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风雨兼程三十载 执着专注一件事——依利特献礼国庆七十周年

阅读:609        发布时间:2019/10/18

    大连依利特分析仪器有限公司专注于液相色谱三十余年,经历了艰辛坎坷,也收获了荣誉支持。如今,跟随着建国70周年的脚步,我们一起回顾依利特执着专注的这一件事——液相色谱。

从无到有,填补空白

    回顾依利特的发展历程,不得不从中国科学院大连化学物理研究所(以下简称大连化物所)开始说起。液相色谱在中国的发展,最重要的环节就是大连化物所以卢佩章院士和张玉奎院士及其团队所做的开创性工作。

    新中国成立初期,国内的色谱研究还是空白,卢佩章院士带领其团队开始色谱理论的研究,并在1953年设计出我国第一台体积色谱仪,主要用于分析石油样品,分析时间由原来的30多小时缩短到不到1小时,被迅速在石化企业普及。六十年代,在第一颗原子弹爆炸前,团队建立真空熔融色谱法测定金属铀中痕量氩的含量,解决了国防工业的急需。七十年代,团队又接受了我国第一艘核动力潜艇79号密闭舱气体分析的紧急任务,把色谱技术应用到潜艇密闭舱中,研制出的船用色谱仪,可迅速、连续测定密闭舱中气体组分,确保人员安全生活。

    七十年代初期,卢佩章院士带领其团队开始着手研究液相色谱相关工作,在以青岛海洋化工厂10μm无定型硅胶YWG-10为基础,开发出6种键合型液相色谱填料,加上对色谱柱结构的研究,成功研制出K-1型高效液相色谱柱。在研制色谱柱的同时,又成功研发出SW-1型液相色谱仪,配以ID2.0*250mm K-1型色谱柱,柱效达到了15000理论塔板数,达到了当年国际的先进水平。


 图1 K-1型色谱柱结构手稿                

图2 SW-1型液相色谱仪

    八十年中后期,为适应和满足国家经济发展需要,打破进口仪器垄断的局面,大连化物所逐渐开始走上了将科技成果转化成商品,直接服务于国民经济建设的道路。在这个过程中,依利特品牌应运而生,成为了国产色谱相关产品的桥头堡。

    1987年,大连化物所第四研究(色谱研究室)成立了406组,张玉奎院士(现依利特董事)任组长,主要方向是开发和生产高效液相色谱柱,解决从科研成果到商品化的最后路程,而这最后一步面临着如何完成批量化生产,如何建立产品标准,如何保证产品质量一致性和稳定性,如果解决产品售前售后服务等,几乎每一步都是问题,但也都在不懈努力下一一克服。至1992年底,产品销售收入已经达到500万元,在国内市场也创出了名气,拥有了不少客户群。1993年,李彤博士(现依利特董事长兼总经理)从403组(主要液相色谱理论研究)调到406组,投身色谱产品开发与商品化的工作。当时研究所进行产品生产与销售同传统意义上的研究存在着巨大矛盾,创立实业已经是迫在眉睫。同年,大连化物所正式与美国国际Elite企业集团成立了中外合资公司——大连依利特科学仪器有限公司。“依利特”商号也是由此而来。按照当年所长在年终总结报告会的评述,这是大连化物所第一家真正的中外合资,但又是我们能自已说了算的合资公司。在公司成立后不长时间,因外方业务转向撤资,依利特成为了一家大连化物所的独资公司。虽然合资时间不长,无论公司的产品还是管理,整个企业完全上了一新台阶,更加符合现代意义的制造企业。Elite源自于法语élite,最初意思是“选择,挑选”;14世纪进入英语,意思为“被选中的人”;19世纪演变为“精锐、精华”之意。“依利特”商号也被沿用下来。至此依利特品牌成为国产液相色谱领域的一枝独秀。公司成立之初,推出了P100系列高效液相色谱仪,这不仅是依利特第一台液相色谱仪,也是国内第一台商品化液相色谱仪,标志着中国色谱仪国产化生产的开始。

 

图3 依利特P100型液相色谱仪             

图4 依利特第一批商品化色谱柱


改制大潮,华丽转身

    1995年大连化物所为加强科技的开发,成立了凯飞高新技术发展中心,下辖五个事业部之一的仪器工程部由大连依利特、大连三联气体和大连化物所工厂仪器组所组成。当时时值香港回归,一个很有名的理论是一国两制,而凯飞中心分析仪器部和依利特,大家戏言也是一部两制!大连三联气体的产品之一是曾获奖的空分防爆仪,实质就是气相色谱仪;大连化物所仪器工厂专业从事色谱泵生产。这一阶段公司加入了许多有丰富仪器研发经验的老同志,公司产品线也进一步加强。承接国家九五攻关项目,开发成功P200II系列产品,包括泵、紫外-可见检测器、二极管阵列检测器、色谱柱、恒温箱等组件,并于1998年推出了市场,当年公司年销售额达到了1000万元。

图5 依利特P200II型液相色谱仪              

    1999年,大连化物所启动知识创新工程的改制工作。经与大连化物所当年的所长,同时也是兼任依利特公司董事长讨论并拍板决定,由大连化物所与公司员工共同出资,重新注册公司,同时鉴于依利特的品牌在市场上已经有相当的知名度,保留了依利特商号。从发展眼光看,当时的决定非常正确,为依利特这个品牌能够成为国家驰名商标奠定了基础。2000年8月完成大连依利特分析仪器有限公司的注册,顺利完成华美的转身。

    2000年以后,依利特进入到了高速发展期,随着产品的不断完善,市场份额的不断扩大,经过短短五年的拼搏和积累,在大连市高新区学子街2-2号(现在的公司总部所在地)新建4200平方米四层楼厂房,配备了仪器研发室、测试实验室、光学设计室、研究生/博士工作室、产品线、色谱柱检验室、应用实验室等一系列职能分区,这也证实了李彤董事长兼总经理做实业的决心和信心,从一位美国归来的科研工作者,到一位带领企业发展的实业家,正如李彤博士所言:“我们既要仰望星空,更要脚踏实地。”

  

图6 依利特公司成立合影

图7 依利特公司总部

    2003年,随着国家十五科技攻关项目的完成,液相色谱泵采用步进电机驱动凸轮的双柱塞二级密封结构的自主研发技术也应用在了P230系列产品上,同时,在电路方面改用单片机控制技术以及数字信号传输方式,外观采用钣金构建方式,更为皮实耐用。当时市场对特殊检测器的需求增加,依利特也陆续研发和推出了二极管阵列型检测器、示差折光检测器、激光诱导荧光检测器等。

    2008年,为了满足客户对更方便、更智能的分析仪器的需求,依利特P1201系列面市了,这是一款软件全反控的智能化系统,并可以搭配四元和自动进样系统。该系列产品一上市,就得到了广大用户的认可,并且获得了“国产好仪器”的称号。

    2013年,依利特全新一代具有自主知识产权的iChrom5100系列上市。i-Chrom,我的色谱我主宰。这一系列产品在设计方面,采用了先进的工业软件模拟,自行研发了超过20种用于组装、调试、维修的专用辅助程序。在可靠性方面下功夫,经过多轮仪器性能测试、实际样品实验、模拟振动和高温低温交变测试等。正如在《分析测试仪器评议—从BCEIA 2013仪器展看分析技术的发展》中介绍,“大连依利特分析仪器有限公司在展会上推出的iChrom 5100高效液相色谱仪是我国第一台高端液相色谱仪,各项指标都达到国外同类产品的先进水平”。

    依利特致力于为客户提供应用支持和解决方案,通过调研不同行业的客户需求,在P230系列和P1201系列的基础上,引入重大专项攻关过程中的先进技术,推出了EClassical3100系列和Agress1100系列,是技术的传承,也是经典的延续。

    依利特发展到第五代的同时,也已完成了高、中、低端产品线的布局。同时配套和衍生产品包括自动进样器、馏分收集器、制备系统、紫外分光光度计等,以及专用系统包括GPC凝胶净化系统、生物毒素检测系统、苯并芘检测系统等。

    在此期间,依利特先后承担了《色谱数据处理工作站》、《液相色谱仪》、《液相色谱仪测试用标准色谱柱》、《液相色谱自动进样器》等国家标准的起草,都说一流的企业做标准,依利特扛起了国产液相色谱的大旗。

 

图8  依利特产品发展历程


以客户为师,为国产正名

    在依利特发展的道路上,客户是依利特最宝贵的资源,通过客户需求看到自身发展的方向,通过解决客户的问题不断自我提升。依利特不怕遇到问题,没有冒险也不会有惊喜,百折不挠方成功。

    早年,依利特刚开始销售GPC凝胶色谱系统,应用经验还不多。客户的流动相为三氯甲烷,安装之后一直使用不顺利,三个月内因倒峰、流量不稳等问题多次维修。期间发现系统不锈钢流路均出现了不同程度的腐蚀。或许至此,可以告诉客户这是试剂的原因,让客户自己去排查。但依利特人并没有就此止步,顶着被质疑的压力,通过多次验证和排查,最终找到了问题所在——三氯甲烷。客户仓库试剂保存条件不当,部分批次试剂变质生成盐酸导致流路腐蚀。为了杜绝再发,为客户起草了《实验室管理规程》和《仪器操作规范》,其中增加了对三氯甲烷变质的检验步骤。

    “鬼峰”在实验过程中,特别是梯度洗脱时常有出现,很多时候使用扣空白,也不影响定性定量分析,所以也没有必要解析这些异常色谱峰的来源。但只要客户提出了,依利特人就必须研究明白透彻。在按照仪器的流路逐一排查,以及填料、色谱柱、流动相等相关因素均没有准确找出异常峰的来源之后,对系统流路之外的前处理过程进行考察,最终锁定到了滤膜。通过这次经历,也给之后的应用问题排查带来了宝贵的经验和思路。

   

图9 iChrom系统流路示意图图  

图10 不同材质滤膜空白梯度对比

    通过一次次为客户解决问题,依利特不仅收获了客户的认可,也找到了自己的方向,客户的真正需求——应用支持和解决方案。液相色谱本身就是一非常强烈要求应用的学科,相对其他分析仪器而言,这种要求更为猛烈,仪器的各项性能都有硬指标,但实验涉及到的方方面面太多,色谱柱、流动相、前处理、实验方法等等,远比仪器要复杂太多。

    起初依利特完成许多应用方法开发都来自于客户送样,这些应用开发没有特意限定某个领域,零敲碎打,虽然未能形成某个领域的整体解决方案,但为企业应对突发事件打下良好的基础。2008年“三聚氰胺”事件爆发,依利特在很短的时间内推出了三聚氰胺的检测方法,而当时的主打型号P1201系列也被确定为检测生鲜奶中三聚氰胺的分析仪器之一。2010年,依利特联合国家药典委员会,完成了对800多种中草药、中成药的样品分析,编撰出版了《中国药典高效液相色谱图集(第一卷)》,为制药厂生产中成药提供了规范的分析和检测方法同时,也为依利特储备了更为广阔的市场空间。目前,依利特已经形成了如氨基酸、多环芳烃、氨基甲酸酯类农药、黄曲霉毒素、食品添加剂等各行业需求的完整解决方案。

    随着客户群愈加广泛,依利特遇到的问题,也是国产仪器共同面临的——“有色眼镜”,但这也非常正常,在依利特人看来,这是来自市场的挑战,是了解差距提升自己的机会,同时依利特也渴求这样的同台竞技。“首都科技条件平台检测与认证领域中心”平台创建给了国产仪器“正名”的机会,依利特iChrom5100系列参与了验评,验评过程采取了不间断、多台次、多品种检测的测试方式,高强度连续运行30天,选取了中药“正骨水”、西药“氢化可的松注射液”、食品中“苯甲酸、山梨酸和糖精钠”等,参照国标测定加标回收率的方法检验准确度,进行了系统密封性和耐磨性、梯度准确度和精密度、日内重复性与日间重复性等指标的测试。最终,专家组给出验评结论:iChrom5100高效液相色谱仪操作简便、灵敏度高、精密度高、重现性好、检测数据准确可靠,密封性、耐磨性、安全性良好,各项指标均达到国标要求。适用于各类中药、西药及食品样品的分析及含量测定,并适合于化学实验室的应用分析。从技术层面打消用户心中质疑,用科学手段和可靠数据打破壁垒,用事实说话,这才是正道。


甘坐冷板凳,厚积薄发

    价格战在中国科学仪器市场屡见不鲜,液相色谱领域也未能幸免。是否采取针锋相对的“价格战”策略?依利特曾经也有所尝试,但体会到的是价格战带来的伤害。痛定思痛,依利特决心研发新产品,“使劲儿往前奔,使产品质量和性能更上一层楼”。但是做产品从来就没有捷径,容易的问题都已经解决差不多了,剩下的都是难题。

    2012年,依利特牵头国家重大科学仪器设备开发专项——“多维生物色谱仪及液质联用关键部件的研制”,该项目主要目的是攻克高效二维生物色谱系统、在线蛋白质预处理系统、超高压微纳液相色谱系统及新型电喷雾离子源等关键仪器部件。项目总指标中有一项,要求多维生物色谱仪通过一次分析,实现2500个蛋白的鉴定,需要仪器在完全无人工干预的情况下,自动运行30多个小时。这个指标是一个很大的挑战,一方面对分析方法开发有着很高的要求;另一方面,对于分析仪器性能的要求也很高。而对依利特承担的这部分来讲,最难的部分就是开发控制系统,这套集成的分析系统,包含高达7个输液泵以及4个切换阀,以及四套需要单独控制的分析系统,而这些都需要用同一款软件控制。所以除了需要开发4个分系统的控制软件之外,为了整体的协调顺利运转,还要解决平行系统之间相互干扰的问题。在最终现场测试阶段,专家们对多维生物色谱仪这一成果给予了很高的评价。虽然整套系统包含的仪器相对较多,但在高度集成化的系统中并没有丢掉液相色谱本身模块化的灵活性,但同时又克服了涉及到多检测器多通道的采集的难点。

    该项目的另一个重要成果——超高压微纳液相色谱系统,是一款可以直接连接质谱而不需要分流的液相色谱仪。为了达到这种要求,需要液相色谱的流量达到500nL/min,而现在UHPLC的流量精度也只需要达到微升级别,纳升级的流量精度要求可以说是非常高了。由于从来没有接触过相关项目,在开发过程中,团队走了一些弯路。团队最初的设计方案比较“异想天开”,想要通过相变蓄能材料在相变过程中体积变化来推动活塞来输出微量的液体。当时设想很好,而且也取得了专利,但在实际做产品的时候,虽然输出指标、压力上限可以达到,但是控制起来特别困难。前后做了快两年时间,最后还是推倒重来了。在之前的方案失败后,团队决定利用了直驱的方式,完全靠电机和软件的精度,机械加工和结构设计的来控制流量。目前依利特研发的纳升泵,最低流量做到了8nL/min,并且有很好的重复性。过程中还研发了一种特殊装置,可以获得实时的流量反馈。

    

图11 依利特研发中心实验室一角

图12 超高压微纳色谱泵流路示意图

    研发过程是曲折的,在项目复盘的阶段也总结了经验教训:研发过程本身就是不可预知,不能保证设想的方案就一定能成功。所以在做相对技术难度较高的研发项目时,要预备多个方案,把脑袋里的想法预先落实在纸面上,通过各种建模软件预先进行实际演练,最终通过筛选和实验验证,选择最佳方案。

    项目攻关过程中的先进技术和思维理念也被应用于常规液相产品的升级和设计中。现在国产仪器核心技术“空心化”现象还存在于整个行业中,将整个模块买来装上外壳就做成一款产品。从表面上看,可能相差不大,但是只有自己掌握了核心技术,才能真正从性能上对仪器有质的提升,同时也才有可能制造出真正的高端仪器设备,有和进口仪器的一战之力。依利特始终坚持核心技术的研发,志在让液相色谱完全拥有“中国芯”。

  

图13 依利特公司董事长兼总经理李彤博士

图14 李彤博士介绍SPLC7100微纳色谱设计稿

    做科研出身的李彤博士,最重视的还是技术,“技术发展无止境”——这是他做学问的理念。做科研没有一招致胜,甘坐冷板凳,耐得住寂寞,才能静以致远,厚积薄发。始终坚持“做精品”的理念,坚定地走自己的路,坚持打技术这张牌。事实证明:技术和品质才是企业的立足之本,才是企业良性发展的根源。


荣誉是鞭策,永远想着下一步

    据张玉奎院士回忆:依利特作为国内首家研发制造液相色谱的仪器公司,从各个元件的手焊到电子部件的设计等等,用心血和汗水奠定了国产液相色谱的领军地位。三十多载,依利特收获的荣誉和支持,同时也是鞭策和责任。企业的发展需要扩容,也需要配套的产业环境,2018年依利特在苏州成立分公司,分公司同时建有“院士工作站”,以中国科学院张玉奎院士及公司创新团队为核心,为依利特的自主创新能力提供强有力的技术支撑,推动依利特向更高层次发展。

 

图15 依利特苏州分公司  

 

图16 依利特苏州分公司开业合影

    未来的路,液相色谱作为得到广泛应用的分析分离技术应该是没有止境的,包括液相色谱自身技术的革新、液质联用的发展、超临界色谱等,液相色谱的发展趋势可以总结为三个字就是专、精、特。

    专,是指专用设备,比如液质联用技术。目前已经进入到后基因组时代,高通量测序技术,其高效性和高精确性能为快速分析疾病病因、寻找特异靶点,从而促进疾病的预防以及诊断技术和新药的开发。而蛋白组学研究的过程中,涉及到的一个最关键的问题就是分析分离,这是色谱、质谱最擅长的事情,而色谱和质谱的联用又是绝佳搭配。在更细内径色谱柱、更低流速、液质联用的接口技术方面,依利特已经有了一定的技术储备,也已经做好了准备。

    精,是指精密度更高。目前已经进入5G时代,分析仪器也即将进入工业互联网时代,这就意味着无论是速度、稳定性、可靠性都有了更高的要求。也许对我们普通的互联网用户来讲,手机上网偶尔卡或者忽然短时间没有了信号没什么大不了,但是在工业上这可能会面临大的问题。工业生产或者信息传输的要求都是毫秒级的,因此在要求速度的同时,稳定可靠是前提,仪器的精密度是这一切技术的前提。

    特,是指特殊应用。一方面引入了人工智能的概念,实时反馈、远程操控、自动识别并按程序处理,减轻实验人员负担,实现真真意义的无人值守;另一方面引入物联网的概念,分析设备更类似于物联网中的一个传感器,实现在线监测,检测信号通过网络直接上传。

    敢问路在何方,敢想就有路,而路就在脚下,这是依利特人的新起点新征程,不忘初心,牢记使命,取得更大的成绩汇报国家,回报社会。


结束语:

依利特的今天,

源于大连化物所的成果转化,

源于依利特人的专注和努力。

“做最专业的液相色谱”一直是依利特人心中的信念,

“把国产仪器的旗帜扛下去”一直是依利特人心中的执着,

时间,

见证了依利特的发展,

见证了国产仪器的崛起,

有过艰难的起步,有过孤独的探索,有过沟沟坎坎,

而今天的依利特更有与国际大品牌并肩的实力与决心。

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