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   “多維生物色譜儀及液質(zhì)聯(lián)用關(guān)鍵部件的研制”項(xiàng)目，2012年列入國(guó)家重大科學(xué)儀器設(shè)備開(kāi)發(fā)專(zhuān)項(xiàng)。該項(xiàng)目由大連依利特分析儀器有限公司(以下簡(jiǎn)稱(chēng)依利特)牽頭，中國(guó)科學(xué)院大連化物所張玉奎院士擔(dān)任項(xiàng)目負(fù)責(zé)人，中科院大連化學(xué)物理研究所(以下簡(jiǎn)稱(chēng)大連化物所)、浙江好創(chuàng)生物技術(shù)有限公司(以下簡(jiǎn)稱(chēng)浙江好創(chuàng))等多家單位參與其中。近期，該項(xiàng)目通過(guò)了中科院組織的初步驗(yàn)收，并獲得了專(zhuān)家組的一致好評(píng)。  

據(jù)了解，該項(xiàng)目主要目的是攻克高效二維生物色譜系統(tǒng)、在線(xiàn)蛋白質(zhì)預(yù)處理系統(tǒng)、超高壓微納液相色譜系統(tǒng)及新型電噴霧離子源等關(guān)鍵儀器部件。從立項(xiàng)至今，近6年過(guò)去了，該項(xiàng)目取得了哪些成果?項(xiàng)目進(jìn)行過(guò)程中又發(fā)生過(guò)怎樣的故事?帶著諸多問(wèn)題，儀器信息網(wǎng)特別采訪(fǎng)了該項(xiàng)目牽頭單位大連依利特技術(shù)總監(jiān)唐濤博士。

                                             依利特技術(shù)總監(jiān)唐濤

    從液質(zhì)聯(lián)用出發(fā) 重大儀器專(zhuān)項(xiàng)成果斐然

隨著實(shí)驗(yàn)室分析測(cè)試要求的不斷提升，液相色譜質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)已經(jīng)成為分析儀器發(fā)展的重要方向之一。在第一批國(guó)家重大科學(xué)儀器設(shè)備開(kāi)發(fā)專(zhuān)項(xiàng)中，有8個(gè)項(xiàng)目都與質(zhì)譜相關(guān)，然而樣品前處理、色譜分離以及離子源等質(zhì)譜前端部件則較少涉及。

在上述背景下，大連化物所、依利特以及浙江好創(chuàng)等多家單位攜手，希望能夠依托各自在前處理、液相色譜以及離子源方面的基礎(chǔ)積累以及技術(shù)優(yōu)勢(shì)，研發(fā)一系列可以匹配不同質(zhì)譜儀的通用部件，并自主研發(fā)系統(tǒng)控制及數(shù)據(jù)工作站軟件將儀器集成為統(tǒng)一的分析系統(tǒng)，意在設(shè)計(jì)出一款針對(duì)蛋白質(zhì)分析的通用的液質(zhì)聯(lián)用前端儀器。

基于上述立項(xiàng)初衷，從2012年10月立項(xiàng)開(kāi)始，在多家參與單位的共同努力下，項(xiàng)目取得了一系列的成果。在中科院組織的初步驗(yàn)收中，項(xiàng)目完全按照預(yù)定任務(wù)指標(biāo)完成，甚至部分超過(guò)了最初預(yù)期。

而作為項(xiàng)目牽頭單位的依利特，也在項(xiàng)目關(guān)鍵技術(shù)攻克之后，將項(xiàng)目成果成功產(chǎn)業(yè)化。從2014年開(kāi)始，公司陸續(xù)推出了三套面向不同應(yīng)用需求的液相色譜儀器，其中，最重要的就是iChrom 5100系列高效液相色譜儀。唐濤表示，這款產(chǎn)品的核心技術(shù)來(lái)源于專(zhuān)項(xiàng)，通過(guò)這些年的不斷研發(fā)，包括自動(dòng)進(jìn)樣器、檢測(cè)器、控制軟件等都由依利特自己研發(fā)并生產(chǎn)。iChrom 5100定位在中高端市場(chǎng)，力爭(zhēng)與進(jìn)口儀器同臺(tái)PK。

依利特實(shí)驗(yàn)室一角

    從想法到產(chǎn)品 開(kāi)發(fā)路上曲折前行

“多維生物色譜儀及液質(zhì)聯(lián)用關(guān)鍵部件的研制”項(xiàng)目，立項(xiàng)課題多達(dá)10項(xiàng)，參與單位眾多，開(kāi)發(fā)難度很大，項(xiàng)目進(jìn)行過(guò)程中也遇到了很多困難，走過(guò)一些彎路。在采訪(fǎng)過(guò)程中，唐濤也為我們介紹了依利特在項(xiàng)目進(jìn)行中面對(duì)的挑戰(zhàn)。

項(xiàng)目總指標(biāo)中有一項(xiàng)，要求多維生物色譜儀通過(guò)一次分析，實(shí)現(xiàn)2500個(gè)蛋白的鑒定，需要儀器在完全無(wú)人工干預(yù)的情況下，自動(dòng)運(yùn)行30多個(gè)小時(shí)。唐濤坦言，這個(gè)指標(biāo)對(duì)于課題組來(lái)講是一個(gè)很大的挑戰(zhàn)。一方面對(duì)分析方法開(kāi)發(fā)有著很高的要求;另一方面，對(duì)于分析儀器性能的要求也很高。唐濤說(shuō)：“對(duì)于我們來(lái)講，最難的部分就是開(kāi)發(fā)控制系統(tǒng)，這個(gè)挑戰(zhàn)很大?！?這套集成的分析系統(tǒng)，包含高達(dá)7個(gè)輸液泵以及4個(gè)切換閥，以及四套需要單獨(dú)控制的分系統(tǒng)，而這些，都需要用同一款軟件控制。所以除了需要開(kāi)發(fā)4個(gè)分系統(tǒng)的控制軟件之外，為了整體的協(xié)調(diào)順利運(yùn)轉(zhuǎn)，還要解決平行系統(tǒng)之間相互干擾的問(wèn)題。

在最終現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試階段，專(zhuān)家們對(duì)多維生物色譜儀這一成果給予了很高的評(píng)價(jià)。雖然整套系統(tǒng)包含的儀器相對(duì)較多，但在高度集成化的系統(tǒng)中并沒(méi)有丟掉液相色譜本身模塊化的靈活性。同時(shí)，這款系統(tǒng)也克服了涉及到多檢測(cè)器，多通道的采集的難點(diǎn)。

同時(shí)，唐濤也介紹了另一個(gè)項(xiàng)目的重要成果——超高壓微納液相色譜系統(tǒng)，該課題意在開(kāi)發(fā)出一款可以直接連接質(zhì)譜而不需要分流的液相色譜儀。為了達(dá)到這種要求，需要液相色譜的流量達(dá)到500nL/min，而現(xiàn)在UHPLC的流量精度也只需要達(dá)到微升級(jí)別，納升級(jí)的流量精度對(duì)于國(guó)產(chǎn)廠(chǎng)商來(lái)說(shuō)要求可以說(shuō)是非常高了。

由于從來(lái)沒(méi)有接觸過(guò)相關(guān)項(xiàng)目，在開(kāi)發(fā)過(guò)程中，團(tuán)隊(duì)走了一些彎路。團(tuán)隊(duì)最初的設(shè)計(jì)方案比較“異想天開(kāi)”，想要通過(guò)相變蓄能材料在相變過(guò)程中體積變化來(lái)推動(dòng)活塞來(lái)輸出微量的液體。唐濤說(shuō)：“當(dāng)時(shí)設(shè)想很好，而且也取得了專(zhuān)利，但在實(shí)際做產(chǎn)品的時(shí)候，雖然輸出指標(biāo)、壓力上限可以達(dá)到，但是控制起來(lái)特別困難。團(tuán)隊(duì)前后做了快兩年時(shí)間，最后還是推倒重來(lái)了?！痹谥暗姆桨甘『?，團(tuán)隊(duì)決定利用了直驅(qū)的方式，完全靠電機(jī)和軟件的精度，機(jī)械加工和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的來(lái)控制流量。同時(shí)，團(tuán)隊(duì)還研發(fā)了一種特殊裝置，可以獲得實(shí)時(shí)的流量反饋。

超高壓微納液相色譜系統(tǒng)前后歷時(shí)3年多，最終研制成功。唐濤表示，這是液相色譜真正的前沿成果，后期依利特也將與大連化物所張玉奎院士和張麗華研究員的團(tuán)隊(duì)合作，繼續(xù)對(duì)其進(jìn)行進(jìn)一步的研發(fā)優(yōu)化，盡快將儀器商品化。

 由專(zhuān)項(xiàng)到市場(chǎng) 后項(xiàng)目時(shí)代國(guó)產(chǎn)儀器的突圍戰(zhàn)

這次項(xiàng)目過(guò)程歷時(shí)近6年，研發(fā)過(guò)程也很曲折，唐濤表示，在項(xiàng)目復(fù)盤(pán)的階段，團(tuán)隊(duì)也總結(jié)了過(guò)程中的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)。他表示，因?yàn)檠邪l(fā)本身就是不可預(yù)知，誰(shuí)也不能保證你設(shè)想的方案就一定能成功。所以在做研發(fā)項(xiàng)目的時(shí)候，尤其是相對(duì)技術(shù)難度較高的項(xiàng)目，一開(kāi)始要預(yù)先準(zhǔn)備多個(gè)方案，把腦袋里的想法預(yù)先落實(shí)在紙面上，通過(guò)各種建模軟件預(yù)先進(jìn)行實(shí)際演練。同時(shí)，在項(xiàng)目過(guò)程中，尤其是項(xiàng)目初期，要對(duì)整體方案進(jìn)行反復(fù)討論，如果實(shí)際操作的時(shí)候，兩個(gè)方案不相上下，最好兩個(gè)方案都做;如果很明顯在階段論證時(shí)，某一個(gè)方案可行性更好，再集中做這個(gè)方案。

而談到透過(guò)重大專(zhuān)項(xiàng)，國(guó)產(chǎn)液相色譜這些年的變化，唐濤表示，這些年，國(guó)產(chǎn)的儀器一直在進(jìn)步，雖然與進(jìn)口儀器還有一定的差距，但這個(gè)距離在逐漸縮小，國(guó)產(chǎn)廠(chǎng)商的追逐之路一直在加快進(jìn)行。他回顧到，在2012年以前，國(guó)內(nèi)幾乎沒(méi)有一家液相色譜儀器廠(chǎng)家可以能夠完整生產(chǎn)一整套的液相色譜儀，很難做到一臺(tái)儀器所需要的所有部件，都由自己研發(fā)生產(chǎn)。這就為國(guó)產(chǎn)儀器的性能和使用帶來(lái)了一定的影響。他舉例說(shuō)，依利特的液相色譜曾經(jīng)使用的是其他廠(chǎng)家提供的自動(dòng)進(jìn)樣器，這就造成軟件控制的時(shí)候，需要去調(diào)用自動(dòng)進(jìn)樣器原有的模塊。這種調(diào)用的方式是不穩(wěn)定的，而且一旦出現(xiàn)了問(wèn)題，修改起來(lái)非常困難。

種種原因，造成國(guó)產(chǎn)的液相色譜儀與進(jìn)口儀器相比，很難做到真正的全自動(dòng)化，難以在無(wú)人操作的狀態(tài)下長(zhǎng)時(shí)間不間斷運(yùn)行。但是，隨著這些年的技術(shù)發(fā)展，國(guó)產(chǎn)儀器很多已經(jīng)可以做到從硬件到軟件全部自主研發(fā)生產(chǎn)，在儀器性能和指標(biāo)上實(shí)現(xiàn)了大幅提升。

而對(duì)于國(guó)產(chǎn)液相色譜進(jìn)一步的發(fā)展道路，唐濤也表示，通過(guò)這次重大儀器專(zhuān)項(xiàng)以及這些年的不斷研發(fā)創(chuàng)新，他認(rèn)為現(xiàn)階段國(guó)產(chǎn)液相在指標(biāo)上已經(jīng)完全可以媲美進(jìn)口儀器，但是如何能夠把技術(shù)做扎實(shí)，能夠?qū)⑿阅芡耆w現(xiàn)出來(lái)，還需要廠(chǎng)商付出努力。同時(shí)，要注重核心技術(shù)的研發(fā)，現(xiàn)在國(guó)產(chǎn)儀器核心技術(shù)“空心化”現(xiàn)象還存在于整個(gè)行業(yè)中，一些廠(chǎng)家將整個(gè)模塊買(mǎi)來(lái)裝上外殼就做成一款產(chǎn)品。從表面上看，可能相差不大，但是只有自己掌握了核心技術(shù)，才能真正從性能上對(duì)儀器有一個(gè)提升，同時(shí)也才有可能制造出真正的高端儀器設(shè)備，有和進(jìn)口儀器的一戰(zhàn)之力。

對(duì)于未來(lái)國(guó)產(chǎn)液相色譜的市場(chǎng)，唐濤充滿(mǎn)了信心。他也表示，公司將不斷拓展現(xiàn)有技術(shù)，在深入研發(fā)的同時(shí)不斷與科學(xué)家和用戶(hù)深入交流合作，深入了解市場(chǎng)和目標(biāo)用戶(hù)的需要，不斷提高國(guó)產(chǎn)液相色譜的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力?！半m然差距還是有的，但是我們也在不斷進(jìn)步?！?/span>

撰稿編輯：趙儀