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重磅:纳微十年磨砺,圆梦中国“色谱芯”

浏览次数: 日期:2017-06-02 09:21:58

“让中国乃至全球范围内从事色谱分析检测和药物分离纯化的科学技术人员,共享‘色谱芯’(色谱填料)材料变革带来的巨大福利,让具有颠覆思维的色谱填料产品、创新技术、规模化定制和领先服务为纳微的客户带来极致的用户体验,纳微公司的使命是通过原始创新创造出引领世界前沿的中国‘色谱芯’”。

江必旺   苏州纳微科技有限公司董事长兼创始人

国家“千人计划”特聘专家

 

图1 江必旺博士

 

中国能否创造出自己的“色谱芯”?

       近日我国官方数据统计,中国芯片进口花费已连续两年超过原油,需求量占全球市场份额的比重超过四成,但九成需要进口,引起社会舆论的广泛热议和关注,芯片是现代电子产品的核心,而这一核心电子部件却长期垄断于极少数发达国家。

 

       在实验室分析检测及制药工业分离纯化领域,也有一种关键材料被誉为色谱“芯”,那就是色谱填料,色谱技术已广泛地用于生物医药、化药和中药、食品安全、环境监测、材料、石油化工等领域。色谱填料是分析或制备色谱系统的心脏(色谱芯),被用来对目标物质进行分离、制备或分析的关键材料。 现代层析色谱填料通常呈微球状,拥有纳米尺度的孔道结构, 和极高比表面积及特殊表面功能基团,因此具有选择性吸附和分离目标分子能力。 其在实验室分析检测及制药工业分离纯化领域的重要性相当于电子半导体行业的“芯片”,然而色谱填料要求极高,制备技术难度大,这种被誉为“色谱芯”材料也跟半导体的“芯片”一样,中国长期处于依赖进口局面。

 

图2 在电子显微镜下看到的一种高性能色谱填料微球

 

       在国内色谱界科研工作者努力下,中国色谱基础研究已取得巨大进展,使得中国在色谱领域发表文章数量多年位居世界首位,但与文章数量不相匹配的是我国色谱关键材料和设备的产业化技术,中国色谱芯(色谱填料)几乎百分之百依赖进口,因此大量的科研经费用于购买国外色谱柱和色谱仪器。跟电子芯片一样,目前只有少数几家欧美和日本公司具备规模化生产色谱填料的能力,垄断了包括用于分析检测和工业分离纯化的“色谱芯”材料及其组装的色谱柱。色谱芯产品质量要求苛刻,制备技术壁垒高,突破这种技术不仅需要一批顶级技术团队长时间的专注研发和积累,并有大量资金投入,由于时间长,投资大,风险大,因此国内从事色谱耗材的厂家一般都没有意愿也不具备条件从事色谱芯的研发和产业化, 更多的是去购买国外色谱填料组装成色谱柱子出售,这种方式投资小见效快,就象电子产业一样依靠购买国外芯片和核心器件然后组装成电子设备去销售,这是典型的中国制造模式。 但由于关键材料依赖国外进口,因此产业的命运完全掌控在国外手里,这也就是中国的产业往往是大而不强的原因。跟电子产业一样,国外依赖核心电子芯片垄断优势,通过超额利润价格卖给国内下游厂商,甚至通过限制国内供给以赢得下游市场竞争优势,在色谱领域也一样,几年前,甚至发生因某国外公司停止供应色谱填料而导致数十家中国从事色谱柱生产的公司破产事件;另外生物制药是国家战略性新兴产业关系到民生的医药安全供应问题,这几年中国生物制药物行业投资非常热,发展也迅速,而用于这些分离纯化的关键色谱或层析材料却完全依赖进口,分离纯化却占据整个生物制药生产成本50-80%,,这些材料不仅价格昂贵,供货周期长,而且价格每年增长10%以上,严重限制中国生物制药行业的发展。

 

       中国制造能否由大变强,使得众多产业领域能起主导作用而不是受控于人,往往取决于关键材料和技术能否实现突破,就像中国电子行业一样,如果不想受制于人就必须拥有自己的芯片制造技术,在中国的色谱技术领域,能否变革现有格局,使中国拥有一个真正自己创造的“色谱芯”?

 

纳微智造引领世界的中国“色谱芯”

       民族的就是世界的,一个产品或品牌做到让业界最挑剔的客户所认可,如果能在“色谱芯”材料技术和制备上做到真正的突破,帮助下游产业实现效率和效益升级,让全球范围内呼唤色谱层析新材料体系的愿望得以满足,让过去高高在上的国际同行钦佩,确实是一件让行业欢欣鼓舞的事!这个奇迹,正是来自始终专注做基础材料创新的这件事的江必旺博士,和他的团队共同打造的“色谱芯”全球超级工厂——苏州纳微科技有限公司。

 

       色谱性能是由色谱填料粒径大小,粒径分布,孔道结构来决定,其中粒径均匀性是色谱填料性能很重要的指标,一般来说粒径分布越均匀,即CV值(料粒径分布差异系数)越小,色谱分离性能越好。国际传统著名品牌的硅胶色谱填料CV值普遍大于10%,而纳微科技的UniSil硅胶填料小于3%;江博士说当纳微单分散硅胶产品出去参展时,国际同行及客户看到纳微新一代单分散色谱填料产品后都不敢相信这是一个中国公司做出来的, 因为单分散硅胶色谱填料是该领域科学家长期追求而未实现的目标, 就是连拥有众多人才及强大的财力的国际最顶级公司想做没能做出来的技术和产品,更何况中国色谱填料原来一直处于空白状况。更加不可相信的是纳微不仅拥有世界最先进的单分散色谱填料制备技术,还在非常短的时间内独立开发出全球最多品种和规格的色谱填料产品,涵盖反相,离子交换,疏水,分子筛,亲和等全系列层析介质和色谱填料。 这也就难怪纳微每次去国外参展,都有客户会问我们是不是从日本来的,江博士每次都可以自豪地说我们是中国公司,让国外客户大为惊叹。纳微凭借独有色谱填料精准制备专利技术可以对色谱填料粒径大小,均匀性,孔径结构等进行前所未有的精准控制能力,使得其性能大幅度超越现有国外产品水平,颠覆了国外现有色谱填料生产技术。

 

       相比展览会上玲琅满目的色谱仪器和系统,色谱填料在过去几十年里发展并没那么迅速,但每一次填料的进步总能带给这项技术一次巨大飞越。小粒径球形硅胶色谱填料的出现极大促进了液相色谱HPLC技术的快速发展,使得HPLC 成为分析和工业分离纯化领域最有效的检测和和分离纯化手段,色谱制备和分析方法真正普及流行起来;本世纪初亚2um硅胶填料也使得HPLC的分辨率,检测速度及柱效达到前所未有的水平,聚苯乙烯色谱填料的发展使得色谱分析分离可在全pH 范围内进; 手性色谱填料的发展使光学异构体拆分和检测变得更加容易,上世纪五六十年代,从纤维素填料到发现琼脂糖软胶填料,带动了整个生物制药界产业化进程;Protein A亲和层析的出现简化了抗体药物的分离纯化。 而纳微开发的新一代均粒色谱填料和聚合物填料精准制备技术势必带来分离分析技术的又一次变革。

 

图3 纳微色谱填料与国际上知名品牌对比图

 

跨界创新是纳微成就中国色谱芯的密码

       纳微科技的众多领先的专利技术中,最为业内人士所惊叹的,是江博士团队超越了 “Ugelstad 教授发明用于制备均粒聚合物色谱填料的“Ugelstad 种子法”,均粒聚合物色谱填料后被美国GE以Source商品名推向市场,由于性能优越成为业界的一个里程碑,十几年来一直被业界奉为神话,纳微科技却创造性地发明了更加领先的 “纳微种子法”,突破了Ugelstad 种子法的缺点,使得该方法可以更经济有效用于生产规格和品种更全的高性能聚合物色谱填料,也使得纳微单分散聚合物色谱填料种类远远超过GE Source产品,而且单批量的生产规模超过GE Source 产品生产规模的5倍以上。成为全球最大规模和最齐全的单分散均粒聚合物制造商,而且生产成本也远远低于Ugelstad 种子法。仅凭借这点就足以让纳微自豪,并受到业界的尊重,但纳微并没有满足于此,通过十年跨领域的技术创新,纳微还开发出世界上独一无二的单分散(均粒)硅胶色谱填料规模化制备技术,成为世界上唯一可大规模生产均粒硅胶色谱填料的公司。纳微让单分散硅胶和聚合物微球从实验室走向大规模生产真正成为可能,并可以精确控制硅胶色谱填料的粒径大小,粒径分布及孔道结构,用生动的材料学语言形容为“一次成型,无需筛选”,纳微还采用智能化自动化生产模式,让产品质量和性能得到更好的保障。中国科学院张玉奎院士对纳微科技高度评价:“苏州纳微批量生产的产品对中国色谱产业作出了很大贡献,意义重大。尤其在中国色谱填料大量进口的情况下,苏州纳微扭转了这一格局。”

 

       当谈到为何纳微科技能在技术和产业化上成功突破?江必旺博士一语道破了天机——一方面是融合多个领域的顶级人才资源实现“跨界跨领域创新”,纳微有一批从海外回来的世界级科学家分别从事化学,生物,材料等不同领域的研发,通过这些科学家的紧密合作并融合多学科技术实现跨领域技术创新。另外就是坚持和专注,纳微多项世界领先的技术突破都是源于一个团队长达10年专注研发的结果。纳微之所以可以做到了国外垄断公司想做而未做到的事情,就是敢于打破既往专业或研究背景的桎梏,一但认准一个目标就持之以恒做下去直到成功。这种专注和长期坚持的精神在当今浮躁社会里尤其显得难能可贵,也是纳微成功的法宝。

 

深耕十年 不忘初心 砥砺前行

       国内许多科技型创业公司大都是在一个浮躁的社会大环境里,迫于生活压力包括股东、员工在内的很多人,偏好最便捷的“拿来主义”,倾向于渠道策略去捞金,而投资公司也太注重短期利益回报,税收政策也面临一些结构性问题,很容易导致科技创业企业基础研究投入不足,经常是模仿国外的产品刚要开始上市,却发现技术落后,配套产品或服务跟不上。

 

       不论在是在任何一个时期,江必旺博士及他领导的团队始终以一种高端创新的思路要求科研团队,坚持占领技术的顶端,掌握世界上最先进的技术,甚至是开创出世界没有的技术,做竞争对手想做却做不出的产品,才可能赢得世界的同行尊重以及客户的选择。

 

       江必旺2004年首次从美国回国探亲时,发现之前的十年间中国变化很大。但让他不无忧虑的是中国的廉价劳动力虽然释放出来了,但真正核心和有竞争力的东西还是少有人做;大量出口的“中国制造”产品还是价廉质低,欧美日等发达国家对中国“偏见”日深,觉得中国人没有创新能力。江必旺农村老家的一位亲戚,因为患有糖尿病,需要长期注射胰岛素,但昂贵的药费让贫寒的家庭无力承受。“我国胰岛素市场中95%的份额被国外企业占领,而且影响国产胰岛素产品质量和生产成本的最重要的色谱填料却长期依赖进口。”

 

       2006年,坚定决心要扭转这个局面的江必旺辞掉美国的稳定工作,带着妻子和孩子回到中国。2007年10月,到苏州工业园区生物纳米园创立苏州纳微科技有限公司专注于高性能微球材料的产业化,其中色谱填料就是最重要的目标产品之一,江博士团队用两年多的时间先攻克了单分散硅胶色谱填料实验室制备技术,用了八年多时间才终于突破大规模稳定化生产的技术瓶颈,期间江博士团队推出了一款款新型纳米微球产品,多项填补了国内技术和产品空白,甚至做到了多个“世界第一”。

 

图4 中国工程院原常务副院长朱高峰院士到苏州纳微科技调研

 

       截至目前,纳微科技是全球首个单分散硅胶色谱填料微球的规模化制备的公司;建成世界第一条年产20吨单分散硅胶色谱填料生产线,提供全球最多品种规格的单分散聚合物色谱填料,无论是粒径、孔径,材质组成及客户定制化都是世界之最,也是全球第一个提供单分散散固相萃取填料的公司。纳微科技的产品也越来越多走向世界舞台,去年成为国内首个大规模出口高性能色谱填料到欧美制药公司的供应商,其“色谱芯“还出口到欧美日排名前五的领先色谱仪器制造巨头并开展更多范围的合作……,“以前我们是用金子向外国人换‘沙子’。现在纳微通过技术创新,使我们的‘沙子’也能换取外国人的金子”,江博士比喻道。

 

       现今,纳微科技有限公司的纳微米球产品被广泛应用于液晶显示、生物制药、医疗诊断、食品安全检测、标准计量等现代工业和生活的方方面面,江必旺也被业界称为“国字号”纳米微球之父。

 

纳微团队圆梦中国智造“色谱芯”

       在色谱层析领域,中国市场在全球也可谓是独一无二,包括中成药及天然产物、食品安全检测、生物仿制药、环境污染分析等,我国色谱业界的上下游企业以及各分析制备行业是推动色谱技术创新和应用的主力军。对于纳微科技而言,打造基于高性能填料介质的“中国色谱芯”领先解决方案是推动行业进步和规范化的必然选择。真正的好产品,是没有国界的,过去选择国外品牌是因为相信其可靠品质,中国企业的产品只有做到比国外品牌更优质可靠,服务更周到,性价比更高,解决方案更成熟有效。

 

图5 纳微科学家团队在研发新产品的征途上孜孜不倦

 

       纳微科技为业界提供几千种高品质、高性能的色谱填料和层析介质——硅胶、聚合物、离子交换、疏水、Protein A、标签蛋白亲和层析、手性、凝胶渗透等,以及分析色谱柱、层析制备预装柱、标准微纳米颗粒、磁珠、固相萃取填料及柱子、LCD间隔物微球、ACF导电金球、光扩散微球等丰富产品,可提供专业化定制产品,还提供全面的分离纯化解决方案与技术服务,并拥有全球领先的规模化生产能力与质量保证。纳微也是全球生产最多品种规格的单分散聚合物分离介质微球的公司,并建成世界上规模最大的单分散聚合物色谱填料生产线和世界首个单分散高纯硅胶色谱填料大规模生产线,拥有全系列先进的分析仪器以及可靠的质量控制体系,通过ISO9001:2008质量管理体系认证。越来越多的客户选择纳微科技,是因为其全球独一无二知识产权专利技术、材料精准控制工艺、成本优势、供货稳定性及领先的技术服务。

 

       这一切都离不开纳微科技自始至终吸纳全球范围内的优秀人才,公司拥有强大的研发团队和应用支持团队,多数均来自全球顶尖的科研和产业机构。纳微科技承担的国家发改委生物医药发展专项、国家科技型中小企业技术重点创新基金、国家十二五科技支撑计划项目、江苏省成果转化专项资金、江苏省科技支撑计划等多项国家省市级科研项目,以及遍及全国,给顶尖的科学家们提供一个施展才华的平台。此外,公司还不断引进世界500强的管理人才,引进科学的管理运营经验,更多与全球范围的战略客户接轨和合作。唯有优秀的人才,卓越的公司管理,才能创造出一个个满足市场和客户需求的价值产品。

 

图6 江博士一直认为纳微科技人才计划是公司发展重中之重

 

       纳微不仅打破国外对关键色谱填料的垄断,创造出领先世界的中国色谱芯,而且还胸怀全局极力为中国产业进步做出努力,基于中国生物制药分离纯化技术基础比较薄弱,且需要大量的人才和技术支持,纳微科技牵头成立了生药医药分离纯化技术产业联盟协会,打通上游、中游、下游的整体资源,为中国乃至全球的制药客户提供更有力的技术解决方案。为帮助培养中国生物制药分离纯化急需人才,纳微科技定期举办的分离纯化实验培训班。为帮助提升分离纯化的产学研水平,纳微科技连续主办了规模近500人的全国性生物制药分离纯化技术专业学术论坛。纳微科技秉持“以创新 赢尊重 得未来”的理念,凭借持续不断的高水平创新,让中国智造“色谱芯”产品、技术及解决方案惠及中国以及全球各地,成为全球微纳米技术和色谱层析领域的领先品牌。

 

图7 纳微科技位于苏州工业园区的色谱芯材料生产和研发基地

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