生物反应过程是活体生命细胞的代谢过程，研究团队在原有提出的生物反应过程存在基因、细胞和反应器多尺度的复杂系统的理论体系指导下，又进一步提出了将生物过程微观与宏观生理代谢相结合优化研究理论和基于细胞生理和反应器流场特性研究相结合的放大方法，具体通过下述关键技术来实现：首先为了充分了解生物反应过程的细胞生理代谢特性，需开发能在生物反应过程中实时检测细胞生理代谢特性的各类过程传感器，并设计适合细胞代谢的反应器和数据处理系统等；其次在生物反应过程优化的研究中，通过建立细胞在生物过程中胞内微观代谢流的研究方法，并将细胞微观生理代谢特性和反应过程中宏观生理代谢特性相结合寻找过程优化的突破点；最后在生物反应过程放大中，将实验室几十升规模反应器的优化结果放大到百吨级反应器，则必须依靠反应器流场特性和细胞生理代谢特性相结合的方法才能有效实现。