快速藥物分析測試平臺建立及其成效

崔慶新， 李巖君， 陶 瑾， 寧 信， 彭佳敏， 徐 召， 胡 寧

(1. 南開大學 藥學院, 天津 300071; 2. 南開大學 實驗室設備處， 天津 300071)

快速藥物分析測試平臺建立及其成效

崔慶新1， 李巖君1， 陶 瑾1， 寧 信1， 彭佳敏1， 徐 召2， 胡 寧2

(1. 南開大學 藥學院, 天津 300071; 2. 南開大學 實驗室設備處， 天津 300071)

結合學科特點，將已有的藥物分析測試儀器進行整合，并對現有儀器的潛在功能進行了開發，建立了基于“快速反應，快速分析，快速制備”簡稱“3R”的藥物分析測試平臺，使其不僅具有科學研究和提供測試服務的功能，而且成為學校培養高素質生物醫藥人才的重要基地。對平臺建立之后的人才培養、儀器開放效益和對科研支撐的成效進行了統計分析，并對藥物分析測試平臺的規劃進行了展望。

藥物分析； 測試平臺； 快速分析； 快速制備

2011年6月南開大學新的大型儀器管理系統開始試運行,該系統集信息化、網絡化、自動化管理于一體,實現對平臺儀器實時在線管理,極大地提高了儀器管理的效率和儀器共享的利用率[1]。隨著大量專業化強、價格昂貴、維護費用高的大型儀器設備進入藥學院,儀器管理和使用中存在的問題也更加突出[2]。主要表現在:一是儀器放置過于分散,不利于有效的集中利用[3]；二是高精尖儀器設備的功能開發不足,難以在科研和生產中發揮關鍵作用,收益很低[4]。因此,如何加強藥學院的儀器管理,充分發揮其優質資源作用,不僅是實現資源共享和提高使用效益的問題,而是關系到如何將藥學院的儀器資源進行有機整合、支撐科技創新和成果轉化的問題,是促進生物醫藥高層次人才培養的關鍵。

1 藥物分析測試平臺的建立歷程

1.1 管理制度和SOP的建立與完善

“沒有規矩,不成方圓”。良好的管理制度是測試平臺能夠健康運行的前提[5]。在教師的努力下,建立了《儀器平臺管理人員守則》《大型儀器使用流程》《儀器平臺收費標準》《儀器平臺使用違規處理辦法》等規章制度,保障測試平臺能夠有章可循,確保平臺運行規范化、標準化、制度化。實驗室安全也是平臺工作的重中之重,我們建立了《實驗室安全守則》和《儀器平臺廢棄物處理辦法》,在學校和學院安全委員會的協助下,保障儀器平臺的安全運行。尤為重要的是還建立了所有大型儀器的標準操作規程(SOP),簡要地介紹了儀器的基本信息以及主要功能,詳盡介紹了儀器操作規程和注意事項，以及用戶文章發表情況。廣大師生在SOP的指導下,能夠快速地熟悉儀器的性能和應用范圍,成效顯著。我們將SOP做成了展板,放置在儀器室內,便于師生瀏覽和查閱,示例如圖1所示。

圖1 標準操作規程示例

1.2 儀器資源的整合

藥學院儀器資源放置分散無序,按照儀器的體積和空閑的房屋來安排,師生反映在使用過程中,由于實驗需要連續使用兩臺放置在不同樓宇或不同樓層的儀器,樣品的物理化學性質無法保障,給實驗造成誤差。一些性質相同的儀器,對房間環境要求恒溫、恒濕及消除噪聲,但由于放置地點不同,造成儀器環境重復建設及能源浪費。因此,我們根據藥學院儀器的性質和用途,將其歸納為綜合分析室、光譜分析室、生物分析室、核磁共振室、液質聯用室和液相色譜室。平臺用戶在一個房間內即可完成同類實驗,在一個樓層即可完成一系列的分析測試,節約時間、提高效率、避免資源浪費。

1.3 優質資源提升

藥學院儀器平臺的核磁共振波譜儀作為重要的分析儀器,廣泛應用于物理、化學、生物、藥學、醫學、環境、材料學等學科,幾乎全年滿負荷運行,但仍無法滿足課題組的需求。秉承“持續創新”的原則,我們從縮短進樣時間入手,為核磁共振波譜儀配備了自動換樣器,當一個樣品檢測完成后就可以自動更換樣品進行下一次檢測,并按照預設的程序自動完成,不僅減輕了用戶的體力勞動強度,而且按照預設的程序自動完成大量樣品的高通量實驗,節約了測樣時間,受到用戶的青睞,在一定程度上緩解了樣品測試量過大的問題。

1.4 閑置資源開發

藥學院液相色譜儀的可視化界面比較復雜,操作較繁瑣,自定義較多,給用戶操作帶來不便,因此使用機時較少,長期處于閑置狀態。儀器管理人員一直在尋找一條減少維護時間、增加運轉效率的途徑。經與儀器工程師及用戶反復溝通,對常用的色譜方法進行了設定和優化,用戶可通過工作站進行簡潔化選擇,極大提高了用戶的舒適度。另外,儀器管理人員還親自開發了從兩種復雜的中藥中同時分離鑒定活性成分的方法,分別發表在《實驗技術與管理》和《實驗室研究與探索》上,進一步提高了用戶的認知度。自從2014年以來,藥學院液相色譜儀的使用頻率顯著提高,閑置儀器充分發揮作用,變廢為寶。

2 藥物分析測試平臺的特色

2.1 快速反應

在藥物合成及有機合成方面,快速反應一直是研究者追求的目標,可提高工作效率、降低能源消耗。藥學院綜合分析室的微波反應儀將微波技術應用于有機合成反應,采用微波功率自動變頻控制和非脈沖連續微波加熱技術,通過高精度的非接觸紅外溫度傳感器實時監測和控制反應容器內的溫度。在反應過程中,可進行冷凝回流、滴液和分水等操作,還可通過彩色液晶顯示器實時觀察反應容器內的反應變化(及時掌握反應情況,探索最佳反應條件)。采用此微波反應儀的反應速度比常規方法要加快數十甚至數千倍,并且能合成出常規方法難以生成的物質,正越來越廣泛運用于材料、制藥、化工及環境相關的領域。

2.2 快速分析

藥物在合成之后的快速分析是實時反饋反應質量、進行下一步工作的前提。藥學院色譜分析室的高效液相色譜儀配有二極管陣列檢測器、示差折光檢測器和熒光檢測器等,可以滿足絕大多數用戶的使用需求。用戶可將未知樣品同時做多個備份,同時測定,確定最佳的檢測方法,另外還可采用液質聯用或者核磁共振的方法,對合成的化合物進行快速的定性分析,為下一步的工作提供理論依據。

2.3 快速制備

將藥物從復雜的反應體系中快速制備出來一直是藥學工作者的難題。藥學院儀器平臺為用戶提出了采用中壓液相色譜與半制備型或者制備型高效液相色譜相結合的方案,用戶用中壓液相色譜對反應產物進行初步分離,得到富集有目標產物的餾分，然后對餾分進行半制備型的高效液相分析,制備出目標化合物。與傳統的硅膠柱分離方法相比,可以將分離時間縮短至原來的1/4。

2.4 “支撐科研,培養學生,服務社會”三位一體的運行模式

藥學專業具有知識體系更新快、要求學生實踐創新能力強的特點,因此,如何培養出符合現代大健康產業背景需求的創新型醫藥人才是我們需要首要考慮的問題之一；同時,作為當前熱門的學科之一,藥學專業同樣存在著理論與實踐相脫節的矛盾[6]。我們在學院的領導下,充分利用藥學院的儀器資源,對藥學專業的本科生和研究生進行儀器分析實踐方面的培養,普遍提高了學生的實踐創新能力?，F在,京津冀地區對本藥學院的學生的認可程度很高,很大的原因就是學生的動手能力強,儀器分析的眼界寬廣,因此藥學專業的就業率逐年提高。

3 藥物分析測試平臺的成效

3.1 用戶和課題組的增長

自從2011年6月藥物分析測試平臺建立以來,前來測樣的課題組和用戶人數顯著增加,如圖2所示，現在已經由2011年的1個課題組增加到52個，用戶從2011年的1人增加到220人。2011年用戶是藥學院內部用戶,現在用戶逐漸的從藥學院到南開大學,甚至擴展到校外用戶。到2016年為止,院內用戶占68%,校內用戶占26%,校外用戶占6%，如圖3所示。

圖2 藥學院儀器平臺課題組數和用戶總數變化情況

圖3 2013—2015年平臺用戶的分布變化

3.2 收益的提高

隨著參與藥學院分析測試平臺的課題組和用戶的逐年增加,平臺的測試收入也有顯著的提高,2011年和2012年幾乎沒有測試收入,隨著用戶的快速增長,2013年收入14.1萬元,到2015年提高到31.8萬元,2016年至今已有17.5萬元測試費入賬。每月的平均收益已經從2013年的1.2萬元提高到現在的2.9萬元,如圖4所示?？茖W、合理、規范的測試收費制度,在公開透明的基礎上,保證了平臺的運行支出和儀器維護維修支出。另外，在學校儀器管理平臺儲備了維修基金,儀器運行維護得到保障,提高了儀器的可靠性和穩定性,保證了儀器開放共享服務的質量。

3.3 對基金項目的貢獻提高

藥學院分析測試平臺建立以來,所服務的科研項目逐年增加,從2013年的16項到2015年的51項,增長了2倍(2016年暫未統計),如圖5所示。這表明,藥物分析測試平臺是眾多科研項目的重要支撐平臺,在科研項目的申請和完成過程中發揮著重要作用。

圖4 2013—2015年平臺收益的變化

圖5 藥學院儀器平臺所服務的科研項目變化

4 結語

加強合作交流,實現真正意義上的資源共享、儀器共享以及信息共享,為學校和社會提供權威的測試結果是藥學院分析測試平臺建設的根本目標。針對目前各種進出口藥物原料及中間體的發展迅猛[7-8],在藥品研究、中試生產或產品評價中需要中間認可,或權威的第三方予以測量和評估,藥品管理部門需要各種技術標準作為鑒定依據的現狀[9-11]，藥學院將積極研究藥品的快速方法,并將檢測方法標準化,為學?？蒲泻蜕鐣枨筇峁┍匾募夹g支撐。藥物分析測試平臺將本著“允公允能,日新月異”的精神,依托南開大學先進的科學儀器和科技團隊人員,根據國家和產業發展的需求,對藥物分析測試平臺的發展進行規劃和統籌,將一些技術和分析測試方法貢獻于社會。

References)

[1] 胡寧,孫世媛,張銳.大型儀器平臺建設與管理的實踐[J].實驗技術與管理,2010,27(10):16-18.

[2] 吳曉晨,胡寧,虞春生,等.建設大型科學儀器實驗平臺,促進大型儀器開放共用,提高大型儀器利用率[J].實驗室科學,2004，7(4):4-5.

[3] 張煒,劉雁紅,胡煜,等. 高校大型儀器管理存在的問題及對策研究[J]. 實驗室科學,2009，12(2):169-171.

[4] 曾榮華,羅一帆,鄭啟明,等.高校大型儀器設備維護、管理的探討[J].實驗科學與技術,2009,7(5):139-141.

[5] 胡雪梅,孔濱.高校大型儀器設備管理隊伍建設的思考[J].中國電力教育,2012(25):146-147.

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[11] 陳敬德,溫光浩,周海濤.貴重儀器設備共享激勵機制的系統構建與實踐[J].實驗技術與管理,2010,27(10):12-15.

Establishment of rapid pharmaceutical analysis test platform and its effectiveness

Cui Qingxin1, Li Yanjun1, Tao Jin1, Ning Xin1, Peng Jiamin1, Xu Zhao2, Hu Ning2

(1. College of Pharmacy, Nankai University，Tianjin 300071，China; 2. Laboratory Equipment Department，Nankai University，Tianjin 300071，China)

Combined with the characteristics of the discipline, the existing pharmaceutical analysis and testing instruments are integrated, and the potential functions of the current instruments are developed. The pharmaceutical analysis test platform with “Rapid reaction, rapid analysis and rapid preparation” called “3Rs” for short is established, which not only has the functions for scientific research and providing testing service, but also becomes an important base for cultivating biological and medical talents with high quality. After the establishment of the platform, the effectiveness of the talent cultivation, instrument opening benefit, and efficiency of research support are statistically analyzed, and the plan of the pharmaceutical analysis test platform is prospected.

pharmaceutical analysis; test platform; rapid analysis, rapid preparation

10.16791/j.cnki.sjg.2017.02.026

2016-08-26

國家自然科學基金資助項目 (81503214)；教育部高等學校儀器設備和優質資源共享系統項目( CERS-4-18)

崔慶新(1982—)，男，山東泰安，博士，實驗師，主要研究方向為藥物分析和儀器平臺管理.

TQ460.7

A

1002-4956(2017)2-0097-04