汪群杰：移動的磁性SPE 前處理自動化更輕松
分析測試百科網訊，在不久前召開的上海慕尼黑分析生化展（analytica China）上，博蘊生物攜手艾捷博雅發布磁珠SPE 和樣品前處理的一系列新產品，具有易于自動化和兼容現有分離方法原理的特點。在前處理的自動化市場上，中國人首次推出商品化磁珠SPE（mSPE），將打開一扇新的科學分離的大門，未來在食品、天然產物、臨床等領域有廣闊的應用前景。分析測試百科網采訪了該技術的發明人以及博蘊生物、艾捷博雅創始人汪群杰博士，他將分享二次創業的經歷，以及這項全新技術帶來的廣闊前景。
博蘊生物、艾捷博雅創始人 汪群杰
二次創業的兩大方向
相信很多人對汪群杰博士都比較熟悉，因為博納艾杰爾曾在分離界創造多項領先。接下來我們稍稍回顧下汪博士的背景。
汪群杰早年就讀于南開大學，在歐洲獲得博士學位后到美國安捷倫總部，作為研發工程師工作8年，2004年回國創業，2007年創辦博納艾杰爾，致力于研發制造色譜分離材料和相關分離純化的設備。公司在發展期間抓住中國食品安全行業高速增長的機遇，其產品主要針對食品市場并大獲成功。2016年，博納艾杰爾被外資收購。
二次創業時，汪群杰選擇了更下游的兩個市場，一個是針對臨床的體外診斷應用，另一個圍繞生物合成、微生物發酵，開發其終端產品的全套智能方案。目前公司的重點方向是生物合成領域的分離純化解決方案，通過提供設備、材料、工藝方法以及技術服務，為上述行業提供全方位的服務。
博納艾杰爾曾經做出了許多中國人的第一。比如十一五期間，填補了色譜填料基質的空白，中國人可以開始生產從硅膠基質到鍵合填料的各種色譜分離產品。十一五項目完成后，博納艾杰爾還獲得天津市市長基金項目、科技部重大專項等。公司年銷售額達到2億人民幣，其中5000萬銷售到美國、日本和歐洲。
汪群杰表示：“一次創業，我們更多做的是填補國內空白技術，二次創業，我們立志做自主創新、真正原始創新的技術。”
磁珠SPE（mSPE）：液體不動磁珠動
談到為何要做磁珠SPE，“今年受到核酸檢測的啟發，疫情中磁珠自動化提取技術廣泛應用于核酸檢測的前處理，確實很方便。”汪群杰說。
眾所周知，此前博納艾杰爾首次填補國內產品空白，其SPE產品大受歡迎，是國內SPE規模化最早最大的企業。汪群杰表示，但在推廣SPE應用的過程中，自動化SPE裝置一直存在瓶頸。傳統SPE的過程中，操作人員需要多步操作，主要是通過SPE小柱吸附樣品，然后再洗脫吸附的樣品，全過程中均是固體不動液體動。
固相萃取（Solid Phase Extraction），SPE小柱不動，移動液體
今年推出的磁珠材料SPE，將淋洗液、樣品、洗脫液放在不同的容器里，讓磁珠移動，首先讓磁珠同樣品充分混合后吸附樣品；再把磁珠放入淋洗液里充分混合，洗掉雜質；最后移動磁珠到洗脫液中同洗脫液充分混合，洗脫出樣品。
該過程非常好地解決了傳統SPE遇到的問題。因為液體轉移過程中常遇到堵塞、流速不均勻等一系列問題，造成自動化很難可靠地完成和實現，而用磁珠的方法則可以讓自動化變得可靠和簡單。
磁珠SPE的樣品凈化過程
解釋了基本原理后，汪群杰接著說：今年我們設計的產品，很好地結合了介孔材料和磁性材料，而且可穩定大批量的生產。在全球市場上，實現了第一個商業化產品：用帶有介孔的專門用于小分子提取凈化的磁性材料，替代傳統的SPE柱。
為何需要結合介孔材料？汪群杰表示：目前市場上的核酸提取，材料相對簡單不需要介孔，基本靠硅膠就可以實現核酸片段的吸附，對于抗體純化主要靠膜蛋白與抗體的親和作用。而對于更多種復雜的小分子，就需要靠介孔選擇性地吸附，比如靠介孔里反相或離子交換的機理。
新型磁性分離材料示意圖
據汪群杰介紹，目前博蘊 生物的mSPE材料已正式推向市場，6家合作單位進行測試和方法開發，反饋結果很好。mSPE有三大優點，首先是速度快，過去做一個樣品前處理需20-30分鐘，用mSPE只需5-10分鐘，節省2/3的時間。其次是可靠。由于過程中只需動mSPE固體，過去碰到的漏液、流速是否均勻等難題都不復存在，自動化成為非常簡單可靠的過程。第三是應用廣泛。理論上可以代替市場上所有傳統SPE方法，在材料的選擇性、分離功能上和傳統SPE沒有差別，唯一的差別就是讓材料帶上磁性，不需要過柱子，而是轉移固體mSPE。
mSPE與傳統柱萃取的回收率對比
磁珠SPE結合自動化產品
磁性SPE具有的上述優點使其易于實現前處理的自動化。汪群杰特別介紹了在臨床質譜自動化前處理方面的應用。眾所周知，傳統的臨床質譜檢測過程有如下缺點：首先每個工位需要手動轉移，且不能隨時添加樣品；其次需要攢夠一定的樣品量之后進行；而且在樣本分離凈化的過程中，會閑置等待樣品。
目前質譜檢測流程示意圖
“單件流”的自動化流水線模式示意圖
采用磁性SPE后，研發團隊設計了“單件流”的自動化流水線模式，開發出MS Automate MB 生物樣本智能分離全自動凈化系統。它采用二維聯動和流水線模式，兼備高效率與靈活性；并采用懸浮式樣品傳輸，實現精準個性化定制。其優點為：分解了萃取步驟，實現了單件流；連續處理樣品，不需要質譜檢測器等待；信息全記錄；提供單個模塊的選擇，可自由搭配。團隊開發了各種模塊化設備，如模塊化樣品提取儀、移液工作站、氮吹濃縮儀等。
基于磁性介孔材料的自動化萃取系統
MS Automate MB系列與競品的對比
研發團隊還開發了MB HLB Plate -03 磁性介孔生物樣品平行萃取板/試劑盒產品，用于高通量的應用。
MB HLB Plate -03 磁性介孔生物樣品平行萃取板/試劑盒
綜上所述，在臨床質譜前處理應用中，團隊設計研發的基于磁性介孔材料的自動化萃取系統克服了以往前處理的難題，有望在未來臨床質譜檢測更廣泛應用時發揮巨大作用。
汪群杰表示，研發團隊已申請11項ZL、其中包括7 項發明ZL和4項實用新型ZL，有力的保證和推動mSPE創新系列產品的未來發展。
用戶評價
吉林省質檢院總工程師 劉俊會研究員
吉林省質檢院總工劉俊會研究員評價說：mSPE具有操作步驟簡單、時間短、容易實現自動化的優點，在食品檢驗中技術優勢顯著，具有廣泛應用前景，未來系統團隊參照食品檢驗方法標準，進行應用方法研究和比對試驗，將mSPE方法標準化。
華東理工大學特聘教授 張維冰
曾在大連化物所工作多年，現在華東理工大學的張維冰教授10年前就開始研究磁分離技術，當時他和復旦大學趙東元院士團隊合作，研究了多領域的應用。張維冰表示：生物分離發展后，mSPE的固定化、易于自動化凸顯優勢。汪群杰博士的團隊在環境、食品、天然產物方面已經取得成熟的結果，今后尚需在極微量樣品的生物分析方面進一步提升。對于復雜樣品分離而言，mSPE相當于多維分離的前級分離，從固定相來說，mSPE小球里是個磁盒，外面包覆傳統的各種固定相。而固定相是色譜永恒的主題，不同的固定相選擇對應不同的樣品，未來mSPE的發展方向是復雜體系的分離和自動化。
中國分離填料和色譜柱的發展
最后，汪群杰博士回顧和展望了中國品牌色譜柱和填料發展。他說：2004年我剛回國時的現狀是：所有色譜柱填料全部都需進口，當時國內有幾家買填料裝柱子，但整個市場占比很小，因為采購國外填料不會取得價格優勢。回顧來看，博納艾杰爾、月旭等企業在色譜柱的國產化上都做出了貢獻。
最初回國時，我們也是購買進口硅膠基質，然后做各種技術和官能團的鍵合，滿足不同分離的需求。隨著2006年承擔國家十一五項目，我們在國內首次填補了硅膠基質的空白，做出高性能同國際并軌的UPLC用亞2um的填料，以及核殼最新填料，2013年時已研發出國外所有最新的材料。從近兩年的發展情況看，國際上沒有出現新的色譜柱企業，國內企業技術也越來越成熟，質量等各方面同國際更加接近，并推出越來越有特色的產品。從行業來看，尚沒有看到全新的材料和方向。所以，隨著國產品牌自己技術的進步和生產質量的優化，未來將爭取到越來越多的市場份額。
我們的二次創業瞄準的是原始創新產品，本次發布會是我們的首秀，希望產生好的影響并得到市場和客戶的認可，并期望得到更多的客戶反饋和合作。
