国产生命科学仪器

p 　　2016 年11月1号珠海航展，两架歼-20惊艳亮相标志着我国军工科技走向世界一流，在这背后得益于我国基础工业的全面进步，但是许多国人对于国产货尤其高端货的偏见，比如至今媒体一直炒作的“圆珠笔芯无法制造”的现象，在某种程度上也影响着科学研究人员的思维。在我从事管理和维护的生物仪器中，带中文标识的仪器基本上是水浴锅、振荡器这种低端的仪器设备，一旦涉及到高速离心机、RT-PCR 仪、核酸检测等仪器，国产品牌很难寻觅到。而在大型高端仪器中，进口仪器几乎垄断了市场。 /p p 　　经过多年的发展，我们并不缺乏出色的国产生物仪器公司。比如上海天能、已成功上市的宁波新芝( 新三板股) 等，都有着比较出色的产品。但在实际的使用和管理中，这些仪器获得认可或者说使用率比起进口仪器来还是逊色不少[1]。在经费充足的情况下，很多科研人在使用上优先考虑采购的还是进口仪器。就仪器本身的性能来说，这些仪器大部分性能已经达到同类进口仪器的标准。但可惜的是国产仪器在科研领域，尤其生物科学领域并不受待见。 /p p strong 一、 国产生物类仪器面临的主观问题 /strong /p p 　 span style=" color: rgb(0, 176, 240) " strong 　1. 用户体验差，工业设计不足 /strong /span /p p 　　由于起步较晚，国内仪器行业不如国外成熟度高。像耳熟能详的国际生物仪器巨头GE，Thermo，Eppendorf 等，在国内就没有与之类似或者抗衡的企业。造成国产生命科学仪器给人直观感受就是质量参差不齐、价格混乱。 /p p 　　当今社会用户体验度是产品非常重要的环节。而国产仪器却不同程度上存在着体验度差的问题: 有些仪器外形设计就非常“简陋“，国内仪器厂商对于工业设计认识不足，认为仪器只要精准就可以，没有必要进行外形设计。这种做法其实很容易拉开用户的距离。尤其生物实验本身就是极为枯燥的工作，如果整天操作一台毫无美感的仪器，相信没几个科研人员愿意在它旁边待上一整天，而且遇到外表做工粗糙，科研人员很容易潜意识中对仪器本身的精确性做出怀疑[2]。而一台外观设计美观的仪器，可以让科研人员在视觉上感到不疲劳。如果配合上良好的做工，科研人员丝毫不会怀疑这台仪器的品质，也很乐意把样品放入进行检测。 /p p 　 span style=" color: rgb(0, 176, 240) " strong 　2. 对软件界面友好性重视不足 /strong /span /p p 　　软件友好性一直是国内比较薄弱的环节。国内软件开发有母语优势，但是所开发的软件依然不够简洁。而且不像消费类产品，母语优势在大多数科研人员面前并不占太大便宜，有些公司为节省成本外包软件开发，许多软件研发与实际生物实验脱节严重。这方面进口仪器却是强项，软硬结合天衣无缝，甚至很多进口仪器是将软件单独出售，而且价值不菲。对比之下，国内则是对于软件几乎都是赠送，国内外对于软件的态度一目了然，这也是国内仪器软件友好性根本达不到进口仪器水平的原因。 /p p 　　这些不足叠加起来使得国产仪器在使用上与进口仪器就有着质的差距。 /p p strong 二、国产生物类仪器面临的客观问题 /strong /p p span style=" color: rgb(0, 176, 240) " strong 　　1.用户使用习惯难以更改 /strong /span /p p 　　在国内科研上，尤其是生命科学领域，海归依然是主流。这些科研人员长期在国外实验室学习和生活。在采购仪器时，科研人员往往第一句话就是某某仪器，我在美国使用习惯了值得信赖。这种先入为主的观念，确实让国产仪器连试用的机会都没有。更不用说和进口仪器进行同台PK。大量海归人员尤其资深人员归国，购买国外使用顺手仪器的情况愈演愈烈。 /p p 　　国内科研人员虽然没有出国，除了受到本实验室同事或者学科带头人的影响外，在阅读国外文献时也潜意识地将国外品牌型号的仪器作为必备。所以在很多情况下，为了保证实验数据最好能与文献保持一致，即使进口仪器使用使用寿命再长，性能再衰减，科研人员依然会保守地选择进口仪器。 /p p span style=" color: rgb(0, 176, 240) " strong 　　2. 配套试剂体系难以融入 /strong /span /p p 　　生命科学类实验中试剂占了很大的比例，进口仪器早已与这些试剂耗材形成完善的体系，营销网络也非常健全，很多仪器都配有专业的应用支持，这就省去科研人员大量的时间成本。而且即使是一些停产的进口仪器，其厂商依然会有后续型号或者衍生型号在售，科研人员很容易获得相关资料。在采购和使用时当然是会选择这些进口仪器。 /p p 　　因为国内生物科研毕竟底子较薄，与之配套的生物类仪器产业也处于发展期间，要融入这个体系确实是一个正反馈的过程，一旦用的人多，习惯用户也多，文献也多 配套的试剂耗材厂商也会跟进。所以这依然是个正循环的过程。 /p p span style=" color: rgb(0, 0, 0) " strong 三、理论创新不足是整个主客观问题的根源 /strong /span /p p 　　仪器的开发，尤其是生命科学类仪器的开发是紧紧依托其技术上理论的进步，比如获得诺贝尔奖的PCR 技术[3]，实际上PCR 仪的结构并不复杂。所以如果没有当年的理论创新，那么仪器的技术创新无从谈起。又比如笔者最近接触到的MSD( 电化学发光免疫检测技术) [4]，在新理论指导研发的机器可以卖到100万人民币左右，其利润巨大可想而知。 /p p 　　理论创新不仅仅占得先机，而且还涉及大量的专利申请。由于原创性，国外公司一旦完成各种专利申请，国内仪器如果进入这个领域就将面临巨大的专利费用和法律问题，所以只有理论创新才能规避这个问题。这个确实需要研究机构与仪器公司紧密配合[5]。而目前这个机制并没有发挥太大作用。 /p p strong 四、结语 /strong /p p 　　随着中国成为世界第二经济大国，要获得可持续的经济发展，必须走科技强国的道路。基础研究则是科技强国的基石，显然长期使用并进口各种科研仪器不仅消耗大量的外汇，而且会使得中国科研水平长期受制于他国，因此发展国产仪器势在必行。 /p p 　　由于起步较晚，国产仪器首先应该通过资本市场进行行业内部整合，避免了重复竞争，同时可以优势互补，集中资源投入研发。而且在中国目前的文化与环境中，只有大体量才能获得顶级高校和科研机构的认可，并进行广泛合作。同时加大人才培养力度，创造理论创新的孵化器。 /p p 　　 strong 参考文献: /strong /p p 　　[1] 朱嘉伟，李骞，高军. 我国仪器行业的可靠性工作现状分析[J]. 电子产品可靠性与环境试验，2015，33( 1) . /p p 　　[2] 赵恒康. 关于使用国产仪器的一些体会[J]. 现代科学仪器，2007( 5) . /p p 　　[3] 刘荣福. 关于PCR 技术发展的启示- 浅谈技术发展的内在动力[J]. 医学与哲学，1999，16( 117) . /p p 　　[4] 张军瑞，陈健，刘仲明. 电化学发光免疫检测技术研究进展[J]. 分析化学，2010( 38) . /p p 　　[5] 陈焕文，朱志强. 我国科学仪器研发进入新阶段[J]. 分析化学，2011( 39) . /p p br/ /p p strong 作者： /strong 孙剑& nbsp ( 中国科学院上海巴斯德研究所，上海 200031) /p p br/ /p p （小编联系过中国科学院上海巴斯德研究所，得知论文原作者已经离职，目前仍然在积极寻找中。因为本文的观点对于促进国产生命科学仪器厂商的创新和进步有一定的指导意义，所以就直接摘选了论文的内容，如有版权问题，请及时与小编联系。010-51654077-8138） br/ /p p br/ /p p br/ /p

科学仪器是一个国家战略的核心科技力量，工欲善其事，必先利其器。现代科技发展实践表明，科研仪器是科学研究不可或缺的工具和手段，谁在科研仪器上率先突破，谁就往往能占据科学研究的先发优势。据不完全统计，诺贝尔自然科学类奖项中，68.4%的物理学奖、74.6%的化学奖和90%的生理学或医学奖成果借助各种先进的科学仪器完成，或直接与新仪器方法或功能的发展相关。高端科研仪器的创新、制造和应用水平，也是一个国家科技实力和工业实力的重要标志，对于支撑创新活动乃至经济社会发展都有较大的作用。自从20世纪70年代诞生的基因工程及PCR技术、克隆技术和干细胞研究等现代生物技术以来，全球生命科学乃至生物产业的研究和发展进入了一个新的阶段，这些以创造或改变生物类型及生物机能为目标的现代生物技术已成为新技术革命的三大支柱之一。中国未来要成为一个生物技术和生物产业强国，首先一定要成为生命科学仪器研发和制造的强国。近年来，我国的科研仪器尤其是生命科学仪器在国产化上已取得积极进展，但由于历史积累不足等多方面原因，高端科研仪器依赖进口的局面尚未得到根本改观。在建设世界生命科技强国的征程中，科研仪器特别是高端生命科学仪器如何尽快实现国产化，已成为一个不容回避的重要问题。2021年5月28日，习近平总书记在两院院士大会和中国科协第十次全国代表大会上的讲话指出：要从国家急迫需要和长远需求出发，在石油天然气、基础原材料、高端芯片、工业软件、农作物种子、科学试验用仪器设备、化学制剂等方面的关键核心技术上全力攻坚，加快突破一批药品、医疗器械、医用设备、疫苗等领域关键核心技术。当前我国在高端生命科学科研仪器自主研发的现状如何？国产生命科学仪器研发和产业化进程中还面临哪些困难，今后的路子应该怎么走？1． 进击的国产替代风，我国生命科学仪器技术研究和产品开发势不可挡科学仪器设备依赖进口的问题，国家层面已经高度重视。早在1998年，国家自然科学基金委就设立了科学仪器基础研究专项。2011年，“国家重大科研仪器设备研制专项”和“国家重大科学仪器设备开发专项”设立，分别由国家自然科学基金委和科技部管理，一个负责原创性的仪器研究，一个负责工程化和产业化。据了解，2011至2018年，国家自然科学基金委资助来自中央有关部门推荐、经费体量在1000万元以上的重大科研仪器项目53项，批准资助金额38.14亿元；资助全国科研工作者自由申请、经费体量在1000万元以下的重大科研仪器项目466项，批准资助金额32.03亿元；两类项目合计资助经费超过70亿元。经过这么多年国家层面持续不断的投入，在高端科研仪器领域，包括核磁共振波谱仪在内，常用的高分辨质谱仪等大型分析仪器、大部分的生命科学仪器如磁共振成像仪、超分辨荧光成像仪、扫描和透射电镜等已经初步掌握其中的核心关键技术，正在朝着产业化的路上疾步迈进。在民营企业层面，国内一批优秀的生命科学仪器企业在崛起。定位于基因测序仪及配套试剂耗材研发商的华大智造，是全球具有自主研发并量产临床级高通量基因测序仪能力的企业之一；聚光科技在质谱、色谱、光谱技术平台已完成布局，在产品技术开发和产业化方面已经取得一定的进展 定位于研发并产业化细胞组学光学成像仪器的上海萌薇在细胞参数分析仪等产品的主要性能参数处于国内领先地位，未来有望商业化放量，业绩有望逐渐迎来拐点。作为生物产业科技创新的必要基础和重要成果，生命科学仪器的“高端化”、“国产化”与“自主可控”，已经成为我国生物科技行业发展的原动力，也是行业未来的必然方向。2． 国产生命科学仪器面临的困难和解决思路据国内生命科学仪器专业门户网站仪器信息网统计，2020年全球分析仪器和生命科学仪器市场约为637.5亿美元(折合人民币超4000亿元)，年复合增长率4.4%。但是在多数高端科研仪器领域，由于中国基础薄弱，依赖进口的局面仍没有得到改善，研发和生产与国际先进水平相比还有一定差距。究竟是什么卡住了高端生命科学仪器国产化的脖子？总结起来大致有以下三方面原因，一是高端科研仪器的开发往往要依托基础研究上的进步，而前期基础研究不足，是阻碍国产高端科研仪器研发的重要因素；二是同美国等发达国家相比，我国对高端生命科学仪器的整体投资强度还不够高，从最早阶段的原始生命科学研究创新创意、生命科学仪器的关键部件开发到搭建第一台样机，再到最终批量生产，高端生命科学仪器不仅需要巨额投资，还需要很长的时间周期。也就是说生命科学仪器研制周期长、难度大、投入人力物力多、投资风险高，科研人员往往更愿意购买国外的先进仪器，研发仪器的积极性不高，国产仪器公司研发的产品又面临品牌方面的劣势，要得到客户的认可很难；三是从事生命科学仪器研制的中小企业往往很难获得风险投资基金的青睐，资本大多数追求短期效益。2022年5月份国家发布了“十四五”生物经济发展规划，可以预见未来10-20年是我国生命科学仪器发展的关键时期和黄金时期，就像科学研究需要长期积累一样，高端生命科学仪器的国产化也需要一个过程，不可能“一口吃成胖子”。我国要快速在这个领域追赶甚至超过欧美发达国家，需要国家层面和社会层面在以下几个方面一起努力。（1） 国家主管部门应在相关科学问题和基础理论方面加大支持力度，多鼓励从事前沿生命科学研究领域的专家学者提出创新性的仪器设备需求，从机制上激励科学家与拥有仪器开发能力的企业进行合作，打通基础研究和产品开发的一体化链条，让参与者都能受益；（2） 从需求侧充分发挥政府政策导向作用。国产高端生命科学仪器在实际推广和应用时，往往较难获得用户的信任。一方面，与国外成熟仪器相比，一些国产仪器在性能指标和稳定性、可靠性上存在差距；另一方面，一些科研人员受到研究习惯影响，如出于保持与已有文献一致的实验数据等考虑，往往会选择国外品牌型号的仪器。我们国家科研经费大都是政府投入为主，政府可以鼓励采用国家研究经费的科学机构和研究人员多采购和使用国产高端生命科学仪器，给予国产品牌更多‘容错’‘试错’的机会，因为如果国产生命科学仪器研发生产的单位得不到市场应用的反馈，很难继续改进和完善。（3） 打铁还需自身硬。从事国产高端生命科学仪器研发生产的公司要从产业链角度布局，从智能化数字化自动化的未来趋势着手，加强核心软件开发、关键部件开发和始终如一的品质控制，形成产业链上的良性发展。美国和欧洲日本等发达国家的高端生命科学仪器也是在多年的应用中不断成熟和完善起来的，只要国产仪器设备厂商坚持自主研发，坚持核心知识产权的保护，加强技术攻关、协同创新、成果转化、产业推进、人才培养等方面的工作，不断提高研发能力，久久为功地做下去，相信我国生命科学仪器企业在不远的将来一定会实现高端生命科学仪器的国产化替代。作者简介：章保平，上海萌薇生物医疗科技有限公司总裁，中共党员，上海市宝山区人大代表，中国生物工程学会生命科学仪器专业委员会委员，2013年开始创新创业。上海萌薇生物医疗科技有限公司自成立以来，致力于研发智造中国人自己的高端生命科学仪器，已经获得30多项软件著作权以及发明专利和实用新型专利，公司产品为包括生物制药市场在内的广大生命科学领域客户所欢迎，逐渐成为中国高端生命科学仪器领域的领军企业。

仪器信息网讯 加强产研对接，聚力“中国造”高端生命科学仪器，2021年4月23日下午，第四届生命科学仪器发展论坛——生命科学仪器创新成果转化圆桌论坛在无锡融创万达文华酒店会议中心如期举行。论坛汇集了来自科学仪器及相关行业的专家学者、企业高管等众多业内人士，现场座无虚席，讨论气氛十分热烈。会议现场近年来，生命科学与生物技术重大研发成果不断涌现，加速推动新一轮科技革命和产业变革。生命健康产业的发展迎来前所未有的机遇，生命科学仪器市场“窗口”大开。科学仪器的发展水平一定程度上标志着国家创新能力和科学技术发展的水平。当各国都把发展科学仪器作为国家发展战略并且在中国制造品质革命的背景下，“中国智造”高端生命科学仪器的快速发展有助解决迫在眉睫的“卡脖子”难题，这也是我国生命科学仪器行业刻不容缓的头等大事。本次论坛特别邀请了生命科学仪器相关专家、用户以及厂商技术人员就生命科学仪器在临床应用的推进发展和如何提高实现进口仪器的核心配件国产化可能性等产业化发展的关键问题共同探讨，并综述了生命科学仪器产业化面临的关键问题。本次论坛上半场报告环节由刚刚荣获“2020科学仪器行业企业年度人物”的西安天隆科技创始人、西安交通大学彭年才教授主持。下半场圆桌讨论环节，由北京四正柏生物科技有限公司董事长兼CEO罗敏博士主持并发起议题讨论。主持人：西安天隆科技创始人、西安交通大学彭年才教授主持人：北京四正柏生物科技有限公司董事长兼CEO罗敏博士在论坛的报告环节中，多位国内优秀的科学仪器创新技术成果持有人、仪器研发科学家、仪器公司企业家分别展示了各自领域的创新技术成果。颜晓梅 (厦门大学化工学院 教授)《纳米流式检测技术的研发、应用与成果转化》颜晓梅教授团队首创性地结合瑞利散射和鞘流单分子荧光检测技术，成功研发了具有自主知识产权的纳米流式检测技术，实现单个纳米颗粒（7-500 nm）以及外泌体、病毒、细菌、亚细胞器等天然生物纳米颗粒的粒径及其分布、颗粒浓度、和生物化学性状的高通量多参数同时表征。该技术的粒径表征分辨率媲美透射电镜，检测速率高达每分钟上万个颗粒，同时兼备电子显微镜难以实现的生物化学性状分析功能，填补了国际空白。项目团队积极推进技术产业化，仅用3年时间就将“纳米流式检测技术”研发成果转化为“中国智造”，厦门福流生物科技有限公司生产的纳米流式检测仪出口到全球顶尖的医疗机构、科研单位和高科技企业。报告介绍了纳米流式检测技术的研发策略、仪器性能、生物医学应用和科研成果转化情况。万瑛（陆军军医大学基础医学院 教授）报告主题：《基于梯度微流洗涤的流式细胞检测标准化》样本处理是多色流式标准化的关键环节。万瑛教授团队针对样本处理中离心洗涤的缺点，设计了一种全新的基于液流速度梯度的细胞洗涤技术。和同类技术相比，该技术具备洗涤效率高、细胞丢失少、状态影响小、重复性好的优势。结合自动化移液技术，可实现样本处理全过程的自动化、标准化和高通量化，为多色流式标准化提供了新的技术选择。马波 (中科院青岛生物能源与过程所 研究员)报告主题：《拉曼单细胞分析/分选关键技术及仪器》与现有荧光细胞分选技术FACS相比，拉曼激活单细胞分选RACS 具有无损非标记的特点。马波研究员在报告中聚焦基于微流控的单细胞拉曼光镊液滴分选、高通量流式拉曼单细胞分析与分选及单细胞测序等系列关键技术、仪器系统及其在拉曼抗生素耐药性快检和机制研究方面的进展。吴东平（复旦大学 教授）报告主题：《国产数字PCR技术的开发与应用》吴东平教授介绍了数字PCR技术的重要发展方向和趋势。作为小海龟科技的创始人，他还介绍了小海龟科技基于微流控芯片式数字PCR产品的巨大优势。据了解，小海龟科技已经开发了第一代和第二代数字PCR产品，第三代全自动一体化数字PCR仪正在火热研发中。吴教授还希望在三年之内，小海龟科技的三代数字PCR产品都能在数字PCR市场占有较大市场规模。同时他还希望能够借助资本的力量拓展市场，争取让小海龟科技在三年左右的时间上市，并向国际市场进军。刘毅楠（苏州文迪光电 创始人 ）报告主题：《高精度光学滤光片在生命科学仪器中的应用》刘毅楠博士首先介绍了文迪光电主要产品为光通讯用滤光片、红外镀膜产品、生化分析滤光片、激光镀膜、高端镜头，并提供相关的技术开发、技术转让等服务。据他介绍研发团队由专门从事光学镀膜研制二十余年的资深人员创建，团队设计并制造了行业中最多种应用于生物医学探测及高分辨率要求分析系统的高精度光学滤光片，如PCR分析仪、POCT、荧光显微镜、流式细胞仪、拉曼光谱仪等。 所有的报告结束之后，本次论坛还特别安排了圆桌讨论环节，各位在场嘉宾讨论热烈，踊跃发表自己的观点，与在场嘉宾广泛交流产学研未来道路发展的想法。现场不少参会专家、听众用户、用户代表及仪器厂商就自己关心的话题积极提问和探讨！圆桌讨论嘉宾参与议题讨论会后，北京信立方科技发展股份有限公司董事长兼CEO唐海霞女士（下图右三）与参会嘉宾们进一步讨论并合影留念。部分参会嘉宾合影