最近，我们在大规模读写基因组序列方面的能力取得了进展，这为新一代生物技术（通常称为合成生物学）带来了雄心勃勃的愿景。合成生物学旨在将生物学转化为一门工程学科，在这门学科中，生物工程师利用计算工具设计具有新颖有价值功能的生物系统，然后利用先进的高通量基因工程构建生物系统，并通过快速筛选技术进行测试，收集诊断分子特征，从而在 "设计-构建-测试 "的迭代循环中推动改进设计。 本模块将介绍合成生物学的工程概念，以及支撑我们构建具有定制功能的生命系统的能力大幅提高的尖端技术。将讨论新型生物系统设计-构建-测试周期的所有阶段，特别关注它们在统一生物工程平台中的整合。将重点举例说明合成生物学作为生物产业赋能技术的应用，特别是在改进高价值化学品和药物的微生物生产方面。关于负责任的研究与创新的部分将探讨这一创新技术在更广泛的社会经济背景下的变革潜力，使人们认识到该领域研究的伦理和政治影响。

生化和生物工艺工程学主要涉及设计涉及生物转化的工艺流程，以生产一系列生物基化学品、生物制药和生物燃料。通过应用通常用数学描述的工艺约束知识，生化工程师能够设计一系列综合工艺步骤或 "单元操作"，这些步骤或 "单元操作 "共同构成了一个生物工艺。 本模块将让学生了解生化工程在将生命科学和合成生物学的发现（如改进的产品表达微生物平台）转化为经济上可行的全规模生产工艺中的关键作用。来自曼彻斯特大学、伦敦大学学院和丹麦技术大学的生化工程师将讲授生物工艺设计所需的关键工程概念和解决问题的方法。

本单元研究利用生物催化生产药品和精细化学品。 具体来说，我们将研究利用分离的酶或整个细胞作为催化剂进行分离生物催化转化，以生产具有重要商业价值的产品，包括药品、工业单体和个人护理产品。 该模块将由CHEM21的Andy Wells博士讲授，CHEM21是欧洲最大的公私合作项目，致力于开发制造可持续药品，由曼彻斯特大学和制药公司葛兰素史克领导。 威尔斯博士将与约克大学的汤姆-杜格莫尔博士一起研究涉及六种不同酶转化的生物催化反应的六个工业实例。 每个实例都将介绍产品、生产工艺、酶反应机理以及采用生物催化反应作为生产工艺一部分的可持续性驱动因素和衡量标准。在这六个例子中，将对成功放大需要考虑的酶催化过程的一些关键属性进行研究。其中包括游离酶或全细胞催化剂的选择、辅助因子和辅助因子循环、多相反应、酶稳定性和产量。每个示例都将提供一些涉及产品和酶类型的主要文献参考资料，供学生在课程之外进一步学习。

生物能源是从生物质（动植物、木材、废物、（氢）气体和酒精燃料等有机生物材料）中提取的可再生能源。 生物质是燃料，生物能源是燃料中所含的能量。在本模块中，我们将探讨生物燃料的生产，以及与提高英国生物能源的贡献相关的研究和知识挑战，从而以协调、可持续和具有成本效益的方式实现战略环境目标。 此外，我们还将学习生物材料科学，特别是新型生物材料的开发及其在各种工业和医疗产品中的应用。 生物材料既可以从自然界中提取，也可以在实验室中利用金属成分、聚合物、陶瓷或复合材料，通过各种化学方法合成。 作为一门科学，生物材料已有约 50 年的历史，因此我们将探讨生物材料研究和生物制造技术的当前趋势和未来。

糖类科学是关于碳水化合物的科学和技术，碳水化合物是地球上最丰富的生物分子，也是所有生物体生物学的一部分。 本单元将介绍糖科学的基本概念，进而介绍糖科学对社会的益处，以及糖科学如何推动和影响生物经济。将通过一系列案例研究，介绍制药和个性化医疗、食品安全和生物材料领域的一些关键挑战和基于聚糖的解决方案。 生物制药是用生物方法制造的新药。所谓 "生物"，是指其生产过程过于复杂，无法用简单的化学方法来完成，目前我们必须引导生物材料--细胞，利用各种天然催化反应--来制造这些革命性的药物。 我们将在临床、社会和经济背景下研究这些研发药物的革命，以及使用各种类型的表达系统确保生产出安全有效的生物制药的方法。 学生将通过详细的案例研究，了解如何在工业环境中实践其他子模块中制定的原则。