加剧成本风险在跨国供应链的传导，国产替代成为可行选择；制药设备国产化的直接动力在于下游企业产能扩张、药品集采等多因素倒逼的企业成本控制的需求 就具体设备而言，2021年生物反应器市场规模为44亿元人民币，配液系统为44亿元人民币，层析超滤系统为10亿元人民币，DP设备为36亿元人民币，过滤组件为33亿元人民币 n供应链稳定战略有利于国产设备发展 目前生物制药设备的国产化程度相对较低，大部分设备的国产化率在15%左右，未来受到成本因素、设备质量、供应链冲击、稳定产业链供应链政策等多方面因素的共同作用下国产生物制药设备有望迎来新一轮的增长 随着近年来美国对于国内科技制裁程度的增加，原材料、设备等关键环节频频断供，暴露出我国高科技产业链较为脆弱的现状；为实现我国产业链供应链的安全稳定，未来国产替代将成为我国破解科技封锁的重要手段，这也将为国内生物制药设备制造商创造良好发展环境 随着“健康中国”战略的深入实施，鼓励支持生物制药设备的发展成为医药工业的重点关注领域，提高生物制药设备的技术水平对于提高国产替代、保障供应量稳定、满足制药企业需求具有深远的意义 n不锈钢反应器具备成本优势且技术成熟 生物反应器是生物制药的核心设备，对于大规模商业化生产而言，不锈钢生物反应器具备较高的成本优势，可节省约30%生产成本；一次性生物反应器主要适用于研发或小批量试生产，一次性设备前期投入小，耗材与人工成本较高 n高端制药设备符合国家产业发展鼓励方向 《产业结构调整指导目录》、《“十四五”医药工业发展规划》等产业规划在国家顶层设计层面鼓励高端制药设备的发展，鼓励实现国产替代，保障我国产业链供应链稳定 第一章 生物制药设备简介 n生物药是运用微生物学、生物学、医学、生物化学 等的研究成果，从生物体、生物组织、细胞、器官、 体液等，综合利用微生物学、化学、生物化学、生 物技术、药学等科学的原理和方法制造的一类用于 预防、治疗和诊断的制品 n生物制药生产流程大致可以分为原液制备和制剂制 备两部分，原液制备环节又分为上游发酵和下游纯 化两部分 n生物反应器是生物制药的核心设备，该装置利用生 物催化剂进行生物技术产品生产，通过控制温度、 pH、溶氧（Dissolved Oxygen，DO）、流体动力 学、营养物质、代谢产物浓度等参数，为细胞代谢 提供一个适宜的生长环境，使细胞能够快速增殖并 高效产出具有医药价值的生物药 第一章生物制药设备简介-生物制药工业化生产流程 生物制药生产流程大致可以分为原液制备和制剂制备两部分，原液制备环节又分为上游发酵和下游纯化两部分 n生物药 生物药是运用微生物学、生物学、医学、生物化学等的研究成果，从生物体、生物组织、细胞、器官、体液等，综合利用微生物学、化学、生物化学、生物技术、药学等科学的原理和方法制造的一类用于预防、治疗和诊断的制品 n生物制药工业化生产流程 生物制药生产流程大致可以分为原液制备（Drug Substance, DS）、制剂制备（Drug Product, DP）两部分，原液制备环节又分为上游发酵和下游纯化两部分 上游发酵：生物药的生产始于细胞库中种子细胞在恒温蒸馏水中的复苏，随后将种子细胞加入配置好的培养基中，并在方瓶中进行培养，待种子细胞生长条件达到生产要求后，再将种子细胞接种至摇瓶进行扩增；生长到一定密度后，转入更大的摇瓶使细胞进行自我复制增殖，经过培养在细胞密度达到最大、产量到最高时停止增殖，转入生产罐中继续培养，培养结束后通过深层过滤/离心进行澄清 下游纯化：再经历数次层析（亲和、离子交换、疏水）、病毒灭活和过滤（除病毒纳滤、除菌过滤、超滤/渗滤浓缩）后即得到原液 生物制药工业化生产流程 细胞系开发培养基优化 混合、细胞培养和发酵 收获和收集 低pH孵育病毒灭活 多级精纯层析 无菌过滤原液分装 亲和层析 除病毒纳滤 上清 UF/DF 纯化过程 半成品配制 无菌过滤 无菌罐装 贴标包装 原液 扎盖 灯检 第一章生物制药设备简介-加工环节 下游纯化需要通过层析过程对产物进行纯化，深层过滤/离心可使产物澄清，实现溶液与细胞和细胞碎片的分离。纯化完成后，后续制剂环节主要包含制剂的储存、分装和转运 混合、细胞培养和发酵环节涉及的设备和耗材 收获和收集 收获和收集环节涉及到设备 收获和收集环节用到的主要装备为超速离心设备以及相关收集、取样设备。此环节中的核心装备为差速离心设备，主要用于离心破碎、分离物质；另一个核心装备为深层过滤器。深度过滤器是一种过滤器，它能在过滤器的主体上截留颗粒，而不仅仅是在过滤器表面。典型的例子是筒式过滤器，当从横截面上观察时，这些过滤器应该在滤芯的整个过程中都有颗粒物质的沉积物。这些过滤器对于可能有大量沉积物的材料是有用的，而表面过滤器可能难以处理这些材料 膜过滤系统 超速离心机 第二章 生物制药生产与制备 n中国生物药市场从药物细分领域看，主要可分为血 液制品、重组蛋白、单抗以及疫苗等领域，2020年， 这四类细分领域市场规模占生物制药领域总市场规 模的48%，其中，血液制品和重组蛋白由于市场发展 较为成熟，近年来保持较高的市场占有率，占比分 别达到了14%和13% n生物反应器的选择与生物制药的成本关系密切，不 锈钢生物反应器整体而言能够节省约30%的生产成本， 集中体现在耗材与人工费用支出较少；一次性生物 反应器则在前期建设投入与维护方面占据优势 n随着生物药生产规模的扩大，单位生产成本呈现出 下降趋势，其中设备相关成本和劳动力相关成本占 比下降，主要是由于规模效应的体现。但原材料和 耗材成本占比显著增加，而且随着反应体积的扩大， 边际下降的并不显著。随着生物药的需求增加，企 业有动力通过选择成本更具有优势的国产耗材进行 进口替代，降低成本 第二章生物制药生产与制备-生物制药制备情况 生物反应器的选择与成本关系密切，不锈钢生物反应器整体而言能够节省约30%的生产成本，集中体现在耗材与人工费用支出较少；一次性生物反应器则在前期建设投入与维护方面占据优势 n生物反应器是生物制药制备过程的核心 在生物制药的制备环节中，生物反应器作为该过程的核心设备对整个制药环节产生重要的影响，企业根据其药品、工艺选取相应的生物反应器，采用不同的设备将对整个制药环节在成本、规模等方面均有不同程度的影响。目前行业内主要采用一次性生物反应器和不锈钢生物反应器，二者在成本、规模、投产阶段等多方面存在差别，但总体而言二者各有其优势，在生物制药领域发挥不同的重要作用 n不同类型的生物反应器在制备中成本因素突出 从成本角度来看，根据BPOG软件的模拟测算，在批次工艺下当年生产规模在1,000kg时，不锈钢批次生产工艺的成本在39美元/克左右，而一次性工艺则需要51美元/克左右，成本相对节省30%左右。成本的主要差距体现在制备过程中一次性生物反应器的耗材与人工成本相对较高，二者分别为19美元/克、10美元/克，累计占总成本的56.9%；而相同条件下不锈钢生物反应器的耗材与人工成本分别为9美元/克、3美元/克，累计占总成本的30.8% 一次性生物反应器的优势集中体现在设备投入相对较低，根据BPOG软件的模拟测算，在批次工艺下当年生产规模在1,000kg时一次性生物反应器的折旧为13美元/克，比同等条件下不锈钢生物反应的17美元/克更具有优势。此外，一次性生物反应器在生产方面具有更高的生产连续性。由于不锈钢生物反应器在每次发酵完成后需要CIP、SIP的清洗和验证环节，需要占用一定的生产时间，而一次性生物反应器则不需要此类流程，因此能够实现生物药的连续生产，提高设备利用率与生产率，增加药物的生产批次，提高产出的连续性 BPOG软件模拟年产1,000kg生物药生产成本 第二章生物制药生产与制备-生物制药制备情况 生物反应器的选择与成本关系密切，不锈钢生物反应器整体而言能够节省约30%的生产成本，集中体现在耗材与人工费用支出较少；一次性生物反应器则在前期建设投入与维护方面占据优势 n不锈钢生物反应器能够拉大高产量企业的成本优势 从生产全流程来看，不锈钢生物反应器的劣势主要体现在前期设备投入、清洗/灭菌（CIP/SIP）资格准入以及年维护费用这三大方面，无论是单产品生产还是多产品生产，不锈钢生物反应器前期投入和维护费用对于企业而言都将形成一定的负担。在单产品生产中，不锈钢生物反应器一次性生物反应器的资本投入为不锈钢生物反应器的52%，资格准入成本为不锈钢生物反应器的23%，年维护成本为不锈钢生物反应器的3%，生产准备成本比不锈钢生物反应器约低13%，生产发酵比不锈钢生物反应器约低7%。而在多产品生产中一次性生物反应器比起生物反应器在上述层面的成本优势则更加显著 但总体来看，在生产过单产品生产中一次性和不锈钢设备在各环节成本对比 第三章 生物制药设备市场分析 n中国生物药市场规模2016年至2020年的CAGR为 20.5%。随着可支付能力的提高、患者群体的增长以 及医保覆盖范围的扩大 ， 预计2 0 2 1年到2 0 2 5年 CAGR为15.7%，约为同期全球生物药增速2倍 n2021年中国生物制药供应链主要细分市场规模为 179亿元，该市场规模有望在2025年和2030年分别 达到362亿元、630亿元；其中，生物反应器与配液 系统规模不相上下，预计两者在2025年、2030年均 可分别达到89亿元、157亿元 n总体而言，中国生物药市场与生物制药设备及耗材 的市场均预期可实现可观的增长，未来随着生物药 技术不断提升、市场潜力不断释放，行业规模有望 进一步扩大 第三章生物制药设备市场分析-中国生物制药市场规模 中国生物药市场规模2016年至2020年的CAGR为20.5%。随着可支付能力的提高、患者群体的增长以及医保覆盖范围的扩大，预计2021年到2025年CAGR为15.7%，约为同期全球生物药增速2倍 n中国生物制药市场规模 中国生物药市场仍处于发展早期，但具有强劲的增长潜力。中国生物药市场规模从2016年的1,836亿元人民币增长为2020年的3,870亿元人民币，2016年至2020年的CAGR为20.5%。随着可支付能力的提高、患者群体的增长以及医保覆盖范围的扩大，预计至2025年中国生物药市场规模将进一步扩大至8,332亿元人民币，2021年到2025年CAGR为15.7%，约为同期全球生物药增速2倍，中国生物药市场仍保持高速增长 中国生物药市场规模的高速增长充分体现出生物药技术发展早期市场所呈现的加速增长的规律，对于处于上游的国产生物制药设备供应商而言，未来这一领域将有更大的发挥空间。一方面，在此次抗击疫情的行动中，国产企业积极响应，为防止疫情扩散提供了品质可靠的抗疫设备，为国产医药企业赢得了市场的信心。另一方面，在未来，对于生物制药设备供应商而言，市场需求提升、成本优势、供应链稳定优势、产业政策等多方面因素都将助推生物药产业链供应链国产化的落地实施，生物制药设备国产化具有广阔的发展前景 中国生物制药市场规模，2016-2025E单位：[十亿元人民币] 1,000.0 833.2 737.4 641.2 548.0 464.4 387.0 2020 2021