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    新聞動態
    電分析化學儀器研發的開拓創新之路
    文章來源:http://www.joeolaoye.com 發布時間:2013/3/21 11:25:47

      科學的本質在于創新,科學家的貢獻在于致力解決國家的重大需求。汪爾康院士用自己的行動作了最好的回答。幾十年來,他把相當大的精力投入到了分析儀器的研發上,不管遇到多大困難,付出多大艱辛,他都一無反顧地拼搏、開拓和攀登著,因為在他的心中始終系著“國家需求”這四個沉甸甸的大字。

      從60年代開始,他在研制新型電分析儀器方面做了大量工作,積累了豐富經驗,在他的組織領導下,先后研制成功直流示波譜儀、卡路薩克交流換向器、極譜自動分析儀等。70年代中期,創新性地研制成功我國第一臺大型脈沖極譜儀,其分析靈敏度和穩定性均達到當時國際最高水平。80年代,他又研制成功國內外首創的多功能新極譜儀,并獲國家優秀新產品金龍獎。還結合生命科學中的化學問題、環境分析中急需要解決的問題,他開辟了油/水界面電化學、生物電化學、液相色譜/電化學的基礎與應用研究,發展了一系列通常較難檢測物質的電化學檢測方法。90年代以來,他從市場需求出發,立足于科技創新,在已有研究成果的基礎上,開展了電化學掃描探針顯微法、毛細管電泳/電化學以及液/液界面和仿生膜電化學的理論、應用及其新技術新方法的研究,領導研制成功了用以監測環保水質、藥物質量和臨床藥物及生物分析的“在線生化需氧量(BOD)快速測定儀”、“溶氧(DO)快速在線檢測儀”、“分子識別電化學分析儀”、“毛細管電泳電化學發光檢測儀”等一系列電化學分析儀器。

      “九五”期間我國科學儀器事業雖然取得了可喜成績。但仍有約70%的分析儀器依賴進口,尤其是高精尖分析儀器,一些急需的專用儀器尚屬空白。因此,研發具有我國自主知識產權的新產品是每一位分析儀器科技人員的歷史使命和迫切任務。

      “科學技術是第一生產力”,除了“拿來”,更要創新,只有創新,才能超越和取得重大突破,才能為國家做大貢獻,作為一個科技工作者應該有“啃硬骨頭”的精神。

      汪爾康院士結合自己多年來在電分析化學和生物傳感器研制方面深厚的學科和經驗積累,于2001年12月承擔了“十五”國家科技攻關重大項目“科學儀器研制與開發”之“電分析化學儀器的研制與開發”任務。他深知這既是一項國家重大需求和世界科學前沿的項目,又是一個難攻的“堡壘”。他更知攻破這一“堡壘”的重大意義:電分析儀器在科研生產,特別是在生命、環境、能源和材料等方面有廣泛的應用,量大面廣。國際上雖有一些類似的測試分析儀器,但價格昂貴。國內雖也有一些研究,均不能滿足和適應我國環保、醫藥、農業、衛生等方面的需求。研制和開發市場需求和有自主知識產權、有別于國內外已有的技術方法的儀器,是加強環保與監測,堅持可持續發展及人口與健康、生命科學迫切需要解決的問題。例如,研制“毛細管電泳/電化學發光檢測儀”(簡稱CE/ECL),這是一種可用于藥物、氨基酸、多肽、蛋白質及核酸等分析以及蛋白質與藥物、核酸相互作用的創新儀器及其全新的檢測方法,無論在臨床分析還是在醫藥、病毒、免疫等科學實驗中都有重要作用。他將毛細管電泳的分離技術與電化學發光檢測相結合,大大簡化了分析的技術難度,提高了分析的準確性,擴大了其應用范圍,目前國際上尚無這種檢測儀器,也很少有相關技術報道。

      研制這一儀器在設計上遇到很大困難,科技人員通過廣泛深入的理論研究和科學實驗,認識到先進儀器設備的研制,依靠的是技術路線的大膽突破和關鍵技術的集成創新,技術路線的突破和創新,需要有膽識、有魄力,更需要科學的頭腦;谶@一認識,他們打破傳統思路,改進技術方法,與西安瑞邁公司合作,確立儀器設計的關鍵技術及相關研究內容,克服了如何設計毛細管與工作電極的界面,以提高分離效率;如何對ECL非活性的物質進行分離檢測等一系列技術難題,并將這一技術應用于臨床、藥物分析以及其它樣品的分析,體現出良好的實際應用性能,從而解決了儀器研制中毛細管電泳分離單元設計、電化學單元與發光檢測單元的一體化檢測;解決了將分離毛細管與檢測安裝在一起的電化學檢測池的設計、器件、組裝等關鍵技術,有效地提高了儀器電流隨電位變化的同步性及電化學控制單元的響應速度、靈敏度和分離效率等性能。成功地將毛細管電泳分離和電化學發光檢測各自特點而集成為一體,開拓出國際首創,并具有我國自主知識產權的“毛細管電泳/電化學發光檢測儀”。該儀器實現了CE/ECL的在線分離,實時檢測,儀器操作靈敏,軟件功能齊全。其毛細管電泳系統、電化學系統及接口技術,還具有可分別或聯合使用等功能。根據目前市場需求和初期產品在藥物、醫學等方面的使用情況和科學分析,預期在生化、醫藥、臨床、免疫等方面有著更為廣闊的市場前景。同時,它比相關領域通常應用的進口“毛細管電泳激光誘導熒光分析儀”(每臺18萬美元)和電化學發光檢測儀(每臺18萬美元)成本大大降低(“毛細管電泳/電化學發光檢測儀”每臺5萬元人民幣)。

      與此同時,汪爾康等科技人員以同樣的開拓創新思路,發揮在電分析化學和化學修飾電極研究方面的積累和人才、技術等優勢,經過艱苦拼搏,合作攻關,研制成功“十五”國家科技攻關重大項目中“電分析化學儀器研制與開發”的“在線生化需氧量(BOD)監測儀”、“在線溶氧(DO)監測儀”等。這些儀器可用于水質分析、環境監測、生活用水、廢水處理、漁業養殖、生物化學、食品衛生、工農業等方面監測與分析,可為國家在防治污染方面提供科學依據,減少因水質污染給國家經濟造成的重大損失,具有廣泛的應用價值和廣闊的市場前景,將會在我國經濟建設中發揮重要作用。儀器設計制作的科學思路新穎,創新性顯著,具有我國自主知識產權,達到國際先進水平。

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