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仪器专项结硕果 “薄层色谱-拉曼联用仪”前景可瞻——访海军军医大学陆峰教授

仪器信息网 2017/11/03 08:40:18 点击 2790 次
默克
[导读] 2012年,“便携式薄层色谱━拉曼光谱联用仪及其药品快检支撑系统”列入国家重大科学仪器设备开发专项,历经4年半,日前,该项目通过了组织单位的技术验收,并获得科技部仪器领域专家的好评。 据悉,该项目研制的薄层色谱-拉曼光谱联用仪,是世界范围内首次将薄层色谱与拉曼光谱技术相结合的创新型仪器。

  2012年,“便携式薄层色谱━拉曼光谱联用仪及其药品快检支撑系统”列入国家重大科学仪器设备开发专项,该项目由中国人民解放军第二军医大学牵头承担,陆峰教授为项目牵头单位负责人,上海科哲生化科技有限公司、上海仪电分析仪器有限公司、上海交通大学、上海市食药所、山东省食药院等10余家单位参与其中。历经4年半,日前,该项目通过了组织单位的技术验收,并获得科技部仪器领域专家的好评。

  据悉,该项目研制的薄层色谱-拉曼光谱联用仪,是世界范围内首次将薄层色谱与拉曼光谱技术相结合的创新型仪器。该专项的立项背景是什么?都取得了哪些突破性的成果?又遇到了哪些困难?仪器未来应用前景如何?日前,仪器信息网特别邀请该项目的牵头单位负责人,海军军医学大学(第二军医大学)陆峰教授解读这一研究成果。

海军军医大学 陆峰教授

从需求出发 世界首台“便携薄层色谱━拉曼光谱联用仪”成果显著

  仪器信息网:作为“便携式薄层色谱━拉曼光谱联用仪及其药品快检支撑系统”国家重大科学仪器设备开发专项牵头单位负责人,请谈一下该项目的立项背景?

  陆峰:2012年之前,国内连续曝光多次假劣药事件,尤其像2006年的“亮菌甲素注射液事件”中,江苏泰兴化工厂将工业原料二甘醇冒充药用辅料丙二醇出售给齐二药,导致终产品引起急性肾功能衰竭;再比如2009年的“糖脂宁胶囊事件”中,降糖中成药里面非法添加了大量的“格列本脲”化学成分,导致血糖骤降,多器官损伤甚至衰竭,引起了很大的轰动。当时我就一直在想,为什么在如此严格的监管下,在中检院部署的400台药品快检车的保驾护航之下,仍有人冒天下之大不韪,不断制造着严重威胁人民生命财产安全、破坏社会稳定和谐的事件而屡禁不止呢?!经仔细分析,发现其中一个很重要的原因,还是我们的快检技术的支撑作用不够到位。

  2012年,正值国家重大科学仪器设备开发专项进入第二个年头,科技部鼓励各牵头组织部门组织申报,我们第二军医大学(现已更名为海军军医大学)原来所隶属的总后卫生部(现已更名为后勤保障部卫生局)也位列其中。我们结合课题组多年来在拉曼光谱法、化学计量学、药品快检等专业研究方向上的基础积累和技术优势,将快检场景下能较好地简化复杂样品(中药)的薄层色谱技术、以及能更好实现信息与资源共享的互联网技术,与我们原有研发优势的拉曼光谱法、化学计量学软件整合起来,共同构成了“薄层色谱-拉曼光谱联用仪及其药品快检支撑系统”的核心研究内容,并与产业化单位、应用开发单位联合进行了项目申报,以期能在同一种科学仪器上,同时实现化学药假药与中药掺杂违禁化学药品的快速检测与远程智能判别。通过多家应用开发单位共同参与建设的化学药品拉曼光谱、违禁化学药品表面增强拉曼光谱的开放数据库,搭建形成硬件-软件一体化的药品快检共享平台,目标是为药品安全的保驾护航提供一套不同于中检院部署的药品快检车,或与之互补的新的解决方案。

  仪器信息网:据悉,“便携式薄层色谱━拉曼光谱联用仪及其药品快检支撑系统”项目现已结题,请介绍一下都取得了哪些突破性的成果?各项目承担单位的任务完成情况如何?

  陆峰:本项目从2012年10月始,历经4年半,10余家参与单位排除万难,共同努力,协同推进,取得了一系列突破性的成果,可谓来之不易:项目在仪器研制集成、快检模式制定、应用模型开发上都有不少收获,如研制了国内外首台薄层色谱-拉曼光谱联用仪,组建了20余台仪器构成的小型快检网络,开发了一键式的快检支撑系统,实现了过期药品筛查、衍生物掺杂检测等创新应用;此外还制定了多项企业标准,参与制定了一项国家标准,申请了60余项专利,并已有10来项获得授权,并取得了论文发表、人才培养等其他成果。

  项目的各任务承担单位已100%地完成了任务考核指标,达到(部分超过)了预期,因此于日前顺利通过了牵头组织部门组织的技术验收。目前,我们正在依据技术验收会上专家提出的意见进行各项完善工作,以期顺利通过最后国家科技部组织的综合验收。

  在项目中,我们海军军医大学药学院主要负责药品快检算法软件的研发以及整个应用开发方案的研制,并指导整个项目组推进各项技术(硬件、软件、产业化、应用开发等)研发与财务管理工作,确保按时、保质、科学、合规。

  仪器信息网:重大专项研究成果“薄层色谱-拉曼光谱联用仪”的创新点体现在哪些方面?可以解决哪些应用难题?您如何评价该仪器的应用前景?

  陆峰:本项目的创新主要体现在两个方面,首先,薄层色谱-拉曼光谱联用仪是国内外的第一台,这种硬件上的原始创新,对推动仪器行业创新发展的示范作用是毋庸置疑的;其次,是整个药品快检支撑系统的建设和应用,这与联用仪硬件系统互为支撑、互相推动。通过联用仪与支撑系统能实现假劣药品的高通量筛查,“一键式”的药品快检平台可在几秒内反馈准确的分析结果,这种智能、快速的反馈系统,也是目前国内外所罕见的。

  专项成果主要解决中药保健品的非法添加化药检测、中药材非法染色识别、化药真伪快速鉴别等技术难题。这些应用目前主要是药检部门的需求可能更大一些,当然我们也在力推项目成果与药品生产、流通、零售企业等的合作。毕竟,从源头控制药品质量、确保用药安全才是我们的最终目标,相信这种趋势在未来的几年会越来越明朗。

“后项目”时代:仍需多方共同努力

  仪器信息网:您如何评价“薄层色谱-拉曼光谱联用仪”的应用前景?

  陆峰:随着近几年国内拉曼光谱类仪器的飞速发展,拉曼光谱在各个应用领域都取得了可观的突破,前景还是很光明的。我们所研发的联用仪(既可以色谱仪-光谱仪联合使用,也可以拆分为薄层色谱仪、拉曼光谱仪单独使用)也应顺势而为,努力在药品的原辅料检测、化学药的成份检测、真伪鉴别、中药保健品与化妆品的非法添加化学成分检测方面等做出更大的贡献。

  当然,鉴于目前各级药检实验室已经有较成熟的方法及仪器用于上述样品的检测,我们的产品定位主要还是在现场快检。同时,我们也需要注意与目前市场上其他原理、其他类型的快检方法与仪器的错位竞争,互补地解决各类药品(食品、保健品、化妆品等)样品的快检问题,造福于民。

  仪器信息网:该项目后续仪器产业化及销售情况如何?用户反馈情况怎么样?

  陆峰:本项目的仪器产业化任务是由上海仪电分析仪器有限公司与上海科哲生化科技有限公司共同承担的,两家企业密切合作、顺利对接,连续攻克了很多关键技术问题,比如自动定位斑点、增强衍生化、轨迹追踪、接口设计等,使得联用仪的工程产业化得以顺利推进。截至目前,联用仪+单用仪+相关零部件的销售额已达300余万。

  目前,仪器的用户主要有山东省各地市药检机构、上海市各区药检机构,以及药检系统外的应用单位(山东省中药研究院、中科院合肥智能所等)。从反馈情况来看,用户对仪器设计及使用体验方面总体上是满意的,但仍希望在仪器稳定性、操作简便性、报告通俗性等方面不断完善,有些用户还提出了一些非常个性化的需求。这些需求,相信还将随着使用的深入而不断提出,这也鞭策我们对联用仪及支撑系统进行不间断的升级完善。总之,这项工作仍在持续中,不会随着项目结题验收而结束。

  仪器信息网:后续,贵课题组还将开展哪些方面的研究工作?

  陆峰:正如前面提到的,用户希望我们在仪器稳定性、操作简便性、报告通俗性以及某些个性化需求方面不断完善。每一项需求的背后,都有大量的研发工作需要开展,当然,这里有些工作与工程产业化单位的联系更密切一些。由于我们已经进入“后项目”时代,需要与工程产业化单位,乃至用户单位共同探索一种更适用于结题后的新的合作机制,这样才能把项目成果推进得更高更远。

  另一方面,薄层色谱-拉曼光谱联用方法作为一种相对较新的分析方法,其自身还有很多很有意思的基础或应用基础研究工作值得开展,比如联用一体化的基底,也就是新的纳米复合材料的研究、色谱-光谱联用新接口新模式的研究、采用人工智能技术改造我们的快检支撑系统等等,都将陆续展开。当然这类研究都是开放式的,研究无止境,我们希望有更多的社会力量参与其中。

  还有一点值得提及的后续工作是,已经有一些单位借助我们的“薄层色谱━拉曼光谱联用仪及其药品快检支撑系统”平台申请并获得多项国家及省部级的升级课题资助,这让我们感到非常高兴。当然,我们的项目平台也要为这些新的课题做好服务保障,互相促进,共同进步,将项目执行期间建立的这种优良传统,继续发扬光大。

感触:科学仪器人“任重道远”!

  仪器信息网:作为重大仪器专项的负责人,请问在专项的实施过程中,您有什么样的心得体会?最具挑战的地方体现在哪里?又是如何克服的?

  陆峰:作为一名科研出身的高校老师,我首先或者说习惯性关注的,还是这个项目中的研究性问题或挑战,比如表面增强拉曼光谱信号的稳定性问题困扰我们很久。对于这种时有时无、或高或低的信号,分析工作者历来是非常头疼的,直到我们寻找到一种动态表面增强拉曼光谱的原理去解释它,然后去利用并控制它,这是一种挑战。

  第二种挑战来自工程技术层面,这往往是研究人员容易忽视的,其实也是因为我原本不擅此道所导致的。比如薄层色谱-拉曼光谱联用过程中,对焦的实现及光谱采集参数的优化,这些对实验室根本就不是问题,但到了工程技术层面就是大问题。在这个过程中,我们的工程技术人员费了很大的心力,反复修改设计方案,反复论证与验证,才找到较好的解决方案。这种挑战,于我也是一种难得的经历,从此也深知科学与技术,是两条不同的路径。

  其实,这个项目最大的挑战来自管理方面。这么大的一个项目,这么大的一个团队,这么大的经费盘子,这么多的细节和枝枝末末,各个单位、各项工作之间“犬牙交错”、“盘根错节”,甫一上手,我的内心其实是崩溃的。但崩溃完,工作还得继续。所以,收拾好心情,负重前行吧!好在,我们有一个强大的、堪于“大”挑战匹敌的“大”团队!这里要感谢国家科技部、后勤保障部、上海市科委的科学合理、张弛有度的管理,感谢“两组一委”的及时给力、切中肯綮的指导,有了他们的管理和指导,我们的研发团队才能在正确的方向上,在正确的时间做正确的努力,团结奋进,攻克一个又一个的科学与技术难关,才能按时、保质地完成项目各项考核指标与总体目标。在此,借仪器信息网平台向他们表达我最诚挚、深沉、由衷的敬意和感谢!

  最后一个挑战是来自这个项目本身的领域定位。我们的项目,定位在药品快检领域,而众所周知,药品是一种非常特殊的商品,药品的质量安全关系到国计民生,一直以来国家食药监局对药品的监管历来是最严格的。因此,我们的项目成果想要顺利、全面地进入药品快检或者说药品质量安全监管领域,是必须通过国家食药监局的认证或许可的。但是,这项艰巨的任务目标,不是靠我们一个团队经过四五年的努力就能达成的。目前我们正在做这方面的努力,比如接入中检院主持研发的“国家药品快速检验数据库网络平台”等。我们呼吁,药品质量安全事关每个你我,需要各方努力才能长治久安。

  仪器信息网:您如何评价国产科学仪器的开发、应用及产业化现状?

  陆峰:经过几代科学仪器人不懈的努力,国产科学仪器在开发、应用及产业化方面都已经取得了长足的发展,某些领域甚至已经走在了世界前列。一些国产科学仪器企业的上市及良好运营,就是这种进步与发展的缩影。尤其是科技部近几年和财政部共同设置的国家重大仪器设备开发专项,已陆续投入几十亿元,启动了多批项目推动大型仪器的国产化、产业化和示范化,这给国产仪器研发单位带来了很大的激荡效应,一方面算是还一下多年的历史欠账,另一方面更重要的,是通过政策导向、机制引导,激励更多的社会力量投身到国产科学仪器的开发、应用及产业化工作中去。相信这种效应,会随着这些项目成果的落地生根、开枝散叶、开花结果,会逐渐显现、放大。

  当然,发展仍会伴随着“旧弊新症”,比如关键零部件核心技术的短板、历史原因造成的招标采购中排挤国产仪器的“积习陋习”、产学研用转化机制仍存在的“堵点”等等,仍是我们科学仪器人需要直面的。不过,我相信随着制度的完善、研发实力的加强,凭着我们的智慧与努力,这样的局面会逐渐得到改善。

  仪器信息网:您对国产仪器开发和应用的从业人员有什么样的建议?

  陆峰:尽管作为仪器专项项目负责人完成了一个项目周期的工作,但实际上我仍是国产科学仪器界的一名新人,说到对国产仪器开发和应用的从业人员的建议,更多的只是谈谈我个人的一些体会。

  首先是国家的进步、时代的发展给我们提供了很好的历史机遇与很大的挑战,能不能抓住机遇?敢不敢迎接挑战?这是摆在我们(尤其是年轻)的仪器从业人员面前的重要问题;其次,也许可以出奇制胜。我国的空间站、北斗卫星、移动支付等,都是通过这个策略实现了对欧美的弯道超车。那么,我们的科学仪器产业是否也可以沿袭这个策略并做得更好;最后,也是最重要的一点,是要静下心来修炼内功。我们的仪器在开发、应用及产业化方面,许多都已经能做得跟进口仪器很“像”了,但“像”还远远不够!国家科技部的吴学梯副司长早就给我们提出了“皮实耐用”的要求,看似简单的4个字,背后需要我们在各个方面修炼内功,内外兼修,才可能将国产科学仪器真正提升到这个高度。以上3点小小的体会,与诸君共勉。

采访编辑:叶建

 

[来源:仪器信息网]
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