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上海通微荣获2018年度国家科学技术奖提名

TIME:18-01-02    NUMBER:15

国家科学技术奖提名公示内容

根据国家科学技术奖励工作办公室《2018年度国家科学技术奖励提名工作手册》要求,现对2018年度国家科学技术奖提名予以公示。

一、项目名称

高性能微流电色谱分析系统的研发与应用


二、提名者

中国发明协会


三、提名意见

该提名从我国科学仪器发展战略出发,针对我国高端分析科学仪器被进口仪器垄断的现状,开展产学研联合科技攻关,创造性地开发出高性能微流电色谱分析系统,实现了多项原理创新和技术创新,多项成果填补了国际和国内空白,极大地提升了我国民族分析仪器的水平。

项目首次提出了电色谱保留因子数理方程,发明了高效微流电动液相色谱仪(pCEC)和全自动定量毛细管电泳仪(qCE),解决了数十年来传统液相色谱柱效低,分辨率低和分离速度慢等发展瓶颈以及传统毛细管电泳仪准确度和精确度差的世界难题;项目研发的光子晶体柱打破了亚2微米的世界记录,将色谱柱颗粒粒径推进至亚微米水平,实现了60年来液相色谱分离效率的重大突破。作为国家首批重大科学仪器设备资助项目,率先完成现场验收,得到专家组和权威科技查新咨询中心的“总体国际先进,部分内容国际领先”的总体评价。已授权发明专利54项,其中美国专利3项,日本专利1项,发表论文400余篇,项目成果获得国家发明创业奖、当代发明家奖和上海市科技进步一等奖等30余项奖励。

项目多项成果基于微流控技术,溶剂和样品使用量比传统液相色谱降低10000倍,不仅从根本上解决了传统色谱技术本身对环境的不良影响,还能将仪器运行成本降低99%以上,经济实惠且环境友好,契合未来“绿色仪器”的发展趋势,有益于国计民生。项目成果已成功实现产业化,取得重大社会经济效益。


四、项目简介

该项目属科学仪器和分析化学学科。高效液相色谱(HPLC)在生命科学、药物质量控制、食品安全等领域已成为最广泛使用的分离分析技术。但是,60年来液相色谱一直没有突破性进展。根据van Deemter方程,在液相色谱中,色谱填料的粒径越小,可以获得更高的分离柱效。但是,当填料粒径降低,柱反压会相应增大,这限制了HPLC的发展。2004年,美国Waters研制的超高效液相色谱(UPLC),采用1.7微米的超细填料,分辨率和分离速度等都得到了明显改善,垄断了中国和国际市场。然而,当固定相粒径进一步减小至亚微米,其产生的极高反压是目前UPLC也无法解决的。

针对目前国际液相色谱分离的技术瓶颈,本项目创造性地发明了高效微流电动液相色谱仪系统(pCEC)和全自动定量毛细管电泳仪系统(qCE),填补了该领域国际空白。主要技术创新有:

1)研制了具有HPLC和毛细管电泳(CE)双重分离原理,压力流与电渗流双重驱动力的微流电动分离技术,发明了世界首台高效微流电动液相色谱仪系统(pCEC),解决了传统液相色谱技术存在的柱效低,反压大,分离速度慢,峰容量低,复杂化合物难分离等发展瓶颈。

2)创造性地将阀进样技术引入毛细管电泳,发明了世界首台全自动定量毛细管电泳仪(qCE),解决了传统CE不能实现定量进样的世界难题,实现了毛细管电泳技术发展史上的重大突破。

3)发明了亚微米(<1 μm)超精细色谱填料的制备技术和填充技术,将色谱柱颗粒粒径推进至亚微米水平,实现了60年来液相色谱分离效率的重大突破。

4)发明了适用于无紫外吸收类物质检测的通用型微流蒸发光散射检测技术(μELSD),填补了国际空白;研制了适用于痕量分析的超高灵敏检测器-多波长激光诱导荧光检测技术(LIF, 扩展了电动微分离技术的应用领域。

该项目共申请专利135项,授权111项,其中授权发明专利54项,授权美国专利3项,日本专利一项,软件著作权8项;发表科技论文400余篇,SCI/EI收录300余篇,他引次数6000余次;出版英文专著1部,参编专著5部。经中科院上海科技查新咨询中心查新咨询,本项目“具新颖性和创造性,达国际先进水平,其中高效微流电动液相色谱仪系统(pCEC)居国际领先地位”。本项目获首批国家重大科学仪器专项(2011YQ150072)资助并成为第一个完成现场验收的项目,验收意见为“项目总体水平达国际先进,部分关键部件国际首创。”项目成果获得国家发明创业奖,上海市科技进步一等奖、浦东科技进步一等奖等30余项。

该项目技术发明成果已实现产业化,在江苏无锡和山东临沂分别设有标准的生产基地,和上海交通大学、上海医药工业研究院等合作,产品已广泛应用于生命科学、生物医药、食品/农业安全等应用领域,其中蒸发光散射检测器国内市场占有率已达60%,多项成果填补国际国内空白,打破了进口高端色谱分析仪器的垄断,取得重大经济和社会效益,推动了微分析仪器行业的科技进步。


五、客观评价

1.鉴定会意见:

本项目得到首批国家重大科学仪器开发设备专项的支持,并于2016年全国首家通过现场验收。在科技部和上海市科委组织的,以张玉奎和庄松林两位院士领衔的项目成果验收会上,高效微流电色谱分析仪受到一致认可和好评,验收结果: “项目成功开发的用于毛细管电泳的纳升级定量进样技术、微流蒸发光散射检测技术、可变波长激光诱导荧光检测技术等具有创新性,项目总体水平国际先进,部分关键技术属国际首创。”

2. 项目技术查新报告:

中国科学院上海科技查新咨询中心提供的查新报告和科技项目咨询报告表明:

1)项目“高效微流电色谱分析仪”的开发,具有新颖性。经分析,该项目高效微流电色谱分析仪具有一机三用的功能,可以同时具有三高一快:高柱效、高选择性、高分辨率及快速分析的优越性能,达到了国内领先、国际先进水平,项目研发的高效微流电色谱分析仪处于国际领先地位。

2)检索中未见有与项目“加压毛细管电色谱蒸发光散射检测器”设计及采用的关键技术相对应的文献和专利。该项目的开发具有新颖性,经分析,加压毛细管电色谱蒸发光散射检测器综合技术达到了国内领先、国际先进水平。

3)检索中未见有与项目“可变波长激光诱导荧光检测器的研制”完全相同的研究报道,该项目的开发具有新颖性,经分析,可变波长激光诱导荧光检测器的开发综合技术达到了国内领先、国际先进水平。

4)检索中未见有与项目“定量高精度毛细管电泳仪”完全相同的研究报道,该项目的开发具有新颖性,经分析,定量高精度毛细管电电泳仪综合技术达到了国际先进水平。

3. 权威检测机构评价

经上海市计量测试技术研究院、华东国家计量测试中心检测,高效微流电色谱分析仪(pCEC),流量精密度为0.09%,流量准确度-2.0%,保留时间重复性为0.2%,峰面积重复性为0.5%,均符合行业要求,噪声,漂移,波长准确度等也都符合行业规定。

经上海市计量测试技术研究院、华东国家计量测试中心检测,全自动高精度定量毛细管电泳仪(qCE)保留时间重复性为0.48%,峰面积重复性为0.8%,满足FDA的定量要求,流量精度、流量准确度、波长准确度、波长重复性、噪声,漂移,也都符合符合行业技术标准。

经上海市计量测试技术研究院、华东国家计量测试中心检测,微型蒸发光散射检测器(uELSD)蒸发区温度、温度调节精度、气体压力、气体流速、检测限和整机稳定性都符合考核指标。

经上海市计量测试技术研究院、华东国家计量测试中心检测,可变波长激光诱导荧光检测器(LIF)在四个波长(375 nm473 nm561 nm638 nm)灵敏度都为10-12,满足痕量检测需求,其他指标如相对荧光单位(RFU)范围、动态范围、基线噪声、激发波长可选范围、和发射波长可选范围也都符合要求。

4. 国家重点新产品认定

蒸发光散射检测器(UM-3000型)2013年被科技部认定为国家重点新产品。

5. 上海市科技成果转化认定:

经上海市高新技术成果转化办公室审定,“多用加压毛细管电色谱系统”(200604215)、“全自动高精度毛细管电泳仪”(201609397)、“蒸发光散射检测器”(200807450)为上海市高新技术成果转化项目。

6. 仪器获奖:

集成式加压毛细管电色谱获2003年中国发明协会BCEIA金奖,UM-3000型蒸发光散射检测器获2007年中国发明协会BCEIA金奖,UM-3000型蒸发光散射检测器获2009中国国际生物技术和仪器设备博览会科学仪器创新奖,UM-6000微流蒸发光散射检测器获2012上海市科学仪器创新奖等。

7. 项目奖励:

项目相关内容“多用加压毛细管电色谱系统”获2005年上海市科技进步一等奖;项目相关内容“高效微流电色谱仪的开发与应用”获2017年浦东科学技术一等奖,项目提名人2007获国家发明创业奖,2017年获当代发明家奖,2009年获全国归侨侨眷先进个人和上海市优秀企业家,2005年获上海优秀发明人奖等。

8. 国家立项支持:

该项目得到科技部国家重大科学仪器设备开发专项支持(高效微流电色谱分析仪器的开发与应用,项目号:2011YQ150072),国家发改委科学仪器和工业自动化高技术产业化专项支持(微型分析分离仪器,发改办高技[2005]1899号),国家自然科学基金(蒸发光散射检测器的微型化及其与加压毛细管电色谱联用的研究,项目号:21175092),以及国家科技支撑计划、国际合作、上海市科委、经信委等近30项立项支持。

9. 学术著作和论文

已出版英文专著《Contemporary Microscale Separation Technology1部,并受邀撰写国际分析化学百科全书《Encyclopedia of Analytical Chemistry》和《分析化学手册》中“电动微分离技术”章节,在“Analytical Chemistry”、“Electrophoresis”“J.Chromatogra.A”等国内外期刊上发表学术论文400余篇。


六、推广应用

该项目通过长期的产学研用合作,取得了丰硕成果,成功推出了多款产品并实现产业化,构建了一个系统的基于电动微分离技术的高端分离分析大平台。项目成果已广泛应用于国内外上千家科研部门和企业,广泛应用于生命科学、生物医药、食品安全、环保等复杂体系的分离分析领域,其中蒸发光散射检测器在国内连续多年保持着龙头地位,市场占有率已达60%,市场前景广阔,随着市场对新技术认可度的不断提高和国际市场的成熟,该项目的市场占有率将继续提升。


、主要知识产权证明目录(不超过10件)

知识产权类别

知识产权具体名称

国家

(地区)

授权号

授权日期

证书编号

权利人

发明人

发明专利有效状态

发明

Multiuse pressure  electric chromatographic device

美国

US6,569,325 B1

2003.5.27

US006569325B1

Chao Yan

Chao Yan

有效

发明

全自動高精度キャピラリー電気泳動装置

日本

特願2016-552919

2017.9.15

6208378

阎超

阎超,

姚东,张琳李静

有效

发明

sheath flow device  for evaporation light scattering detector

美国

US 9,829,424 B2

2017.8.7

US 009829424B2

Chao Yan

Chao Yan

有效

发明

全自动高精度毛细管电泳仪

中国

ZL201410108667.3

2016.6.1

1913596

上海通微分析技术有限公司

阎超,

姚东,

张琳,

李静

有效

发明

加压毛细管电色谱蒸发光散射检测器

中国

ZL201110137932.7

2014.11.19

1522037

上海通微分析技术有限公司

阎超,

王玉红,李鹏,

乔燕燕

有效

发明

可视化校准激光诱导荧光检测器设备

中国

ZL201410741826.3

2017.03.0 8

2405324

上海通微分析技术有限公司

阎超,

茹鑫,

万青云,王玉红,姚凡,

姚冬

有效

发明

一种压力毛细管电色谱质谱接口装置

中国

ZL201410368081.0

2017.3.25

2414057

上海交通大学

闫超,

陈长功,王彦,谷雪吴谦,

余欣蔚,潘喆敏,侯玉洁

有效

发明

蒸发光散射检测器的鞘流装置

中国

ZL201410437831.5

2016.3.16

1990436

上海通微分析技术有限公司

阎超,

王玉红,刘晓,

阚文彬,周文莉,姚冬

有效

发明

富含有机苯硼酸的聚乙烯修饰的二氧化硅微球及其制备方法和应用

中国

ZL201410356775.2

2016.9.7

2225367

上海交通大学

王彦,

薛芸,

施文君,谷雪,闫超

有效

发明

一种咪唑型离子液体反相电色谱有机整体柱

中国

ZL201310054393.X

2013.1.20

1532447

福州大学

吴晓苹,吴祥宗,蔡晓蓉

有效


八、主要完成人

第一完成人:阎超,工作单位:上海交通大学药学院,完成单位:上海通微分析技术有限公司。是该项目新理论的提出者和技术发明者,世界首台高效微流电动色谱仪发明者,世界首台全自动定量毛细管电泳仪发明者,世界首根亚微米晶体柱发明者。该项目的总体负责人,对该项目的顺利实施起绝对主导作用。

第二完成人:王彦,工作单位:上海交通大学药学院,完成单位:上海交通大学。全面负责新型色谱填料的制备和毛细管色谱柱的研究,开发了亚微米毛细管色谱介质、毛细管整体柱、核壳型色谱介质等新型色谱填料;作为主要完成人员完成了高效微流电色谱与质谱联用接口的发明;利用高效微流电色谱分析仪,进行了肺癌,胰腺癌、肝癌、乳腺癌、淋巴癌等多种肿瘤的代谢组学研究,中药指纹图谱、药物代谢方面的研究。

第三完成人:吴晓苹,工作单位:福州大学,完成单位:福州大学。完成多种新型色谱填料、毛细管色谱柱的研究和制备;建立了多个高效微流电色谱分析仪器系统在食品中典型危害物质残留的分析方法研究和应用,对带动项目产品在食品安全检测领域的应用起到示范作用。

第四完成人:胡海峰,工作单位:中国医药工业研究总院,完成单位:上海医药工业研究院。带领研究团队率先将高效微流电色谱分析仪器技术应用于微生物药物的质量分析及质量控制,为该技术与仪器在药物质量研究中应用奠定基础;先后完成三个芬净类抗真菌药物关键中间体ECBPB0WF16616和三个免疫抑制剂药物雷帕霉素、依维莫司和他克莫司的质量分析及杂质研究建立新方法。同时在应用过程中向研发组反馈仪器改进方案,提出建设性意见。

第五完成人王志宏,工作单位:上海市计算技术研究所,完成单位:上海市计算技术研究所。承担全盘自动化高效微流电色谱数据处理控制工作站子系统的设计、组织、协调和开发工作。在高效微流电色谱分析仪的自动化控制研究过程中,采用了基于嵌入式技术(ARMDSP 技术)和通讯控制技术,研制。高效微流电色谱分析仪器嵌入式控制器为系统提供了与的网络接口形式(RJ45 标准接口),通讯标准符合计算机局域网标准。

第六完成人王清江,工作单位:华东师范大学化学与分子工程学院,完成单位:华东师范大学。负责完与高效微流电色谱联用的安培检测器及配套电解池、微型化三电极体系的研究,并进行了联机测试,满足商业化检测器高稳定的电位控制、灵活的波形输出能力和高精度的电流检测能力要求;并完成项目仪器在食品安全方面的应用研究。

完成人合作关系说明

第一完成人闫超教授是该项目的总体负责人和设计人,提出了整个项目的总体技术方案和主要学术思想,从20031月开始从事该项目的研究工作,和项目组所有成员是合作研究,且为整个研究方向一致性的主导人。

第二完成人王彦和第一完成人闫超教授均为上海交通大学药学院老师,在应用基础研究方面研究内容相近,保持长期的学术研究合作关系,是本项目应用基础研究内容的核心成员,是第一完成人闫超教授主持负责的国家重大科学仪器设备开发专项“高效微流电色谱分析仪器的开发与应用(2011YQ150072)”第十项任务的子课题“基于pCEC/qCE的重大疾病代谢组学研究”负责人,还参与了第一完成人负责的自然科学基金(21175092)、上海市科技创新行动计划(15142200200161422003001714220100017DZ2201500)等项目,主要从事电色谱-质谱联用接口研究、新型电色谱分离介质以及电动微分离技术在代谢组学和中药复杂样品分析中的应用研究等,共同发表学术论文80余篇,合作申请并授权专利5个,合作立项9项。

第三完成人吴晓苹为福州大学化学化工学院的教授,第一完成人闫超教授是她博士后期间的研究导师。2004年起至今在加压毛细管电色谱和新型电色谱分离介质等方向进行合作研究,是第一完成人闫超教授主持负责的国家重大科学仪器设备开发专项“高效微流电色谱分析仪器的开发与应用(2011YQ150072)”第九项任务“高效微流电色谱分析仪器在食品安全分析中的应用”子课题负责人,主要从事基于高效微流电色谱分析仪,建立食品、饮用水中典型残留物的高效微流电色谱分析新技术研究,共同发表学术论文6篇。

第四完成人胡海峰为上海医药工业研究院研究员,博士生导师,主要从事微生物天然产物、微生物代谢调控、微生物仿制药的开发与创新工艺等研究。上海交通大学药学院从成立之初和上海医药工业研究院即为共建单位,2006年起至今第四完成人和第一完成人在电动微分离技术在微生物天然产物和新药研究中质量标准开发和制定的应用领域进行合作研究,是第一完成人主持负责的国家重大科学仪器设备开发专项“高效微流电色谱分析仪器的开发与应用(2011YQ150072)”第八项任务“加压毛细管电色谱和定量毛细管电泳在药物质量分析与杂质研究中应用”的子课题负责人,主要基于高效微流电色谱分析仪,开展莫司药物及芬净类药物的定量分析方法研究,以及芬净类药物中间体分析方法及杂质分析与纯化方法开发工作。

第五完成人王志宏是上海计算技术研究所研究员,主要从事计算新方法开发,自动控制和色谱工作站等应用软件开发研究。从2009年开始在高效微流电色谱的全盘自动化控制和数据处理控制工作站领域进行合作研究,是第一完成人主持负责的国家重大科学仪器设备开发专项“高效微流电色谱分析仪器的开发与应用(2011YQ150072)”第六项任务“全盘自动化高效微流电色谱数据处理控制工作站”的子课题负责人,还参与了第一完成人负责的上海市科技创新行动计划等项目,主要从事基于嵌入式技术(ARMDSP 技术)和通讯控制技术,研发“高效微流电色谱分析仪器嵌入式控制器”和“全盘自动化高效微流电色谱数据处理控制工作站”等。

第六完成人王清江为华东师范大学化学与分子工程学院教授,博士生导师,主要从事毛细管电泳、微流控芯片、电化学传感器等领域的研究。第一完成人闫超教授从2006年起为华东师范大学化学系兼职教授,从2006年起在电动微分离技术领域开展相关合作,是第一完成人主持负责的国家重大科学仪器设备开发专项“高效微流电色谱分析仪器的开发与应用(2011YQ150072)”第五项任务“高效微流毛细管电色谱-安培检测联用仪和定量毛细管电泳-安培检测联用仪的研制”的子课题负责人,主要从事研制适用于高效微流毛细管电色谱和定量毛细管电泳的安培检测仪相关组件的研制和开发。


自公布之日起至201818日为异议期。在异议期内有异议者,必须采用书面形式,写清异议的内容,并应署其姓名(如需保密,请注明)。请将异议材料交至上海通微分析技术有限公司。凡匿名、冒名或超出期限的异议不予受理。

联系人:于海燕

联系电话:021-38953588

电子邮箱:lemonyu@unimicrotech.com

                             上海通微分析技术有限公司

2018年1月2号