作者:依利特 來(lái)源:未知 2024-12-31
“多維生物色譜儀及液質(zhì)聯(lián)用關(guān)鍵部件的研制”項目,2012年列入國家重大科學(xué)儀器設備開(kāi)發(fā)專(zhuān)項。該項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,中國科學(xué)院大連化物所張玉奎院士擔任項目負責人,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,該項目通過(guò)了中科院組織的初步驗收,并獲得了專(zhuān)家組的一致好評。
據了解,該項目主要目的是攻克高效二維生物色譜系統、在線(xiàn)蛋白質(zhì)預處理系統、超高壓微納液相色譜系統及新型電噴霧離子源等關(guān)鍵儀器部件。從立項至今,近6年過(guò)去了,該項目取得了哪些成果?項目進(jìn)行過(guò)程中又發(fā)生過(guò)怎樣的故事?帶著(zhù)諸多問(wèn)題,儀器信息網(wǎng)特別采訪(fǎng)了該項目牽頭單位大連依利特技術(shù)總監唐濤博士。
依利特技術(shù)總監唐濤
從液質(zhì)聯(lián)用出發(fā) 重大儀器專(zhuān)項成果斐然
隨著(zhù)實(shí)驗室分析測試要求的不斷提升,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。在第一批國家重大科學(xué)儀器設備開(kāi)發(fā)專(zhuān)項中,有8個(gè)項目都與質(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積累以及技術(shù)優(yōu)勢,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)系統控制及數據工作站軟件將儀器集成為統一的分析系統,意在設計出一款針對蛋白質(zhì)分析的通用的液質(zhì)聯(lián)用前端儀器。
基于上述立項初衷,從2012年10月立項開(kāi)始,在多家參與單位的共同努力下,項目取得了一系列的成果。在中科院組織的初步驗收中,項目完全按照預定任務(wù)指標完成,甚至部分超過(guò)了最初預期。
而作為項目牽頭單位的依利特,也在項目關(guān)鍵技術(shù)攻克之后,將項目成果成功產(chǎn)業(yè)化。從2014年開(kāi)始,公司陸續推出了三套面向不同應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,通過(guò)這些年的不斷研發(fā),包括自動(dòng)進(jìn)樣器、檢測器、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),力爭與進(jìn)口儀器同臺PK。
依利特實(shí)驗室一角
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”項目,立項課題多達10項,參與單位眾多,開(kāi)發(fā)難度很大,項目進(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目進(jìn)行中面對的挑戰。
項目總指標中有一項,要求多維生物色譜儀通過(guò)一次分析,實(shí)現2500個(gè)蛋白的鑒定,需要儀器在完全無(wú)人工干預的情況下,自動(dòng)運行30多個(gè)小時(shí)。唐濤坦言,這個(gè)指標對于課題組來(lái)講是一個(gè)很大的挑戰。一方面對分析方法開(kāi)發(fā)有著(zhù)很高的要求;另一方面,對于分析儀器性能的要求也很高。唐濤說(shuō):“對于我們來(lái)講,最難的部分就是開(kāi)發(fā)控制系統,這個(gè)挑戰很大?!?這套集成的分析系統,包含高達7個(gè)輸液泵以及4個(gè)切換閥,以及四套需要單獨控制的分系統,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)分系統的控制軟件之外,為了整體的協(xié)調順利運轉,還要解決平行系統之間相互干擾的問(wèn)題。
在最終現場(chǎng)測試階段,專(zhuān)家們對多維生物色譜儀這一成果給予了很高的評價(jià)。雖然整套系統包含的儀器相對較多,但在高度集成化的系統中并沒(méi)有丟掉液相色譜本身模塊化的靈活性。同時(shí),這款系統也克服了涉及到多檢測器,多通道的采集的難點(diǎn)。
同時(shí),唐濤也介紹了另一個(gè)項目的重要成果——超高壓微納液相色譜系統,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。為了達到這種要求,需要液相色譜的流量達到500nL/min,而現在UHPLC的流量精度也只需要達到微升級別,納升級的流量精度對于國產(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)項目,在開(kāi)發(fā)過(guò)程中,團隊走了一些彎路。團隊最初的設計方案比較“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):“當時(shí)設想很好,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、壓力上限可以達到,但是控制起來(lái)特別困難。團隊前后做了快兩年時(shí)間,最后還是推倒重來(lái)了?!痹谥暗姆桨甘『?,團隊決定利用了直驅的方式,完全靠電機和軟件的精度,機械加工和結構設計的來(lái)控制流量。同時(shí),團隊還研發(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隊合作,繼續對其進(jìn)行進(jìn)一步的研發(fā)優(yōu)化,盡快將儀器商品化。
由專(zhuān)項到市場(chǎng) 后項目時(shí)代國產(chǎn)儀器的突圍戰
這次項目過(guò)程歷時(shí)近6年,研發(fā)過(guò)程也很曲折,唐濤表示,在項目復盤(pán)的階段,團隊也總結了過(guò)程中的經(jīng)驗教訓。他表示,因為研發(fā)本身就是不可預知,誰(shuí)也不能保證你設想的方案就一定能成功。所以在做研發(fā)項目的時(shí)候,尤其是相對技術(shù)難度較高的項目,一開(kāi)始要預先準備多個(gè)方案,把腦袋里的想法預先落實(shí)在紙面上,通過(guò)各種建模軟件預先進(jìn)行實(shí)際演練。同時(shí),在項目過(guò)程中,尤其是項目初期,要對整體方案進(jìn)行反復討論,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,國產(chǎn)液相色譜這些年的變化,唐濤表示,這些年,國產(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,國內幾乎沒(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,很難做到一臺儀器所需要的所有部件,都由自己研發(fā)生產(chǎn)。這就為國產(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,需要去調用自動(dòng)進(jìn)樣器原有的模塊。這種調用的方式是不穩定的,而且一旦出現了問(wèn)題,修改起來(lái)非常困難。
種種原因,造成國產(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(cháng)時(shí)間不間斷運行。但是,隨著(zhù)這些年的技術(shù)發(fā)展,國產(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),在儀器性能和指標上實(shí)現了大幅提升。
而對于國產(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)項以及這些年的不斷研發(fā)創(chuàng )新,他認為現階段國產(chǎn)液相在指標上已經(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),能夠將性能完全體現出來(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),現在國產(chǎn)儀器核心技術(shù)“空心化”現象還存在于整個(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備,有和進(jìn)口儀器的一戰之力。
對于未來(lái)國產(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)和目標用戶(hù)的需要,不斷提高國產(chǎn)液相色譜的市場(chǎng)競爭力?!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