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从“卡脖子技术”到人才培养，40年色谱路收获“稳稳幸福”——访复旦大学张祥民教授

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2024/04/06

色谱技术是实验室最传统的分析方法之一，在有机物分析方面具有不可替代的作用。张祥民在色谱领域深耕近40年，负责过多项国家级重大研究计划。凭借无畏的“探险”精神，他在色谱理论研究与技术研发方面积累了深厚的经验，并屡次取得开创性的研究成果。尤为难能可贵的是，他致力于培育色谱领域的后起之秀，已为行业输送了近百位优秀人才。近期，仪器信息网有幸采访了复旦大学张祥民教授，深入了解他在色谱领域的“惊奇探险”和收获的“稳稳幸福”。

复旦大学张祥民教授

在色谱理论研究的海洋里开拓创新

科学仪器在科学研究中具有举足轻重的地位，它是探索未知领域的重要工具。然而，行业的特殊性导致商品化的科学仪器和最新科学研究需求之间有一定的“时差”。促进技术发展，缩小“时差”，离不开科学仪器理论研究的不断深化。

“我们早期进行的色谱理论研究，现在看来依然具有很高价值。”张祥民肯定的说。他在国际上首次发现了色谱学同族化合物的分簇现象，创新性的提出了多柱系统统一方程（发表在J Chromatogr. A 1996）。通过深入探究化合物的保留时间与色谱柱极性之间的关系，他成功建立了气相色谱-气相色谱-液相色谱保留值换算理论模型。这些开创性的理论研究不仅为后续的色谱仪器研发提供了坚实的理论基础，而且为推动整个色谱发展应用做出了贡献。

此外，张祥民团队提出的多柱色谱方法被众多国内外研究者采纳应用。辛醇/空气分配系数是大气污染物研究的关键技术参数，对研究结果的准确性起着至关重要的作用。使用传统方法进行测定时，一些蒸汽压低、挥发性弱的物质需要进行长时间的富集前处理，导致整个实验周期冗长。“我们通过自主研发的多柱色谱方法，仅用不到一个月的时间就完成了20多种化合物的辛醇/空气分配系数测定方法的实验验证，当时国外研究者完成这些实验耗时数年。”他补充道，“随后，我们采用该理论模型，成功测定了103种（发表在Anal Chem 1999）多氯联苯化合物的辛醇/空气标准分配系数。”这些实验数据也被收录在美国国家标准化工数据库中，为后续研究提供了有力的数据支撑和参考依据。

张祥民在实验室

为解决国家战略需求中的重大科学问题，国家分别启动了重大基础研究（S-973）计划和“国家高技术研究发展计划”（简称863计划）。在这一历史性的科研契机下，张祥民积极响应，承担了多维、多模式、阵列式蛋白质高效分离新技术的攻关任务。蛋白质组的结构错综复杂，种类繁多。传统色谱技术难以实现有效分离，如血浆蛋白组中不同种类蛋白质含量差异极大，高含量白蛋白严重掩盖低含量蛋白；蛋白质组中存在大量的蛋白质复合物及蛋白质相互作用其稳定性极差。面对大量难题，张祥民凭借无畏的“探险精神”，逐一攻关，成功开发出多个新型多维色谱分离系统。这一创新技术使蛋白质组等样品的分离效率提高了10-20倍，并首次成功分离和鉴定了人肝组织中的数千种蛋白质。但他并未满足于现有的成果，他深知科学研究的道路永无止境。目前，他正在带领团队攻关干细胞组学研究课题，致力于开创新的科学研究道路。

立足自主创新，分享研发成果，推进色谱仪器行业共同发展

科学研究和科研仪器技术的发展是相互促进、相互影响的。张祥民表示：“在我工作早期，国内科研实验室仪器与国外存在较大差距，这导致国内研究进展缓慢。”但令人欣慰的是，近年来这一差距正在以肉眼可见的速度缩小。部分国内实验室的科研设备已经达到甚至在某些方面超越了国外实验室的水平，科研工作者也屡创佳绩，不断产出卓越的科研成果。

然而，国内对国外高端仪器的依赖问题尚未完全解决。由于国内在高端仪器制造领域的技术积累与创新能力相对薄弱，科学研究在某种程度上仍然受限于外部因素。为了打破这一局面，国产仪器厂商和科研工作者都在进行着不懈的努力与探索。张祥民分享了自己的亲身经历：“为了满足科研工作的需要，我们设计研制了一系列创新色谱仪器、装备和关键技术部件，不断推进色谱技术产业化进程。另外，我们还与多家国内外仪器厂商合作，提供技术支持，共同研发了多款色谱仪器，部分已进入市场销售。”比较遗憾的是，他最得意的成果之一：多维阵列色谱，目前仍待与仪器公司开展合作研发，形成市场销售产品。

如果不致力于高端仪器的研发，科学研究将很难与时俱进，甚至可能逐渐落后于国际前沿。只有当仪器制造真正强大起来，具备自主研发和创新能力，才能为科学研究提供更为坚实有力的支撑。未来，高端色谱产品有很大的发展空间，可以拓展环境监测、食品安全、海洋科学和空间探索等领域，也可以结合质谱进行荧光成像和标记物研究等。

张祥民始终认为：“无论是理论研究还是技术研发，与同行和仪器厂商分享研究成果都至关重要。”研究者与同行的交流与合作能够持续推动学术进步，与仪器厂商的合作既有助于将前沿技术成果产业化，也有助于厂商更好地了解市场需求，优化产品设计，少走弯路。在科学仪器领域，年轻一代的研究人员正在迅速成长。他们拥有更加活跃的思维以及更加开阔的视野，将为科学研究和技术创新注入新的活力。谈及此，他眼中闪烁着对未来的期待：“对于色谱乃至整个科学仪器行业的发展，我都充满信心。”

培养国家创新人才是沉甸甸的责任与幸福

作为导师，张祥民培养了众多杰出的学生。他们在学术界和产业界都表现出色，成为各自领域的优秀人物。每当提及这些学生，他都深感自豪。他回忆道：“我们课题组培养了100多名硕士和博士研究生，其中邓春晖、高明霞和李嫣等均已经成为复旦大学的教授，继续在色谱领域的研究道路上奋斗。这些色谱专业的人才梯队是令我感到无比幸福和骄傲的事情，也是我一生中最宝贵的财富。” 他在色谱领域的成就和贡献也得到了业界的广泛认可，在“中国化学会第24届全国色谱学术报告会及仪器展览会”上荣获“中国色谱贡献奖”。

张祥民深知学生培养的重要性，尤其是分析化学专业更是要精通科研仪器的使用、维护、研发和创新等。虽然现代色谱仪器的操作变得越来越简单、自动化程度越来越高，但当仪器出现故障或需要改进时，学生解决仪器问题的能力就显得尤为重要。他始终强调：“我不仅要求学生专业知识扎实，还要求广泛学习相关技能。这样，他们才能够独立应对仪器创新研发，确保科研目标的顺利实现。”这种全面而深入的培养方式，不仅让学生在学术上取得了优异的成绩，更为他们的职业发展奠定了坚实的基础。

随着社会的进步和科技的高速发展，科研条件日益优越，研究水平、学术地位都得到较大的提升。展望未来，不仅仅是科研仪器，国家在各个领域都有可能走在前列，这需要大量科研后备力量的努力。然而，我们也必须意识到，当前学术研究中存在急功近利、过于追求省事和缺乏创新的问题。年轻一代的色谱研究者，作为科学界的新生力量，肩负着推动这一领域不断向前发展的重任。正如张祥民所言：“我始终对我的学生强调，要秉持开拓进取的精神，不仅要专注于眼前的任务，更要瞄准长远的目标，聚焦前沿科学仪器装备和“卡脖子”技术，勇于探索，直面挑战。”

令人感到欣喜的是，已经有一部分年轻人展现出了非凡的勇气和激情。他们敢于尝试和创新，对科学研究充满热情和执着。相信在未来的研究中，这些年轻人将取得令人瞩目的成绩，为色谱领域的发展做出重大贡献。我们也期待国产色谱能够更快地迎来“灿烂花开，明媚夺目”的时刻。

[来源：仪器信息网] 未经授权不得转载

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