高效微流电色谱分析仪器的开发与应用.ppt

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1、高效微流电色谱分析仪器的开发与应用实施方案汇报,上海通微分析技术有限公司 上海交通大学药学院 上海市计算技术研究所 华东师范大学 海医药工业研究院 上海交通大学生命科学院 福州大学,2011国家重大科学仪器设备开发专项,阎 超,Unimicro(Shanghai)Technologies Co.,Ltd.上海通微分析技术有限公司,汇报提纲,1.仪器的创新性和应用价值 2总体设计、仪器开发、技术路线3.应用研究的科学意义及方案4.工程化和产业化示范方案5.考核指标6现有基础、人才队伍与条件7.项目运行与管理机制,Unimicro(Shanghai)Technologies Co.,Ltd.上海通

2、微分析技术有限公司,仪器的创新性和应用价值,Unimicro(Shanghai)Technologies Co.,Ltd.上海通微分析技术有限公司,发展民族高端分析仪器，振兴民族分析仪器行业刻不容缓！,市场需求,2010全球液相色谱仪器市场约50亿美元。我国约30亿人民币（1万台)，正以每年25%-30%的速度递增，其中80%的液相色谱仪市场和近100%的毛细管电泳仪市场被国外进口仪器所占据.,Unimicro(Shanghai)Technologies Co.,Ltd.上海通微分析技术有限公司,复杂的生命现象对现代分析工具的需求 蛋白质组学,代谢组学等系统生物学中药现代化分离手段的挑战 现代

3、中药中的复杂成分的分离和分析，指纹图谱以及生产质量控制 农业/食品安全对分离手段的挑战 蔬菜、水果、农残、添加剂生态环保对分离手段的挑战 空气、水、土壤的污染,科学发展和国计民生对现代分析工具的需求,Unimicro(Shanghai)Technologies Co.,Ltd.上海通微分析技术有限公司,液相色谱技术的突破UPLC,美国Waters采用5倍于常规液相的压力和亚2微米的填料，UPLC分离速度、分离度和灵敏度三方面都大大得到了改善。市场表现：10万美元/套，中国市场年均销售1000台套。,Unimicro(Shanghai)Technologies Co.,Ltd.上海通微分析技术有

4、限公司,我们拿什么与UPLC竞争？,Unimicro(Shanghai)Technologies Co.,Ltd.上海通微分析技术有限公司,TriSepTM-2100微流毛细管电色谱国家“十五”重大科技攻关，发改委仪器专项支持,美国和中国专利1.US Pat.6,569,3252.US Pat.5,453,1633.US Pat.5,492,0934.中国专利ZL 99206093.1,Unimicro(Shanghai)Technologies Co.,Ltd.上海通微分析技术有限公司,电渗流和压力流双重驱动的分离技术(美国专利-US Pat.5492093),显微镜中压力流 流形图,显微镜

5、中电渗流 流形图,（2）电色谱基于液相色谱和毛细管电泳的双重分离机理，分离选择性好，分析速度快；,（1）电色谱中，电渗流的流型呈柱塞型，柱效和分辨度极高，提高了对复杂样品的分离能力；,（3）液相色谱中，压力流呈抛物线型，柱效低，分辨度差。,Unimicro(Shanghai)Technologies Co.,Ltd.上海通微分析技术有限公司,核心技术毛细管电色谱的优点,“三高一快”（高柱效、高选择性、高分辨率、快速分离）“一机三用(毛细管电色谱、毛细管电泳、微径液相）微流化,经济实惠并且环境友好（消耗溶剂和样品量仅为常规液相色谱的万分之一）,Unimicro(Shanghai)Technolo

6、gies Co.,Ltd.上海通微分析技术有限公司,pCEC 与 UPLC 性能对比,在分离柱效、分辨率和峰容量方面均优于UPLC。,Unimicro(Shanghai)Technologies Co.,Ltd.上海通微分析技术有限公司,微流毛细管电色谱的创新点（共35项）,国际首创压力流和电渗流双重驱动的整体设计，采用色谱和电泳的双重机理进行分析（获美国专利 US6,569,325，国际PCT发明专利-PCT/CN2005/002480）；国际首创的纳升级定量进样阀及纳升级微流控技术（获美国发明专利-US 5,492,093，国际PCT发明专利-PCT/CN2005/001758）；国际首创

7、毛细管色谱柱电动填充技术（获美国发明专利-US 5,453,163）；国际一流的核-壳型和亚微米分离介质制备方法（中国专利201010579012.6）；国际一流的柱上激光诱导荧光检测技术（中国专利 ZL200520048181.1）；国际首创通用型毛细管柱上蒸发光散射检测器（中国专利 L200620043547.0，ZL200620040574.2）。,Unimicro(Shanghai)Technologies Co.,Ltd.上海通微分析技术有限公司,。当色谱分离柱效得到10到100倍的提高时，色谱的革命性变化即将到来，我们已经从电色谱上看到了曙光。,seen the edges of

8、this with capillary electrochromatography(CEC)and its potential to deliver exceedingly high plate counts and efficiencies for the separations.”,国际著名杂志 R&D Magazine白皮书色谱的未来挑战：1、高分辨率，2、高分离速度，3、高灵敏度,“I think the revolution will come when we get a 10-to 100-fold improvement in separation efficiencies.We

9、 have already,Unimicro(Shanghai)Technologies Co.,Ltd.上海通微分析技术有限公司,毛细管电泳(CE)未能打开预测中8亿美元的市场,为什么?,进样,准确性低精度差难做QC/QA（质控/质保）,Unimicro(Shanghai)Technologies Co.,Ltd.上海通微分析技术有限公司,高精度定量毛细管电泳仪(qCE),解决毛细管电泳的瓶颈问题-定量准确度和精度,RSDRetention time：0.7%Peak area：0.9%,定量进样毛细管电泳专利：ZL01219839.0ZL200420020810.5 ZL200420020

10、809.2ZL200520040700.X,Unimicro(Shanghai)Technologies Co.,Ltd.上海通微分析技术有限公司,微流电色谱和液相色谱-溶剂消耗比较统计表,Unimicro(Shanghai)Technologies Co.,Ltd.上海通微分析技术有限公司,2总体设计、仪器开发任务分解及技术路线,Unimicro(Shanghai)Technologies Co.,Ltd.上海通微分析技术有限公司,与UPLC竞争，我们还有哪些不足？,产品的全盘自动化程度不高；质谱的联用以及多种检测仪的集成度不够，（包括可变波长激光诱导荧光检测器、微流蒸发光散射检测、微流电化

11、学检测）；仪器的专业化和标准化应用开发不广。,质谱检测器,激光诱导荧光检测器,电化学检测器,紫外/可见光检测器,毛细管电填充技术,Unimicro(Shanghai)Technologies Co.,Ltd.上海通微分析技术有限公司,项目总体研究思路,Unimicro(Shanghai)Technologies Co.,Ltd.上海通微分析技术有限公司,定量毛细管电泳qCE开发技术路线,引入纳升级液相色谱进样阀研制电隔离槽配备多功能检测器,定量进样毛细管电泳专利：ZL01219839.0,ZL200420020810.5.ZL200420020809.2,ZL200520040700.X,Un

12、imicro(Shanghai)Technologies Co.,Ltd.上海通微分析技术有限公司,微流激光诱导荧光检测器开发技术路线-激光源和滤光片（波长）可换,Unimicro(Shanghai)Technologies Co.,Ltd.上海通微分析技术有限公司,微流蒸发光散射检测器（ELSD）开发-国际首创，已有些预研基础,Unimicro(Shanghai)Technologies Co.,Ltd.上海通微分析技术有限公司,微流AD开发技术路线,Unimicro(Shanghai)Technologies Co.,Ltd.上海通微分析技术有限公司,3.应用研究的科学意义及方案,Unim

13、icro(Shanghai)Technologies Co.,Ltd.上海通微分析技术有限公司,主要应用领域微流电色谱分析仪,Unimicro(Shanghai)Technologies Co.,Ltd.上海通微分析技术有限公司,生物医药应用技术路线利用电动分离技术的高效、快速、适合复杂产物分离的特点,Unimicro(Shanghai)Technologies Co.,Ltd.上海通微分析技术有限公司,代谢组学应用技术路线利用电动分离技术的高分辨、高灵敏度、可进行分子鉴定的特点,Unimicro(Shanghai)Technologies Co.,Ltd.上海通微分析技术有限公司,生物安全评

14、价应用技术路线利用电动分离技术的高分辨、高灵敏度、可进行分子鉴定的特点,与UPLC 进行对比,Unimicro(Shanghai)Technologies Co.,Ltd.上海通微分析技术有限公司,食品安全应用技术路线利用电动分离技术的微量、高效、快速、多种检测手段的特点,生物毒素、禁用激素 样品量微量并且浓度极低,Unimicro(Shanghai)Technologies Co.,Ltd.上海通微分析技术有限公司,4.工程化和产业化示范方案,Unimicro(Shanghai)Technologies Co.,Ltd.上海通微分析技术有限公司,产业化实施方案,1、我们将围绕微流毛细管电色谱

15、、定量毛细管电泳两大高效微流电色谱分离核心技术进行产业化；2、横向包括自动化控制，质谱联用、微流紫外检测器、可变波长激光诱导荧光检测器、蒸发光散射检测器、电化学检测器等关键检测技术的产业化；3、纵向包括生命科学、生物医药、食品安全/农业、环境保护等领域产品的专业化。4、建立年产200台高效微流电色谱分析仪器生产线：零部件外协加工、来料检验、仪器组装、过程检验和整机质量检验的生产模式，整过生产过程严格按照ISO9001质量管理体系实施。5、最终将在上海建成国际一流的，国内领先的高效微流电色谱分析仪器产业化基地。为中国的分析仪器的民族工业振兴并走向国际市场作出重大贡献。,Unimicro(Shan

16、ghai)Technologies Co.,Ltd.上海通微分析技术有限公司,生产工艺流程简图,Unimicro(Shanghai)Technologies Co.,Ltd.上海通微分析技术有限公司,5.考核指标,Unimicro(Shanghai)Technologies Co.,Ltd.上海通微分析技术有限公司,项目总体目标,利用自主知识产权和国际领先技术和原有的产业化基础，以加压毛细管电色谱和定量毛细管电泳为核心的分离手段；开发紫外可见光检测、激光诱导荧光检测、蒸发光散射检测、电化学检测以及质谱检测联用等多种检测技术；集成构建全自动高效微流电动分析系统，实现其产业化，与国际领先的超高压液

17、相色谱(UPLC)竞争，填补世界高端仪器市场上无国产品牌的空白；利用微流电动分析平台，进行生物医药、食品安全、现代农业和生命科学等领域的应用开发，同时开发专用的分离介质，实现仪器的专业化，扩大其市场规模。,Unimicro(Shanghai)Technologies Co.,Ltd.上海通微分析技术有限公司,项目考核指标,开发高效微流电色谱分析仪器，生产样机17台套，建成2条中试生产线和1个高效微流电色谱分析仪器创新和示范基地；申请专利20项，软件著作权5项，发表科技论文65篇，实现产学研用联合，培养研究生40名，锻炼一支优秀的光、机、电、自动化方面的工程师队伍；研发和产业化过程中将形成全套完

18、善的技术手册、生产流程及总装调试规程。形成新的技术标准与质量标准3项。制定企业标准3项，生产企业通过ISO9001质量体系认证。,Unimicro(Shanghai)Technologies Co.,Ltd.上海通微分析技术有限公司,五年销售预测(万元),Unimicro(Shanghai)Technologies Co.,Ltd.上海通微分析技术有限公司,6现有基础、人才队伍与条件,Unimicro(Shanghai)Technologies Co.,Ltd.上海通微分析技术有限公司,申请和获得专利35项，发表相关论文180余篇;初级产品已实现产业化;实现9000万销售额。,（1）“十五”重

19、大科技攻关项目;（2）国家发改委专项-微型分离分析仪器基地；（3）国家发明创业奖;（4）上海市科技进步一等奖;（5）国际匹兹堡年会荣誉提名奖；（6）获得BCEIA金奖（两次）；（7）上海市高新技术成果转化项目,TriSepTM-2100微流毛细管电色谱,Unimicro(Shanghai)Technologies Co.,Ltd.上海通微分析技术有限公司,在毛细管色谱柱的电动填充、纳升级高精度定量进样阀、电渗流和压力双重驱动的纳升级二元溶剂梯度输送技术方面有原始创新！与柱上检测技术、不间断稳定高压电场等技术的集成总体处于国际领先水平，该产品为国际首创！,科学技术成果鉴定证书,Unimicro(

20、Shanghai)Technologies Co.,Ltd.上海通微分析技术有限公司,（1）柱上检测，灵敏度高，最低检测浓度可达到110-12M，可广泛应用于生命科学、环境保护、制药业、食品业及农业等多个领域。,（2）中国第一家实现产业化的激光诱导荧光检测器产品，具有自主知识产权，填补国内空白。,激光诱导荧光检测器（LIF）上海市科委国际合作专项,专利：激光诱导荧光检测器检测槽，ZL200520048181.1高灵敏度荧光检测装置，ZL200610147285.7,Unimicro(Shanghai)Technologies Co.,Ltd.上海通微分析技术有限公司,蒸发光散射检测器（ELSD

21、）,用于普通液相ELSD已实现产业化;申请专利5项，已授权2项，制定企业标准1项,（1）科技部“十五”科技攻关项目（2）2007年BCEIA金奖（3）2008年上海市高新技术成果转化项目（4）2009年上海市重点新产品（5）上海市科技进步三等奖,Unimicro(Shanghai)Technologies Co.,Ltd.上海通微分析技术有限公司,毛细管色谱柱电动填充技术和分离介质（美国专利-US 5,453,163）,电填充毛细管色谱柱,亚微米硅胶球扫描电镜照,（1）国际上首创电动填充毛细管技术，打破传统液相色谱使用小颗粒填料的桎梏，完成具有超高柱效的毛细管色谱柱产品。,（2）国内首次研制成

22、功亚微米硅胶填料，国际上首次研制出用于液相色谱的4微米纯金颗粒，并成功键合成以金颗粒为基质的C18填料，可广泛用于生物、天然产物、药物及手性化合物等样品的分离。,Unimicro(Shanghai)Technologies Co.,Ltd.上海通微分析技术有限公司,上海通微获得荣誉和资质,国家发明创业奖上海市科技进步一等奖PittCon06荣誉提名奖两次获得BCEIA金奖上海市科技进步三等奖科学仪器创新奖,上海市高新技术企业 博士后工作站 浦东新区企业研发机构 上海市专利工作试点单位 ISO9001：2000质量管理体系认证,Unimicro(Shanghai)Technologies Co.

23、,Ltd.上海通微分析技术有限公司,19851991年 乔治城大学化学系博士19911993年 诺华制药公司博士后研究19931996年 斯坦福大学助理研究员20002005年 中科院大连化物所“百人计划”研究员、博导2006年至今 上海交通大学药学院教授、博导,中国色谱协会常务理事兼副秘书长色谱杂志副主编上海分析测试协会副理事长美国CaSSS学会副理事,阎超博士，项目负责人-上海通微首席科学家,电色谱领域论文180余篇国际国内外专利35项主持各类科技项目30余项,Unimicro(Shanghai)Technologies Co.,Ltd.上海通微分析技术有限公司,2004年获中科院“百人计

24、划”优秀奖2005年获上海科技进步一等奖2005年入选“浦江人才计划”2006年获上海优秀发明人奖2007年获国家发明创业奖2007年享受国务院特殊津贴专家2008年获上海实施发明成果优秀企业家奖2008年获科学仪器贡献奖2009年获上海科技进步三等奖2009年获“全国归侨侨眷先进个人”称号,阎超博士获奖情况,Unimicro(Shanghai)Technologies Co.,Ltd.上海通微分析技术有限公司,王志宏，高级工程师 上海市计算技术研究所副总工程师，曾作为项目主要负责人多次获得上海市科技进步奖。上海市计算技术研究所 拥有一支由教授、博士、硕士、高级工程师组成的门类齐全的IT科研、

25、开发技术人才队伍。从事的研发领域有：软件开发，自动化控制，计算机网络和通信，智能化仪器仪表，无线传感器网络和嵌入式系统应用等。以计算机软硬件为基础，涉足色谱分析、税控处理、嵌入式开发等多个分支领域。近三年，承担市科委科研项目18项，其中重点专项项目5项。形成一批自主开发、生产的具有良好市场口碑的计算机软硬件、智能化仪器设备等高新技术产品，历年来100多项科研成果或产品荣获国家级、部级以及省市级科技进步奖等奖项。,自动化控制开发任务单位和负责人（1）,Unimicro(Shanghai)Technologies Co.,Ltd.上海通微分析技术有限公司,王清江，博士，教授/博导 研究领域包括新型

26、精密分析仪器的研制和毛细管电泳分析方法及应用研究。在毛细管电泳分析方法方面，进行了等速电泳、场放大进样、生化样品分析等研究，在毛细管电泳机理和生化分析应用方面取得了较好的成果。近年来主持和参加国家和上海市、863子课题项目近10项，共发表学术论文80余篇。华东师大化学系 在毛细管电泳-电化学检测方面的研究是国内开展最早的单位之一，有相当多的研究成果，特别是在毛细管电泳-安培检测用的电化学池和电极的研制方面积累了很多经验。课题组长期从事高效毛细管电泳-电化学检测联用技术和精密分析仪器研制等领域的基础研究和应用研究，先后承担国家和上海市 科学仪器研制多个项目。,安培检测器开发任务单位和负责人（2）

27、,Unimicro(Shanghai)Technologies Co.,Ltd.上海通微分析技术有限公司,胡海峰，博士，研究员/博导 上海医药工业研究院博士，日本农林水产省食品综合研究所微生物遗传工程实验室博士后。在上海医药工业研究院生物制药部从事微生物药物的研究与开发8年时间，申请中国专利18件，先后承担国家和上海市科技攻关项目9项。上海医药工业研究院 近三年承担国家和省部级项目90多项；共获得专利100余项，已获得临床批件275项，国家新药证书252项，制定国家标准252项，成果转化率在90%以上。和上海交大合作获得新药创制平台资助。获得国家科技发明奖14项，国家科技进步奖15项，全国科学

28、大会奖40项，上海市科技进步一等奖3项，上海市科技发明奖2项。,生物医药领域应用研发任务单位和负责人（3）,Unimicro(Shanghai)Technologies Co.,Ltd.上海通微分析技术有限公司,谢增鸿，博士，教授/博导 国家“十五”重大科技专项“食品安全关键技术应用的综合示范”课题首席专家。福建省产品质量和食品安全检测试剂与仪器工程技术研究中心主任。在食品安全关键技术研究、污染物分离监测方面具有丰富的科研经验和厚实的实践基础，发表SCI论文40余篇，获得国家专利9项，获得了福建省部级奖励6项。福州大学 拥有食品安全分析与检测技术教育部重点实验室和食品安全与环境监测技术研究所。

29、近年来课题组承担完成了“十五”国家重大科技专项、“十一五”国家科技支撑项目、国家863课题、国家自然科学基金、福建省重大科技项目和重点科技项目等30余项，在食品安全关键检测技术研究、整体聚合材料研制、快速检测技术开发等方面取得了良好的成果和丰富的经验。,食品安全应用研发任务合作单位和负责人（4）,Unimicro(Shanghai)Technologies Co.,Ltd.上海通微分析技术有限公司,张大兵，博士，教授/博导 在转基因生物分子特征检测方面开展了系统的工作，主持了1项国家杰出青年基金项目、1项国家自然科学基金重点项目、1项国家“863”项目等在内的20多项国家和省、部委的研究课题，

30、研究建立20余项我国转基因产品检测方法和技术标准。近年来在Plant Cell等期刊上发表论文60多篇，获上海市科技进步奖一项。上海交通大学生命科学技术学院 具备一流的转基因生物分子特征检测和评价实验室和转基因生物检测仪器设备。正在建设“国家转基因生物分子特征验证测试中心”。课题组分离了10余种转基因生物特征性基因序列，并应用于实际转基因产品的定量检测和分子特征验证。课题组近年来承担和完成国际和上海市转基因产品检测相关项目10余项，申报国家专利近10项，同时研究成果主要转基因农产品定性定量检测技术获上海科学技术进步一等奖。,生物安全评价应用研发任务合作单位和负责人（5）,Unimicro(Sh

31、anghai)Technologies Co.,Ltd.上海通微分析技术有限公司,代谢组学应用研发任务合作单位和课题组（6）,上海交通大学药学院 有课题组14个，其中有多个课题组从事药物分析、毒理等方面的研究，获得国家新药创制平台资助。药物分析与代谢课题组 课题组由教授、副教授、讲师、博士后和在读26名博硕士生组成。有多年从事代谢组学、药物分析技术开发、药物质量控制、食品安全检测和电色谱技术研究的经验；先后承担了多项国家和上海市科研项目，与联邦制药、江苏恒瑞等公司开展多项横向课题研究；在胰腺癌、肝癌、乳腺癌、肺癌等重大疾病的代谢组学研究方面取得了丰硕的研究成果。课题组在“Electrophor

32、esis”、“J.Sep.Sci”、“J.Chromatogr.”“分析化学”、“色谱”等国内外知名杂志上共发表250余篇科技论文。,Unimicro(Shanghai)Technologies Co.,Ltd.上海通微分析技术有限公司,7.项目运行与管理机制,Unimicro(Shanghai)Technologies Co.,Ltd.上海通微分析技术有限公司,项目组织管理形式,采用产、学、研、用相结合的模式，并确定以企业为主导，以市场为导向的宗旨，创造和转换为经济效益，满足用户的需求为研究的基本目标。实行专家委员会指导下的项目负责人和各分课题负责人制；分课题项目的组织、管理采取项目管理制，

33、项目的具体规划和实施由分课题项目负责人主持。经费管理严格遵循科技部和财政部有关项目管理办法。,Unimicro(Shanghai)Technologies Co.,Ltd.上海通微分析技术有限公司,项目实施周期,Unimicro(Shanghai)Technologies Co.,Ltd.上海通微分析技术有限公司,主要社会效益,Unimicro(Shanghai)Technologies Co.,Ltd.上海通微分析技术有限公司,项目的愿景,Unimicro(Shanghai)Technologies Co.,Ltd.上海通微分析技术有限公司,谢谢各位专家和领导！,Unimicro(Shang

34、hai)Technologies Co.,Ltd.上海通微分析技术有限公司,资金筹措方案,Unimicro(Shanghai)Technologies Co.,Ltd.上海通微分析技术有限公司,项目应用开发方案,利用毛细管高效、快速、高分辨率的优点，实现内源性代谢物的分离和鉴定，开展胰腺癌、乳腺癌、淋巴癌的代谢组学研究；开展生物医药领域应用，建立药品的标准含量及有关物质电动分离分析方法，建立莫司类生物药物杂质的分离和鉴定工艺，测定其图谱并确定化合物结构；建立食品安全领域中相关的危害物残留分离分析方法，研究对象涵括农兽药有害残留、高风险植物生长调节剂、违禁激素药物、重要生物毒素等；开展农业生物安

35、全领域的应用研究。建立基于qCE的转基因产品成分高通量检测平台，开发转基因产品快速、高通量、定量分析方法。将pCEC-MS应用于植物代谢组学，建立玉米和水稻代谢组数据库。,Unimicro(Shanghai)Technologies Co.,Ltd.上海通微分析技术有限公司,Anal.Chem.,70(22),787,1998,Dadoo.R.;Zare R.;Annex.D;Yan,C.,仪器性能的先进性-极高的柱效,每米60万理论塔板数！10倍于液相色谱的柱效（世界纪录）,Unimicro(Shanghai)Technologies Co.,Ltd.上海通微分析技术有限公司,仪器性能的先进性-极快的速度,Anal.Chem.,70(22),787,1998,Dadoo.R.;Zare R.;Annex.D;Yan,C.,5秒内分离5种芳香烃！20倍于液相色谱的分离速度（世界纪录）,