中国医药工业发展取得巨大进步，但也面临技术革新和产业升级的重大挑战。综述了合成生物制造技术体系，重点剖析了其以可再生原料、绿色工艺与原子经济性为核心的显著优势。在此基础上，详细阐述了合成生物制造在化学原料药、现代中药活性成分及蛋白、抗体等大分子药物合成中的创新应用与实践进展。尽管该领域前景广阔，但仍存在技术转化效率不足、跨学科协同壁垒及全链条整合度不高等关键问题。为此，应加强人工智能辅助的酶设计与代谢路径优化，并深化与材料、工程等学科的融合，以构建新一代生物制造技术平台。总之，合成生物制造是推动中国医药工业迈向更精准、高效、智能发展，构筑全球核心竞争力的关键引擎与必然路径。

生物药体系种类多且组成复杂、目标物含量低且结构多变，分离纯化是生物药制造的核心步骤和关键组成。首先阐述了生物药分离纯化领域的主要方法和现阶段面临的挑战。其次，论述了已上市分离介质和装备种类有限且国产化程度低，难以满足生物药高效制造等问题，介绍了新一代生物分离介质和高效生物分离装备取得的重点进展，包括粒径均一介质、超大孔介质、高载量介质、表面性质可控介质、混合模式介质、亲和介质和多孔膜介质等，还有连续流层析、抗污染膜组件、反应与分离耦合系统和分离与检测耦合系统等，以及相关质量标准的建立情况。最后，针对先进分离介质与集成装备的未来发展提出建议，即拓展分离机制，形成创新材料和装备集群，加强高效分离介质和装备与重大、前沿生物药之间的多重协同作用，重点攻克核心技术难点和产业链发展阻碍，从而确保实现生物药制造国产化、绿色化和智能化。

在科技革命与产业变革深度融合的当下，食品生物制造正以合成生物学技术为引擎，通过基因精准编辑、人工智能（AI）辅助酶工程、智能发酵等前沿手段，重构食品工业的生产范式。综述了蛋白质、糖类、脂质等基础原料及食用色素、甜味剂、酸味剂等配辅料的生物制造进展，展示了微生物蛋白、人造淀粉、功能脂质等在提升生产效率、降低环境负担方面的潜力。如开发出多种新型替代蛋白，作为动物蛋白的潜在替代品；以微生物作为细胞工厂合成淀粉；利用可再生的非粮原料生产油脂。研究发现，当前食品生物制造仍面临技术瓶颈，如蛋白质质地与风味调控难、规模化生产成本高、安全性评价体系不完善等。建议加强AI菌株设计、开发高效固碳底盘、建立标准化营养与安全评价体系，以推动技术落地与产业升级。食品生物制造有望重构全球食品供应链，是实现绿色、高效、可持续食品体系的重要路径。

可再生能源驱动CO₂生物转化利用是一种将清洁能源与生物技术相结合的新型碳中和技术，通过可再生能源（如光能、绿电）提供的能量，驱动微生物或酶催化系统将CO₂转化为高附加值化学品、燃料、材料等，显示出巨大潜力。综述了光能、绿电（光伏、风能等）、地热能/生物质能等清洁能源驱动CO₂的生物转化路径；梳理了自然−人工杂合、光电微生物耦合、微生物电合成、酶−电催化等关键技术的进展和重要案例。研究发现，尽管该领域在提高固碳效率和拓展产品多样性方面不断取得突破，但仍面临能量传递效率低、天然固碳途径局限、代谢网络调控复杂及产物产量低等核心挑战。综述表明，通过优化固碳途径和碳流导向，构建“可再生能源—碳转化—高值产品”可持续产业链，可实现CO₂高值化学品的转化，协同推进降碳减污扩绿增长，推动碳中和的发展。建议未来研究应着力于高效生物−非生物界面的设计、动态代谢调控策略、低能耗且高经济性集成技术工艺创新等。

为实现“双碳”目标，工业生物制造需向绿色可持续转型。高耗水、高灭菌能耗及工艺不连续等瓶颈推动了以极端微生物（如盐单胞菌）为核心的下一代生物制造技术的发展，其免灭菌开放发酵特性可显著降低能耗与操作成本。综述了盐单胞菌作为核心底盘的应用价值与技术进展：通过开发特异性基因调控工具、优化基因编辑与高效进化方法、改造代谢途径及细胞形态等合成生物学手段，盐单胞菌已被成功工程化为高效底盘，能利用淀粉、纤维素、乙酸、餐厨废弃物等多种廉价废弃碳源，低成本合成可降解生物基塑料聚羟基脂肪酸酯（PHA）、高附加值小分子、氨基酸及蛋白质。未来需着力开发通用性更强的合成生物学工具，提升规模化发酵过程的稳定性，强化碳源预处理与工艺环节的整合度。 基于盐单胞菌的下一代生物制造技术，凭借“极端抗感染底盘+合成生物学工具+工艺简化”的综合优势，有效克服了传统制造的固有局限，其突出的经济效益与环境友好性为构建绿色可持续的生物制造体系和实现“双碳”目标提供了重要支撑。