如何解读与近红外的前世今生?

哲学近红外.jpeg

 

疑惑很值,打赏犒劳作者一下

  等1已人打赏
已邀请:

倪力军 - 上帝制定规律,我的职责是发现和应用它!

赞同来自: 包锞炜 吴海龙

自“我与近红外的故事”征稿以来,因觉自己才疏学浅,一直羞于献丑。临近截稿,抱着通过分享、学习、合作、联盟,为我国近红外事业的发展与开花结果贡献力量的目的,也算是对自己介入这一丰富多彩、令人着迷的领域的一个回顾和总结,鼓起勇气在最后一天完成。

我与近红外结缘起始于2002年与上海雷允上药业集团有限公司合作承担的中药领域十五科技攻关项目“程控技术和在线检测技术应用示范研究”,进行近红外光谱技术在中药提取过程中的在线检测应用研究。当时近红外在国内的研究和应用刚刚起步,近红外仪器商对用户的技术培训和支持力度非常有限。我们只能通过自学陆婉珍院士和袁洪福老师所著的“现代近红外光谱分析技术”(2000年出版)去掌握近红外光谱技术的原理,学习如何应用。

现代近红外光谱分析技术第二版.jpg

图为第二版
 
尽管项目采购的不是Foss公司的近红外仪,但我们在项目开展过程中遇到的很多疑惑和问题是在和Foss近红外仪的代理商——亚洲皆能公司的创始人梁永佳博士的交流、咨询中得到解决的。由于我们的近红外仪液体样品池光程太长无法满足水分含量很高的中药提取液检测要求,课题组第一篇与近红外相关的论文“NIR在线检测、分析技术在丹参水提过程质量监控中的应用”是用Foss DS Multimode 6500近红外光谱仪采集的光谱,发表在2004年第8期中国药学杂志。


倪力军_论文.png

 
从梁博士身上我看到了他对近红外的热爱和对科学底限的坚守:有一说一,绝不夸大近红外的功效,而是一再对潜在用户和业内人士强调用好近红外需要的基本素质。参加过早期几届全国近红外学术会议的专家学者想必对这个毫不避讳所推销的仪器缺点的梁博士也深有印象。

2004年因为指导上海烟草集团公司在职工程硕士的缘故,团队开始了与上海烟草公司的技术合作和近红外技术在烟草领域的应用研究,并顺带开展相关化学计量学方法的改进研究。针对近红外光谱信息压缩时主成分选择的不确定性,我们提出基于仪器精密度测试方差确定最大主成分个数,在此范围内基于马氏距离判别样品归属,根据判别结果优化主成分数目的模式识别方法,进行烟叶产地、部位、等级及卷烟品牌的判别,相关工作发表在烟草科技、光谱学与光谱分析及Analytica Chimica Acta等期刊。

倪力军_论文2.png

 
课题组研究生王国东作为第一作者发表的论文“不同产地国产烤烟近红外光谱的特征分析及其模式识别”获得2006年烟草科技优秀论文二等奖;专业硕士束茹欣(企业导师张建平博士)的毕业论文“基于NIRS信息对中国烤烟烟叶进行模式识别”被收入上海烟草系统2005年度优秀学术论文集。

 
针对中式卷烟根据风格评吸结果进行卷烟叶组配方维护的特点、以及稀缺烟叶的不足对高档卷烟产量及品质保障带来的影响,我们将中药原料的配方设计理念引入烟草领域,提出以近红外光谱及其他烟叶品质指标为信息来源进行烟叶配方设计的算法,并开发了界面友好的软件供上海烟草公司使用,用于替代红双喜和中华卷烟中的津巴布韦烟叶,通过了小样直至大样的三点评吸验证。这一思路完全不同于通过建模利用近红外光谱进行样品的定量和定性分析的常规应用,是非常有创新的工作。但课题组作为乙方不能将有关成果和思路对外发表和宣传。因而转向思考可否在石油加工的油品调配中应用这一思路,不采用建模方法获取辛烷值、PONA等指标直接根据各馏分近红外光谱及品质指标进行油品调配。某次学术会议期间在与褚小立博士交流咨询后,得知不同石油馏分的近红外光谱差异较大,不符合上述方法的应用条件,我们放弃了这一尝试。

针对2008年的三聚氰胺奶粉事件,本团队开始了应用近红外技术进行掺假牛奶、奶粉识别的研究。课题组在Food Chemistry 145 (2014) 和光谱学光谱分析(2014年第10期)所发表的论文中对我们在该领域的研究心得进行了总结。十余年来在中药、烟草、乳品领域的近红外技术应用研究过程中,我们深刻体会到代表性样品的复杂程度、代表性对近红外模型的结果影响很大,一些文献中人为配制一些差异性极大的样品可以很容易获得非常好的判别结果;选择性地展示一些模型统计指标而避开更敏感直接的实测值与模型值的相关图、平均相对误差,这类研究对实际应用毫无意义却会造成近红外光谱技术什么都可以做好的假象。相关体会和意见在本人参加的几届国内近红外光谱会议及第二届亚洲近红外光谱会议上进行了交流,希望能对新人起到一个警示作用。

近红外技术应用的核心是样品数据库、仪器硬件的稳定性和一致性!中药领域由于品种繁多,成分复杂,如果由各企业自行建立样品数据库和近红外模型,前期投入和人力成本很高。为此,我们提出利用互联网平台和云技术,联合企业、检测机构、高校科研单位以“众筹”方式实现中药资源、数据库和光谱模型的共享,实现对中药(材)质量的快速检测。这一思路的实现需要有小型、便捷、性能稳定的光谱仪并实现仪器间信号的良好校正,我们目前已研发出第三版工程机,以手机app与云端服务器通讯,实现光谱信息的上传和模型分析结果的下载;通过仪器设计开发中的软模式校正以及研制系列标准样品实现仪器间的信号校正。

倪力军_论文3.png

 
部分思路和初步尝试发表在中国中药杂志(2016,(19):3520-3527.)并被邀请在该期刊英文版发表。希望通过和业内各方专业人士、机构的合作、联盟,共同努力实现上述目标!


近红外光谱协会是一个团结、温馨、勇于进取、积极向上的大家庭,在这里我得到了很多帮助和激励,从各位同道身上学到了很多东西。借此机会感谢仪器仪表学会、仪器信息网对协会的大力支持,感谢袁洪福理事长、褚小立副理事长、已经退休的刘慧颖老师和现任协会秘书王立波老师及理事会其他老师的辛勤付出,组织各类学术活动、搭建了很好的交流平台。
 
感谢进入近红外领域以来为我们解疑答惑、提供各种帮助的梁永佳博士以及各近红外仪器厂家;感谢上海烟草集团公司前技术中心杨良驹主任和张建平主任,给我们提出了很好的应用课题并提供研究经费,我们很幸运在进入烟草领域就获得了大量的样品数据进行分析而不必面对样品数据积累、收集的艰难;感谢上海牛奶研究所、上海市动物疫病预防控制中心兽药检测所提供大量的生鲜牛奶样品;感谢中国药材公司、上海华宇药材公司、浙江中医药大学饮片公司、康缘药业、康恩贝制药集团、颈复康药业集团等公司一路走来提供的各种帮助和支持。

仅以此文纪念已故的陆婉珍院士、梁逸曾教授,相信国内近红外人将传承两位前辈的学识、精神和品德,不断进取,取得更多成就! 特别感谢远在美国的龚伟老师,为我国近红外事业的发展不遗余力,献计献策,做出了突出的贡献。是我们全体近红外人心中可敬可爱的大姐!借此机会恭祝龚老师健康长寿!活力长存!为我国近红外事业的发展继续发挥余热!

吴海龙 - 宝剑锋从磨砺出,梅花香自苦寒来

赞同来自: 包锞炜 指点的知青们

初识近红外光谱

曾记得,我在湖南大学本科攻读分析化学专业期间修仪器分析课程时,无意之中获得了董庆年老师编著的红外光谱法一书作为课外自学教材。较详细地知道了借助红外光谱来研究煤这样一个复杂的体系,并用红外光谱跟踪煤相关绿色反应历程,取得较好进展。后来,听说我同班同学李志良老师利用课余时间具体指导的化学计量学研究方向的本科生龙义成同学在北京石油化学研究院为近红外光谱应用尽力,参与编写了化学计量学软件等,开始留意近红外光谱有关内容。尽管认识模糊,但已知有近红外光谱存在这回事了。湖南大学俞汝勤先生研究小组曾于上世纪九十年代初,购置了红外光谱成像仪,想开展化学计量学在红外光谱成像处理方面的研究工作,本人参与相关工作。但后来由于湖南春天实在湿气太重,仪器抽湿维护不够到位等致使仪器成像不清晰而中断了相关研究。虽然也发表了一些论文,例如发表了可用于判断聚合物材料分子链接特性等图像处理方法工作,但遗憾的是没能形成系列成果。

湖南大学与近红外光谱

曾记得,我同门湖南大学蒋健晖博士、杜一平博士等,在湖南大学获得化学计量学方向分析化学专业理学博士学位后,曾赴日本大阪关西学院大学尾崎幸洋研究室从事与近红外光谱相关的博士后研究,取得了例如结合PLS筛选近红外光谱最佳波长等好工作,而俞汝勤先生2000年以后还招收了有企业近红外光谱应用经验的博士生继续开展近红外光谱分析检测相关的化学计量学方法学研究。不仅探讨了一些带有普遍性的问题,如构建近红外校正模型时,如何保证校正样本具有必需的代表性,并实现代表性样本的自动选择;近红外光谱分析中的波长变量选择,能否建立较通用的自动选择策略;在定量分析建模方面,近红外光谱分析的复杂性使不论信号预处理与校正模型选择均存在较大的多义性,多种模型如何有机融合;在化学模式识别方面,近红外光谱分析的应用潜力如何进一步开发等。本人作为团队主要成员开始接触近红外光谱亦越来越多。本人的一名硕博连读生也积极参与相关研究工作,取得了一批成果。这样,使我们对近红外光谱有了更深入的了解。若干工作包括:

1. 吴海龙*,韩清娟,宦双燕,林伟琦,俞汝勤,化学计量学与近红外光谱相结合研究的若干新进展,见陆婉珍等编,当代中国近红外光谱技术,北京: 中国石化出版社,2006年10月,第54-57页。

2. Yan-Ping Zhou, Jian-Hui Jiang, Hai-Long Wu, Guo-Li Shen, Ru-Qin Yu* and Yukihiro Ozaki, Dry film method with ytterbium as the internal standard for near infrared spectroscopic plasma glucose assay coupled with boosting support vector regression,Journal of Chemometrics, 2006, 26 (1-2): 13-21

3. Qing-Juan Han, Hai-Long Wu*, Chen-Bo Cai, Li-Juan Tang, Ru-Qin Yu, Using near-infrared spectroscopy and differential adsorption bed method to study adsorption kinetics of orthoxylene on silica gel,Talanta, 2008,76 (4): 752-757

4. Lu Xu, Yan-Ping Zhou, Li-Juan Tang, Hai-Long Wu, Jian-Hui Jiang, Guo-Li Shen, Ru-Qin Yu, Ensemble preprocessing of near-infrared (NIR) spectra for multivariate calibration, Analytica Chimica Acta, 2008, 616 (2): 138-143

5. Chen-Bo Cai, Lu Xu, Qing-Juan Han, Hai-Long Wu, Jin-Fang Nie, Hai-Yan Fu, Ru-Qin Yu*, Combining the least correlation design, wavelet packet transform and correlation coefficient test to reduce the size of calibration set for NIR quantitative analysis in multi-component systems, Talanta, 2010, 81(3), 799-804

6. Hai-Yan Fu, Shuang-Yan Huan*, Lu Xu, Jian-Hui Jiang, Hai-Long Wu, Guo-Li Shen, Ru-Qin Yu*, Construction of an Efficacious Model for a Nondestructive Identification of Traditional Chinese Medicines Liuwei Dihuang Pills from Different Manufacturers Using Near-infrared Spectroscopy and Moving Window Partial Least-squares Discriminant Analysis, Analytical Sciences, 2009, 25(9), 1143-1147

7. Weiqi Luo, Shuangyan Huan*, Haiyan Fu, Guoli Wen, Hanwen Cheng, Jingliang Zhou, Hailong Wu, Guoli Shen, Ruqin Yu,Preliminary study on the application of near infrared spectroscopy and pattern recognition methods to classify different types of apple samples, Food Chemistry, 2011, 128,(2):555-561


此外,值得一提的是,近十年来,我们国家重点实验室的林伟英教授课题组在有机近红外荧光探针的合成及其化学生物学应用上取得了系列新进展。 他们开发了新型HClO近红外荧光探针,其被进一步应用于活动物中HClO的近红外荧光成像。近红外荧光染料可为开发近红外荧光探针和生物影像剂提供平台,有望在活体生物成像领域得到重要的应用(J. Am. Chem. Soc. 2011, DOI: 10.1021/ja209292b)。 还合成了新颖的荧光探针分子FP-H2O2-NO。 FP-H2O2-NO在细胞内与H2O2、NO和H2O2NO作用后能产生三组不同的荧光信号。这个独特的优点使FP-H2O2-NO可以作为一个强有力的分子工具来研究生物体中H2O2和NO的相互作用(J. Am. Chem. Soc. 2011, DOI: 10.1021/ja2100577)。还构建了具有大准斯托克斯位移的的pH荧光探针(Angew. Chem. Int. Ed. 2010, 49, 375-379)。揭示了钴离子与探针分子作用后降低卟啉部分的摩尔吸光系数而改变能量传递效率的能量调控机制,由此实现了对钴离子的比率测定(Adv. Funct. Mater. 2008, 18, 2366-2372.)。 该论文被美国科学院院士Timothy Swager在评述期刊Synfacts作为研究亮点专题介绍(Synfacts 2008, 11, 1167-1167.)。而湖南省食品测试分析中心也开展了应用近红外光谱结合化学计量学法在油茶籽油脂肪酸含量测定中的应用研究工作,见(《湖南农业科学》 2013年12期 )。通过透反射模式采集了114个油茶籽油(茶油)样品的近红外光谱(NIR),利用竞争性自适应重加权采样法(CARS)对光谱进行预处理,采用偏最小二乘法(PLS)建立了茶油中棕榈酸、硬脂酸、油酸、亚油酸及亚麻酸5种脂肪酸含量的校正模型,并通过实际测定对模型进行了验证。结果表明:采用近红外光谱技术结合化学计量学方法建立的PLS模型所预测的茶油中棕榈酸、硬脂酸、油酸、亚油酸的含量与实际的化学测定值较接近,而亚麻酸的预测集与实际测定值相关性不理想,仍需进一步研究摸索。这证明近红外光谱法可作为一种快速、无损和准确的方法在茶油主要脂肪酸含量测定中推广应用。

湖南长沙召开的全国第二届近红外光谱学术会议

我特别难忘的是,中南大学化学化工学院与我们湖南大学化学生物传感与计量学国家重点实验室合作,于2008年11月19-22日期间,在湖南长沙共同承办并顺利召开了全国第二届近红外光谱学术会议。该会议由中国分析测试学会近红外光谱分会主办的,由我们敬爱的俞汝勤院士和陆婉珍院士分别担任大会主席和学术委员会主任。

以下内容摘自仪器信息网


本次大会为近红外光谱工作者提供一个高水平的交流平台,展示了我国近红外光谱的一流研究和应用成果,主要以大会报告和墙报的形式举行,有40余位专家和学者作大会报告、20余位优秀青年学子作分会报告,多次获得国际谷物学会、国际近红外光谱学会大奖的著名近红外专家加拿大Phil Williams教授、国际近红外光谱学会秘书长Ozaki教授等国际知名学者也都在大会作专题报告。
 
陆婉珍院士在作大会主旨报告“近红外光谱分析技术必须继续发展”中指出:自从2006年第一届近红外光谱会议以来,这项分析技术已经得到了广大科技工作者的注意并在几十个专业中得到了应用;但是作为一项既快捷又廉价的分析技术,其应用范围仍未达到应有的广泛程度,一方面是由于宣传力度不够(一般大学分析专业的学生只有部分同学了解这一技术),与此同时在技术上也还存在着一些急待完善的难题,例如:
(1)建立大量可长期应用的分析模型,
(2)尽快发展便携式仪器,
(3)形成公认的标准化方法是有效的宣传途径,
(4)结合需要研究适应各种分析对象的光谱采集手段、保证其分析速度,
(5)在线分析系统的集成化,
(6)近红外光谱与分子结构间关联于应用工作的开展,
(7)近红外光谱技术过去是在不断新技术(如光纤、化学计量学及计算技术)的基础上发展起来的,今后希望如能将更多的新技术(如激光光源提高灵敏度、微机制造MENS使其更小型化等)被引入。
 
加拿大Phil Williams教授在他的大会报告“近红外光谱:过去、现在和未来(Near-infrared Spectroscopy: the past, the present, and the future)”中系统回顾近红外光谱技术的发展历史,给涉及近红外光谱校正模型的十八个阶段发展作了简洁评论,并指出操作费用低、获得数据可靠、分析速度快使近红外光谱技术具有独特的优势;关于近红外光谱的应用前景应该从定量和定性的观点上进行讨论,定性应用是回答“Does it belong?”,而不是“How much is there?”;只要其定量应用将继续得到广泛的使用,定性应用很可能变得更加普遍;另外,未来近红外光谱仪器的网络化技术也可能比较突出,可望进入越来越多的领域,包括在环境监测和勘探、动物和人类医疗诊断等方面的应用。



本人后来也曾多次参加近红外光谱为主题的国内外学术会议,深切地感受到近红外光谱的强大生命力。同时也深深被国内这样一批科研同行们为发展我国近红外光谱事业而努力艰苦奋斗、呕心沥血的精神所折服、所感动。本人也愿意为我国的近红外光谱事业继续贡献自己的力量。

谨以此文纪念为我国近红外光谱以及石化工业化验检测事业做出杰出贡献的陆婉珍院士和我国国际“化学计量学终身成就奖”获得者之一、中南大学梁逸曾教授。

我是从2001年开始从事近红外(NIR)应用研究的,在近红外领域还应当算是一个新人。去年能够获得“第一届陆婉珍近红外光谱科技奖”,是我完全没有想到的,我感到非常高兴与荣幸,感谢近红外光谱学会的同仁对我的厚爱和我们工作的认可。
 
我于1982年毕业于兰州大学生物学,毕业后一直从事药品质量控制工作。在我三十余年的职业生涯中可以说有二次大的转折:第一次是从我熟悉的生物学专业转行进入化学分析领域;第二次就是从事近红外分析。

药品安全.jpg

 
大家都知道,假劣药品严重危害人民群众的健康,并且制约着社会经济的发展,是世界各国特别是发展中国家共同面临的难题之一。上世纪末,伴随着改革开放的大潮,假劣药品对我国社会经济发展的影响日显突出。当时制售假劣药品的违法行为80%发生在广大农村;农村医疗机构数量多且分散、药品进货渠道多,而药品监督检验资源相对匮乏、打假手段落后,这些都增加了打击制假售假的难度。
 
针对这一状况,2003年初,在国家食品药品监督管理局的统一部署下,中国药品生物制品检定所(中国食品药品检定研究院的前身)牵头成立了农村基层用药快速检查与打假工作协调组,决定研发“药品检测车”,利用其快速流动的特点解决农村监管力量不足的矛盾,并将我们的研究项目,“近红外假药识别系统”作为药品检测车中的主要组成部分。
 
我们课题组是从2001年开始从事近红外研究的。当时对近红外的认识只限于“近红外是红外的倍频与合频光谱,近红外可以实现无损检测”等简单概念,可想而知,当时课题组的压力是非常大的。针对当时假劣药品的特点,我们提出“建立不针对具体企业产品、以制剂活性成分(API)为检测对象、能够在多台近红外光谱仪使用的药品NIR通用性模型”的设想。当时的想法非常朴素,并没有充分考虑到这一命题的难度,认为“既然近红外光谱是红外光谱的倍频与合频,红外光谱对化合物可实现专属性的鉴别,利用近红外光谱也一定能实现专属性的鉴别”。
 
但真正开始建模时各种问题不断出现,建模过程也经历了许多反复,可以说是在“不断发现问题,不断解决问题”。我们的研究工作得到了陆婉珍院士、严衍禄教授、科大的苏庆德教授、南药的相秉仁教授等老一辈学者的指导与帮助,陆院士还亲临我们实验室观看我们采集的近红外光谱图,并给出了非常具体的指导意见。
 
当时,由于近红外光谱的应用在药检领域还是一个全新的技术,尤其是“通用性模型”这个概念,在国内外都是一个比较新的理念,因此也引起了一些专家的争议。当时的中国食品药品检定所所长桑国卫院士在全所组织了一次论证会,不同领域的专家各抒己见;在财政部组织的项目论证会上,专家组组长由中国科学技术大学的苏庆德教授担任,苏教授对我们的课题非常支持,给我们的项目签了字,但直到2004年我们的课题顺利通过以陆婉珍院士为组长的专家组的鉴定,苏教授才真正放下心,由衷地为我们高兴。此次专家鉴定会上,鉴定专家们评价“如此大规模、系统化、多品种药物的研究成果,具有国际创新水平,至今在国内外未见披露”。
 
自2006年药品检测车正式向全国装备以来,我们研制的“NIR药品快速检测体系”已经装备于全国400多辆流动的药品检测车上,用于广大基层地区药品的现场快速筛查,并在2008年四川汶川地震、2010年广州亚运会等多个国内重大事件的现场发挥了作用,第一时间保证了用药安全。可以说药品检测车这一项目,凝集了我一生的近红外情结。
 
谈一下我们的研究团队。当时为保证检测车项目的顺利实施,我们从全国10个药检所抽调“精兵强将”成立了近红外建模和检测车试运行两个协作组,并与当时布鲁克光谱仪器公司的药检项目团队紧密配合开展工作。中检所的尹立辉主任药师(当时是一个朴实肯钻研的小伙儿)对车载型近红外光谱仪及通用性模型传递中的误差控制问题进行了系统的探讨;姜红主任药师(如今已经是湖北省院的院长了)、殷飞主任药师(一位即能干又能说,走到哪儿就把欢快带到哪儿的“帅哥”)、谢子立主任药师(一位沉稳有责任感的年轻人)在湖北、河南和安徽省建立的大规模应用经验,直接推动了药品近红外快检技术的推广。中检院的冯艳春博士(一位睿智“美女”)首先证明了建立药品近红外通用性定性和定量模型的可行性;广东所的雷毅博士(一位才华横溢的贵州小伙儿)提出定性与定量模型联合应用可以提高对假劣药品筛查的检出率;崇小萌、逄涣欢、张学博、贾艳华、侯少瑞、刘续平、尼珍、柳艳云、王学良、雷德卿、邹文博等一批有才华的年轻研究生,逐一解决了项目中的诸多科学与应用问题,推动着项目的不断完善,使得我们的药品近红外快速分析系统目前已成为中国最大的药品NIR应用平台。如今,这些年轻人也都已经成为各自单位的骨干,在各自的工作岗位上发挥带头作用,我感到无限的欣慰和自豪。

我的近红外故事讲到这儿是想告诉大家,明确的课题目标,良好的团队合作和不懈的努力工作,是任何项目成功的基础。我国已经渡过了缺医少药的年代,假劣药品的猖獗势头也已经得到了较好的控制。近年来,“QbD(质量源于设计)”理念在制药行业日益凸显,如何从生产源头保障产品质量、如何保证现有工艺能够生产出“质量一致”的仿制药是我们当前必须面对的另一挑战。利用过程控制技术,将药品质量风险在生产过程中得以解决与控制是我们课题组目前的努力方向。也希望越来越多的年轻人投入到这项事业中。

 

潘涛 - 科技造福人类,创新引领未来

赞同来自: 包锞炜

1985年,我从四川大学数学专业毕业,分配到广西大学任教,1987年1月发表第一篇论文。不觉间,从事科学工作已满32年。一时不知从何说起,先分享一些早年的求学轶事吧。

1987-88年,我参加了中国科大、苏州大学主办的第五届全国偏微分方程研究班。由姜礼尚教授、张同教授、李大潜院士、洪家兴院士、陈恕行院士等名家讲授。李先生称我们是“八年抗战”:精修八门课,苦读而成效。我庆幸有这样的机缘,学到顶尖的前沿课程。我对张同教授的课程颇感兴趣,学间常请教于他。一年后,张先生邀我去中国科学院数学研究所访问四个月,跟他研习“高维双曲守恒律”—这个至今仍高难的课题。之后,林龙威教授邀我到中山大学访问一年(教育部立项)。再后,王靖华教授也邀我去中科院数学所访问四个月。方向凝练在“双曲守恒律的边界效应”,背景是超音速气流的边界层。我们的工作在国际上开展较早,论文发表在SIAM J Math Anal、App Math L、Q Appl Math、BVP、JJIAM、JPDE、自然科学进展(英)、数学学报(英)、应用数学学报(英)、数学物理学报(英)等刊物。我们证明的压缩波冲击边界可反射稀疏波的定理,被美国布朗大学数学家C. M. Dafermos撰写的专著Hyperbolic Conservation Laws in Continuum Physics(黄皮书)引用。
 
受母校刘应明院士团队在模糊拓扑的知名研究的影响,我回母校拜访胡淑礼老师,学习模糊数学。开展模糊层次分析法、模糊系统及算法设计的应用研究。我主持研发的相关计算机软件成功应用到广西的几十家单位。我至今仍感到:模糊逻辑与模糊评判乃是人工智能的基石之一。1995年,晋升副教授,开始培养硕士研究生。主持承担国家自然科学基金、广西自然科学基金、广西科技计划等项目。获邀到香港中文大学数学科学研究所(丘成桐创立)、香港浸会大学、香港城市大学从事客座研究等。
 
1998年,日本启动著名的文部省重点课题“E-Cell Project”,國立三重大學副校长T.Kameoka教授主持“代謝通路測定與分析”的子课题,面向全球招聘懂数学和物理的学者。没学过多少英语和日语,也没有出国打算的我,就这么机缘巧合的去了日本,一呆就是六个年头。在循环生物工學系生物信息工學研究室,我的研究方向为“細胞代謝及解离性代謝物分析”,涉及到数、理、化、生、计算机的各方知识。主要工具是傅立叶变换红外(FT-IR)光谱结合衰减全反射(ATR)技术。侧重点是化学计量学,但大量生物光谱实验得自己做。数学出身的我,还要深究“物理化学”、“分析化学”、“生物化学”三大化学,其困难不亚于十年前的那场历练。
 
首次接触近红外(NIR)光谱,是参加T.Kameoka先生主持的日本农林水产省重点课题《分散協調型多次元農産物情報センシングシステムの開発》。这个项目将近红外用于田间土壤、农作物(西红柿、葡萄)的实时测定,并将数据返回监测中心。后来,在九州大學出席日本化學工學年會,结识了Y.Ozaki教授,对近红外有了更多的了解。我们的研究先后发表在Appl Spectros、Bioproc Biosyst Eng、MMAS、JJCE等刊物。赴英国剑桥大学牛顿研究所短期学术访问,并赴日本早稻田大学与K.Nishihara教授开展合作等。用三年时间完成了我的博士学位。为了吸引海外留学生回国工作,中国留学基金委、中国大使馆组织评审“首届国家优秀自费留学生奖”(在美、日、英、德、法五国的博士留学生中评选100人)。我有幸获选,赴中国大使馆(东京)接受中国外交部副部长武大卫颁发的证书和奖金,我的导师T.Kameoka教授作为导师代表发言。
 
感念国家的厚爱,蒙台湾中央研究院院士、斯坦福大学刘太平教授推荐,我于2004年回国,进入暨南大学任教,同年评定为教授。中国科学院长春光机所的陈星旦院士,也是这一年到暨大创建“应用光谱”团队。和陈院士的认识,颇有传奇色彩:他让图书馆买了一本英文的近红外光谱学专著,这本书刚上架就被我借走了,他很吃惊,找到我,聊了十来分钟,他说:


“你就是搞近红外的,我们一起做吧!”


就这样,由校长特批,我从信息学院转入理工学院光电工程系,开启近红外之旅……
 
(一)近红外过程分析技术(PAT)的探讨

2005年,陈院士和我到广东湛江、广西宜州的甘蔗糖厂考察近红外在制糖过程的应用。从原料收购的按质论价、工艺质量监控、成品质量分级等环节,依次需要对初压汁、混和汁、清汁、清糖浆、糖蜜、白砂糖等中间及终产物的垂度、蔗糖分、还原糖分、pH值、色值等指标进行实时测定。还关注了制糖废水排放的COD检测、转基因甘蔗叶片的无损判别分析等。我们采集大量样品,通过很多实验,建立了上述各类样品及指标的预测模型。为近红外用于甘蔗制糖过程的在线分析,积累了大量数据和参数,在全国第一届近红外会议做了报道。我的体会是:在过程分析技术(PAT)中,近红外乃是珍贵的一线技术,但尚需要解决诸多技术问题。如,多过程、多目标、多参数的模型优化及动态维护才是问题的核心。

(二)在土壤、农产品、食品领域的创新应用

2006年,与中科院长春光机所团队合作,研制了分立波长土壤专用近红外分析样机,通过广州市科技攻关项目的实施,建立了土壤有机碳、总氮的NIR预测模型,经验证,其预测性能已接近进口的FOSS仪器。后来,与广东省科学院土壤研究所、自动化研究所等单位合作,进一步开发仪器通讯端口,实现野外检测和数据传输。通过粤港关键领域招标项目的实施,成功应用于珠江三角洲农田系统立体污染监测的信息化。为了避免数据过拟合、模型评价失真,实现参数选择稳定性,我们基于随机性、相似性、稳定性提出定标、预测、检验设计的新方法,应用于土壤有机碳、总氮、重金属,废水COD,玉米蛋白质等的检测。还开展了白酒、葡萄酒、奶粉品牌的近红外判别分析等。论文发表在Appl Spectros、Chemom Intell Lab、Spectrochim Acta A、Anal Methods、Infrared Phys Tech、分析化学、光学精密工程等刊物。获评《分析化学》优秀论文(2012-2013年度最高引用率)。近红外在农业、食品领域的应用可行性是熟知的,但规模化应用是终极目标。必须解决仪器制造的低成本、小型便携化、一致性与模型传递、数据云平台的快速运算等核心问题。近年来,这些技术发展甚快,已经指日可待。

(三)在生物、医学、药学领域的创新应用

2007年,我先后遴选为数学(上海大学)、生物医学工程(暨南大学)的博导,与陈院士一起,培养了多届博士研究生,侧重于红外(NIR、FTIR/ATR)光谱在生物、医学、药学领域的创新应用。血糖、血脂(胆固醇、甘油三酯等)、血蛋白(血红蛋白、糖化血红蛋白、白蛋白、球蛋白等)、血粘度等是医学上诊断糖尿病、高脂血症、高粘滞血症、心脑血管疾病的重要临床指标。地中海贫血是全球性危害严重的遗传性血红蛋白病,我国广西、广东人群的地贫基因携带率分别高达24.50%和11.07%。我们在上述诸方面具有长期的研究积累。其中,地贫、糖化血红蛋白、血粘度的研究为本团队首创。在药学方面,还开展了抗生素、中药口服液检测的研究。论文发表在Anal Bioanal Chem、Chemom Intell Lab、Spectrochim Acta A、J Biomed Opt、Anal Methods、Clin Biochem、J Innov Opt Heal Sci、分析化学、光谱学与光谱分析、光学精密工程等刊物。地贫近红外研究被英国皇家化学会(RSC)刊物Anal Methods作为封面论文亮点介绍。获评《分析化学》优秀论文(2010-2011年度最高引用率)、第三、五、六届全国近红外光谱学术会议优秀墙报奖等。我相信,近红外在健康、医学领域也有相当的适用性,将从研究殿堂逐步推入实际应用。

潘涛图1.jpg

 
(四)面向仪器设计及应用的化学计量学研究

近红外分析包含样品、变量和模型三要素。由于近红外的吸收强度弱,通常不需要处理便可直接测量样品,快速简便。这既是优点也是难点:我们的对象,基本上都是多组分的复杂体系,化学计量学是问题的核心。需要解决光谱预处理、波长优选、多变量校正方法等环节的多目标、多参数优化及稳定性。我们提出Savitzky-Golay平滑参数与PLS潜变量数同时优化的算法、基于连续型的移动窗口PLS的模型集群方法等。在变量优化方面,兼顾到参数选择稳定性,我们提出了准连续型的等间隔组合方法(EC-MLR、EC-PLS);分段连续型的相关系数优化(CCO-PLS)、吸光度值优化(AVO-PLS)方法;离散型的最优伙伴波长组合(OPWC-PLS)、重复率优先(RRPC-PLS)方法等。在复杂样品的光谱分析中取得成功应用,申请了发明专利。对于提高光谱预测能力、降低复杂性和专用仪器设计具有意义。论文发表在Appl Spectrosc、Chemom Intell Lab、Spectrochim Acta A、Anal Methods、Infrared Phys Tech、J Innov Opt Heal Sci、分析化学、光谱学与光谱分析、光学精密工程等刊物。我在历届国际近红外、亚洲近红外会议上作过六次大会发言,先后介绍了这些工作。最近,国际近红外新闻(NIR news,2015)团队专栏介绍我们的工作,在国际上产生了影响。化学计量学乃是近红外分析的另一个核心。我们面对的是多过程、多目标、多参数的动态数学建模,博大精深。必须融合数、理、化、生、计算机的各方知识,集成创新,攻克难关。

潘涛图4.jpg


潘涛图5.jpg

 
从2006年第一届全国近红外会议开始,我出席了几乎每一届的中国、亚洲、世界近红外学术盛会,以及我们近红外理事会的活动,堪称近红外的铁杆粉丝,深切地感受到近红外的强大生命力。近红外学会也一直对我们的工作给予支持。早在2010年,学会的袁洪福、韩东海、刘慧颖、梁逸曾诸领导就到暨南大学考察、指导。另一方,业界的朋友也找上门来,精诚合作,成立“智能检测网络技术联合研究中心”,共商近红外规模化应用之大计。现代的近红外已经是云仪器、云计算的触角和纽带,连接物联网、大数据。并将伴随着人工智能一道步入新时代。我愿意和大家一起努力奋斗,攻克难关,为我国的近红外光谱事业继续贡献力量。

感谢多年来给予我关心、帮助、指导的家人、师长、同事、学生、朋友!感谢陈星旦院士的关心、指导!

并以此文纪念已故的陆婉珍院士和梁逸曾教授!
 
 

罗苏秦 - 近红外科技探索家

赞同来自: 包锞炜

当我还在大学做最后一年的课题研究时, 除了对环境污染及临床化学的应用感兴趣外, 同时也对一篇出自于科学期刊的文章印象深刻, 那是有关过程分析和化学测量的介绍 (Science, p312, Vol 226, 1984) 。当时也没有特别留意到出国留学之后, 冥冥中的安排我一脚踏入光谱过程分析的世界里。 当然二十多年的近红外光谱应用生涯非几页纸可说完,加上最近工作实在繁忙,交稿在即,借助近红外平台分享我在美国各个工作期间的近红外应用琐事和心得,其实每份工作成功或失败经历都值得纪念,希望以后有机会再分享本文之后在美国Barr Laboratories (现为Teva Pharma),美国先灵葆雅公司(Schering-Plough) (现为 Merck & Co 默克药厂),英国葛兰优素公司(GlaxoSmithKline- 新加坡分厂)工作时的经历。
 

 

事业.jpg

 
美国的近红外研究生涯初开始,“误入歧途”——选择专业和导师

1985年赴美留学之前,我的研究所计划是分析化学,临床分析或是环境分析均是我考虑的目标。然而进入美国罗得岛大学的化学系之后,面临的分析化学抉择却影响我的一生科研方向。当时系上有两位叫布朗的教授,一个是色谱(HPLC)的Phyllis Brown, 我佩服她的原因主要是她结婚生子之后才开始念研究所,最后成为HPLC在药物生化分析的大师。现在药典中化学分析的标准仪器色谱技术,就是她在上世纪70年代开始奠立起来的!可惜那时她的研究生太多,无法适时加入。系上另外一位教授是Chris W Brown, 是主攻分子光谱分析以及化学计量学应用,曾和红外光谱大师Peter Griffiths先后博士后研究,上世纪70年代申报政府研究经费时最为称道的是以红外光谱指纹辨识海岸石油污染方法,因为每艘货船的油料独特,因此可判断出港湾附近油料污染来源自于何处。研究进展到以迷你计算机计算取代肉眼判读,因此他的实验室有一台像电冰箱的Nova mini-computer,及卡片阅读机,而他的研究方法也成为美国海岸防卫队的海洋油污来源检测法。布朗教授也与工业界合作,曾经是那时期首屈一指的Bio-Rad Digilab FTIR公司和Beckman紫外-可见光仪器公司的技术顾问,因此教研室的各种光谱仪器比较齐全。我那时抱着光谱分析不就是看图说故事的心理,意外的进入分子光谱和计量学世界,在之后的三十年中,我参与杰出学者的百家争呜,评估各种技术的特性,发展现场光谱应用和观看仪器厂商起起落落的惊奇之旅!

 
比耳定律和化学计量学的初步较量

较量.png


第一次接触到近红外数据分析之际,我一直百思不解是在大学本科所接触到的一个非常简单的比耳定律(Beer-Lambert Law)。为什么一旦涉及到部分光谱区域,就必须处理矩阵排列,诸如反矩阵,真的把我搞的晕头转向!所以初步学习中,实在是入门困难。尤其当时导师倡导所谓的P-Matrix(反最小平方差-就是现在常用的多变量线性回归)定量校正模型,虽自成一格,但也需要符合光谱波长数目小于或等于样品数目。因此我们釆用「优化选择波长数」和「傅立叶变换」来降低波长数目。记得在那一段日子中,导师常常和另一位提倡K-Matrix(最小平方差)研究学者David Haaland 互相辨证K或P-Matrix的方法优劣。这种争议出现在不同的科学论文或会议中,直到PCR/PLS普及之后才勉强终结战火。化学系的另一位教授,James Fasching也曾开过化学计量学的研究课程,我也曾经有幸研究他的教材以及在迷你计算机上执行AUTHUR图型识别程序(那时和SIMCA分庭抗礼)。在研究所中,第一次所使用的近红外光谱仪是未完全商业化的Bio-Rad Digilab的FT-NIR。由于是初试仪器,所以教研室的每位研究生必须学习如果开机,进行双手微调干涉仪的性能。虽然歩骤有点繁琐,但是在我早期收集不同近红外光谱数据库中,高分辨率(4cm-1)的图谱的确给了我们对近红外光谱所代表官能机结构启发,例如CH2和CH3在芳香族和非芳香族的差别,以及水分中自由水和约束水的影响等!这些近红外光谱库也造就了我未来和另外一位近红外专家Louis Weyer(她最近发表解析近红外谱图的书,国内有中译版)的合作!直到1990年左右,我们得到另一台捐赠的Pacific Scientific NIRSystems 光栅型近红外分析仪,我的师弟妹们才开始增加近红外应用的范围。
 
纯物质在哪里? 初探混合物数据库鉴别

哪里.jpg


在研究所中第一次近红外应用是建立中红外及近红外的标准光谱库,然后进行混合物鉴别(Mixture library search)!当时的研究思路是在一般图谱搜寻时,如果未知物是混合物,传统的一对一比对方式无法有效检测出目标物。因此如何利用化学计量学来定性「分离」出混合成份是研究重点。初期时以C语言处理光谱数据,一个含有3300个气相光谱数据,仅仅是进行主成份分析,在IBM第一代计算器(8086/8088处理器)下的运作就需要至少7个小时,还得配上基于目标光谱重建的验证。所以对我早期不懂程序语言的我,又意外的为光谱分析而学习C语言!然而这项当初想法简单的研究以为到此为止,谁知道在我未来的工业职涯发展中,却总是出现「混合物分析」的实际体验!
 
搞点在线分析- 近红外技术测量天然气

除此之外,我的第一个近红外实际化工应用则是和美国天然气研究中心合作,以近红外光谱仪计算天然气的热含量,目的是取代传统的气相色谱分析。其计算方式是基于近红外光谱,定量预测不同烷类含量,配合温度、压力、及相对压缩系数计算而成。我们先在100,250和500 psi压力下以偏最小二乘法回归(PLS)分别计算,由于各气体的压缩比例不同, 温度也不同, 后来进展再以非线性的人工神经网络综合不同压力计算。那时候实验室有至少30个标准气体钢瓶,用来做建模之用,因此做实验时必须小心考虑高压气体(500psi)的爆炸性!不过从单独气体样品池到光纤在线分析,我们总算熬过去而没有意外!直到最近有朋友还在质疑近红外是否可以做气体分析,答案是肯定的!而且我们的研究并证明可以用较为便宜的二极阵列近红外取代高分辩率的FI-NIR。

药物溶出度定量测定,第一次跟C语言说bye-bye


再见.jpg


在毕业前最后的一篇论文是以当时Beckman的最新型二极阵别紫外可见光仪器,做为药片溶出度试验。当然药典中规定单成份分析可直接用紫外光谱仪定量,而多组份(如感冒头疼止咳药)药物则须以液相色谱分析。我们以化学计量学模型预测溶出度,并可呈现较高密度的溶出度曲缐。但是这篇研究的最挑战之处是我必须重写C语言,控制抽取循环样品,仪器测量,移动样品池,收集光谱,预测浓度,以达到自动化软件控制。这个实验及程序再开发,拖延了我半年,完成之后,布朗教授也体会出「宁为光谱分析专家,不为计量学程序开发」的决心,教研室也正式的向C程序语言正式说再见,学弟妹们也松了一口气。?

其他指导应用工作:水质分析,生物检体,生物发酵,纺织品等


多方向.jpg


当我开始成为大师兄级别后(意味着应该毕业滚蛋),我也和师弟师妹们讨论指导他们研究的方案,林杰博士来自于厦门大学海洋化学,所以他「致力」于以近红外技术测试水溶液的pH值,温度及离子度!当时我们就评估近红外的光谱变化是来自于氢键的「间接」影响水分子的OH结构,但是闲暇之余,我们常常调侃林师弟用5万美金的近红外去当温度计或pH meter! 师妹葛振方博士毕业于上海复旦大学,她则致力于以近红外分析生物检体,包括子宫颈抹片和那时候非常具有潜力的无损血糖分析,她和德国一家生技公司合作测试眼球内溶液和血糖关系,实验室看着大大的牛眼球,却始终无法有一致性的结果。现在葛博士美国FDA工作,也算是我的GMP咨询好友。教研室另外一位师妹李悦博士,研究方向放在近红外非线性神经网络为主的生物发酵模型,并且曾经和美国AT&T合作以近红外在线监控清洁半导体晶圆的有机溶剂质量, 她的表现也令AT&T惊喜。另外一位来自台湾大学的陈淇旭博士,我曾经指导他利用近红外分析纺织品的组成和色素的研究,原本想法是我们的教研室缺乏HPLC或GC, 因此纺织品成份和色素鉴别不需标准方法,结果研究发表之后意外的成为得奖论文。而陈博士现在也如愿以偿的成为美国辉瑞药厂的过程分析经理。因此我在早期研究所的学习中,和师弟师妹们的互动良好,尤其在研究所及工业界的合作,受益良多(注:美国高校和工业界合作的转化成功率超过10%,尤其是光谱分析应用,但是往往由于机密性,不会发表公开科技论文,一般美国教授并不介意,因为合作有经过学校认可的经费支出,可以列入升等资格)。
 
早期工业界阶段: 烟草制造研发, 开启职业生涯

有钱好办事- 大手笔采购各种设备与烟叶烟丝在线水分分析

在1991年完成博士论文之后,我就直接到美国中部田纳西州的「美国烟草制造公司 US Tobacco」上班。那段在研发部门的时间,相比我以前研究所经费捉襟见肘的情况下,简直是天壤之别。除了购买几套昂贵的化学计量学软件外,也购买了两台福斯NIR Systems 近红外,主要分析烟叶中的烟碱及其相关成分,含水量及灰分等,目的是提供QC做为常规之用。因此在此项目中,着重在模型的长期稳健性以及模型可更新性(Living Update),远远超过了在研发过程中所谓的可行性评估。由于烟草化性必须呈报给美国农业部,所以在方法研究上也引进了一般在药厂中所规划的分析方法验证概念,以确认定量模型不仅在建模中必须注意校正集和验证集的误差,而且必须考虑其专一性、线性、准确性,重复性和稳健性等因素。当延申项目至工厂车间内,线上过程分析则多半集中在以滤光片为主的近红外烟草水含量快速检测。有时候发现仪器准确性并不十分稳定,经过研究,大部分的情况可以归属于采样点的位置不佳。由于近红外属于表面分析,如果烟叶/丝在输送带传送过久,表面水份流失太快,当然无法和标准方法一致。这是我第一次投入于在线近红外外技术,因而也造就成日后研究过程分析的基础经验。

研究烟草来源分类,与专利擦肩而过

利用近红外分辨烟草种类也是研究重点之一,由于烟草的化学成分依据品种、成长地区、气候变化和复烤方式而有所不同,我们也可以近红外技术判断其来源。当时另一比较实际的挑战工作是如何在混合不同烟叶种类的中间成品中,以快速近红外技术确认其过程正确性,我也开始发展混合物模式鉴别方案,自此不再局限于单一品种的模式。当时使用的计算有PLS-DA,神经网络及主成份映对法。记得在1995年的烟草研究员年会中,我的报告也得到当时任职于美国农业部(USDA)的一位老先生的注意,建议我申报专利。可惜当初只喜欢科研而忽略了!不过我还是感谢这位名字像金庸武侠小说的「左天觉」老先生?想必国内从事烟草工作的资深研究员应该对他有印象。

早期孤独的漫游会议, 结交志同道合挚友

在上世纪90年代初期,近红外技术配合的化学计量学澎勃成长,我记得每次参加分析会议时,总是寻找有无志同道合的老中可以交流,互相切磋学习!那时美国西雅图华盛顿大学的CPAC(过程分析化学中心)/化学系的王永东博士给我极深的印象,高大英俊潇洒,他对我们现在近红外技术最大的贡献之一就是和其研究生导师Bruce Kowalski 教授(chemometrics 的大师之一)开发出多变量仪器标准化的计算,那就是现在我们耳熟能详详的PDS(Piecewise Direct Standardization)模型传递方法。CPAC其他研究生例如葛志红博士是James Callis(1980年代以短波长近红外分析石油产品而著名)的学生,博士论文之一则是以近红外分析生物发酵过程。王子义博士也是Kowaski教授的学生,研究方向则在非线性校正模型上。可惜国内学者并不熟悉这些早期经典的近红外或化学计量学应用有国内杰出研究生的参与!另外值得一提的是那时候我经常参加不同的近红外分析和化学计量学国际学术研讨会,和那些大师们以初生不畏虎的心情讨论相关议题,例如和有近红外之父Karl Norris讨论近红外分析石油性质而申请专利的合适性,和Phils William讨论他在80年代傅立叶信号处理的扩充性,和Peter Griffith(红外光谱大神级)讨论FT和光栅型的差异性(注: Griffiths 博士早期治学较为严谨,有他参加会议,我们会很紧张。但到了2000之后,比较随和)!然而令我印象最深刻的就是是参加好几届Gordon Research Conference(GRC)统计在化学化工的应用,见到欧洲大师级如Svante Wold和其第一代学生或追随者(Sijmen de Jong; Harald Martens),他们在学术界上杰出成果,无庸质疑。每位应邀讲者必须用一个小时报告,接者就是好几次轮回的二小时讨论。所以演讲者若是没有两把刷子,是很难应付接踵而来的专业讨论。记得那时讨论美国统计及实验设计大师George E. P. Box 的一段话 “All models are wrong, but some are useful”,具体可解释为”每个model都建立在一定的假设之上,所以所有的model均不能适用于所有的情况之下。只有在假设被满足时,也就是特定的情况下,可以对该特定情况的前因后果及其路径进行大致有用的描述”. 虽然有其他学者不完全同意, 但衍生至多变量定量建模上,我开始思索倘若一味的追求降低校正集的误差,是否真的适用于未来或未知样品?这对我日后在处理光谱模型的评估上有所启发。然而最令人吃惊的是在研讨会的晚会表现,这些学者们个个多才多艺,搞笑唱歌、古典钢琴、吉他摇滚,真可谓是群魔乱舞,但白天静如学究,夜晚动如疯子。当时的确颠覆我的传统思考,原来国外的教育方向浑然与亚洲不同,学习和才艺可以同时成长,研究和娱乐可以不相抵触,所以开导我未来教导自己的孩子和学生上的方式!

徜徉在自由自在的研发生涯, 开创不同应用领域

手持近红外设想“胎死腹中”

在UST的职業生涯中,早期最大的困境就是作为近红外技术的推行者的角色实在很寂寞, 开始时无法完全得到共鸣。所幸身处于研发部门,公司主管给我相当大程度的自由,因此有时可以独立做我的研究实验。好奇心是促使我一直搜寻新技术应用的原动力。例如有一次参加烟草拍卖的场合(由美国农业部负责专卖),了解烟商只能凭借肉眼及触感经验决定烟叶的良劣。此次经历长了见识,因为我实在听不太懂拍卖官的超快速报价英文(注:如果完全听清楚,恭喜一声,你可能是标准的美国南方农民)。然而回去之后在餐厅吃饭时,突然灵机一动思索是否可以发展手提近红外仪器协助烟商在拍卖烟叶时有所客观凭借。刚好那时候我们的产品之一是釆用烟熏复烤烟叶,如果将注意力放在超高含量降烟碱以及其它相关芳香及糖含量,近红外定性鉴别筛检高质量烟叶也许可行。结果实验室近红外结合主成份-马氏距离为主的模型结果证明可行(注:各烟厂公司拥有自己的质量指标)。可惜这个计划虽然立意良好,却由于当时(1994年)软硬件的限制(尤其是计算器)和公司不愿现场分析而得罪烟农的态度,我的手持近红外研究只有胎死腹中了,但实验室的近红外快速筛检仍在收购烟叶时抽样执行检测。

近红外标准化-模型传递

在此同时,为了配合在线分析模型开发,经过王永东博士的模型传递启发下,我也尝试以PDS处理不同的光谱,包括指导以前研究所学弟研究在不同采样系统(散反射样品池模型传递至过程在线光纤探头),不同仪器设计(FT仪器传递至光栅仪器)等情况的模型转移。甚至我们也以非线性的人工神经网络进行模型传递,虽然最后效果和PDS差不多,但是所需样品和计算较为复杂。

人类肿瘤细胞切片的图型识别

另外还有一项“不务正业”的科研是探讨以近红外进行人类肿瘤细胞切片的图型识别。那时候好友王晓路博士(现美国B&W TEK董事长)自上海第二军医大学得到不同的大肠癌及子宫肌瘤的未染色细胞切片以供我分析。我利用不同的化学计量学算法可以区分正常、转型期及癌症期细胞种类。害的我花了一段时间研究病理学,满足我的好奇,心想究竟分子光谱观察癌症细胞时究竟代表何种变化?那时认为可能与蛋白质中Amide 吸收或氢键改变有关系。无奈身为烟草化学研究人员,如果发表癌症检测文章,保证被人误解,因此隐而不发,数年之后才在会议中报告。

化学计量学与近红外分析的魔法

为了寻求快速编程, 我开始以MATLAB软件处理光谱数据,并且也使用Barry Wise的公开发出的PLS_ToolBox(注:国内早期化学计量学的开发多半源于此工具箱,可谓之功德无量)。由于计算简单快速,我痛恨的C语言和GRAMS/AI 的Array Basic程序自然而然的放弃了。由于研发中心的分析项目多采多姿,因此每次在会议中谈论到近红外化学计量学的计算思路,同事们起初是「有听没有懂, 半信半疑」,最后他们每次开会时只有一句话形容我的数据分析:「Dr. Lo 又在变魔术了」。所幸我的研发老板Cliff Bennet博士一直支持我的近红外加计量学魔术。有时候回想起来,UST的同事还真说对了!当我们研究近红外分析技术时,通常伴随着数据处理或解析!对于初学者而言,何尝不感觉到复杂的计算如魔术般的玄机神秘感。但是入门一段时间后,我们慢慢知道魔法的来龙去脉,自己也逐渐进阶成为自成一格的魔术师。在此阶段中,每个人对魔术表演的诠释都不一样,观众也不一样,手法各凭经验,有时各凭感觉,最后当然是期望博得满堂彩。

 
工业界阶段之二: 脱离烟草研究,迈入专业应用

跨界.jpg


“天上掉下来的工作”- 摇身一变化学计量学代码开发者

老实说, 烟草行业的待遇和福利还真是不错, 职业压力也不大, 是可以终生干到老的行业。无奈在上世纪90年代,美国社会开始对烟商不满,因此前景暗淡。而离开UST是一件偶然意外的经验。当我去美国加州的圣地亚哥度假时,我的好友希望我能去一家他应征过的公司(Thermo Gamma-Matrics)看看!因此我抱着好玩的心态带着我的三页履历表和他们聊聊,反正如果他们感兴趣,理论上会再安排一次正式面试行程,届时又可逛逛这个经常蓝天白云的海洋城市。然而在4个小时的非正式「面试」中,公司研发小组的5个人轮流依据我履历表上的研究方向、会议报告和发表文章一一询问,并且提出他们公司可能面临化学计量学的难题。我突然发觉这次面试比我博士论文的答辩还要辛苦!此次得到的意外经验就是「千万不要在履历表上作假」,否则有时候如果真的碰到一群研发疯子,按表操作,下场会很悲惨!无奈在当天六点结束之后他们也不讨论我下次再来面试的安排,因为我已经被莫名其妙的录取了。那时公司副总给我的录取信就是他的名片,反面写着相应的工资,奖励和预计工作时间 (可谓实时录取)! 这段面试经历一度被戏谑为“从天上掉下来的工作”。然而这项工作并不轻松,因为我在近红外光谱技术的学习上,一直体验「软(件)硬(件)兼施」的双重需要,如今摇身一变,自软件使用者成为开发者。除了每天搅尽脑汁的思索如何克服瞬发伽马中子活化(PGNAA)元素谱图的非线性定量分析,还得编写以MATLAB为主的定性/定量的光谱数据处理程序。其中最大的挑战之一是在商业化运作前,我必须确认MATLAB的m scripts不致有著作财产权侵犯的可能性。因此那时候常用的PLS -Toolbox (Eigenvecror)必须舍弃重写,而且在转换成C++后,必须确认计算结果和MATLAB一致,那是我第一次和软件设计人员合作。除此之外,Thermo也支持发展手持拉曼光谱作为毒品鉴别的快速筛检方法(圣地亚哥市位于美国-墨西哥边界,毒品走私交易极为严重)。我的同事Scott Sunderland博士负责此一项目,由于市面上的毒品和非法违禁品均非纯成分,往往加入淀粉、糖粉、小苏打粉或是其他添加物,于是「混合物鉴别方法」又再度派上用场,协助基于拉曼技术的毒品确认。我们在美国FBI实验室分析证明混合物计算可行,他们只针对非法化学物质,而其他合法添加物并非重点。但是有2个因素造成手持拉曼计划停顿,其一是当时激光并不穏定,造成拉曼波长位移,会误导分析结果。其二是简单的掌上型计算器(Palm Pilot)的浮点运算不给力,无法进行Single value decomposition的计算。其中针对第一项,公司希望我能够用计量学克服,不过那时我还没有聪明到用掌上计算器解决复杂的基线标准化计算。尽管如此,Sunderland博士还是努力改良硬件,至今虽然换了不少公司,还是始终着重于手持拉曼仪器,如今布鲁克公司的手持拉曼Bravo就有他的早期努力影响。然而在那段「软件运作」期间,顶着巨大的压力,用2台计算器工作,代价是意外的变成:视茫茫而发疏疏的程序员。因此尽管爱死了美丽的圣地亚哥城市,但是内心深处必须有所决定,寻找可以令我再回到「软硬兼施」的职业生涯轨迹上。
 
工业界阶段之三: 加入默沙东制药公司PA(Process Analytics)部门

选择去位于美国东岸的默克大药厂(北美地区称默克 Merck,其他地区称默沙东)时,绝对不是意外,是我一直向往医药行业方向而努力发展的结果。因为我早在UST烟草分析项目中就已经效法制药GMP法规的分析方法验证和在Thermo公司负责计量学及在线分析。因此我时常鼓励年轻的同事或朋友在考虑切换不同领域的职场之前, 需要问「我是否准备好了」? 刚加入默克之时虽然知道需负责过程分析控制(Process Analytics), 但不知是承接默克研究实验室(MRL)的在线分析项目,然后由我们负责转移项目至工厂车间,同时还需确认合乎GMP的架构。我那时候的经理Joep Timmerman博士人缘与能力优秀,向单位申请到许多经费,记得那时候我们4人小组拥有6台实验室近红外光谱仪,4台近红外过程分析仪,2台过程质谱仪,一台过程拉曼光谱仪,一台拉曼光谱成像及FT近红外成像光谱仪, 在当时默克厂内,可真是光谱专业大户,财大气粗。 当时默克药厂只有不到10个人负责在线过程分析,但技术转移至车间的只有我们4个博士的小组,每个人主要负责两个计划,并支持其他同事的两个项目。由于是直接装置于最终生产线上,并不是所谓的小规模研发项目,因此挑战性极大,常常有不同的状况发生。

监控原料药(API)的干燥终点- Please give me good spectra!

在过程分析中, 最关键的成功因素之一就是在动态测量时, 如何取到高质量的光谱。我的第一个制药在线(In-Line)近红外过程分析是监控原料药(API)的干燥终点。由于早期过程分析的近红外固体探头较为原始,我们必须自行设计高压清除附着在探头表面的自动化机制,而且法蓝(flange)也须自行焊接。默克在此干燥工艺上依赖近红外分析结果确认有机溶剂和水分含量,但是必须维持水含量到某一水平才能够避免晶型改变。每年9月至12月的生产我们都得在头一个月在分厂内值班,以确认在线系统运作无误。当然在试用时问题接踵而至,例如12吋长的光探头在第一年结束后被某位大爷弄弯曲,自动清除粉末装置性能不佳,劣质光谱充斥而造成预测值上下跳动,建模的釆样不均匀性和标准方法的不一致性都必须件件克服。而其中所令人头疼的是近红外控制软件(4-20 mA)和车间的DCS中控系统不完全匹配,偶尓发点脾气中断讯号, 造成我们小组必须时常24小时待命,提供解决方案。所幸在三年商业化生产中逐渐将项目交给分厂负责,而暂时松口气。

PAT(过程分析技术) 的诞生与定量在线分析理解工艺确认预期晶型

当然身在被其他药厂朋友称为「奴隶」公司中,每个人必须吃苦耐劳的同时负责不同的过程分析项目,我的第二项在线分析项目是以近红外定量在线(On-Line)分析溶质,以确认API结晶的起始浓度,然后再加入晶种并开始降温,如此才能得到预期的晶型。自PAT角度而言, 我们必须了解工艺过程和所有关键的差异来源, 例如起始溶剂浓度和晶型的关系。自分析技术上而言,基于近红外分析而控制结晶过程则必须在严密控制的温度下,否则定量模型失效,严重时结晶沉淀会干扰流通池性能。我和研究组的同事George Zhou规划了许久,计划技术转移到新加坡分厂。当我们将分析仪和所有相关设备送到分厂后,在预计出发前的二周才发现新加坡分厂取消安装项目计划,理由是他们有能力控制结晶过程,不需在线仪器监测。所以计划被拦腰砍断,我的新加坡到此一游的梦想也随之破灭。最糟的是直到我离开默克前,我们还找不到我们留在新加坡的那台倍感寂寞的过程近红外仪。即使如此,2003年我又负责技术转移另一项近红外为主的过程分析项目, 此时我们正式采用过程分析技术的术语(Process Analytical Technology) 。其实PAT一词约在2002年自美国FDA发展出来,直到2004年才有正式文件. FDA定义PAT是一个系统,即作为生产过程的分析和控制,是依据生产过程中的周期性检测、关键质量参数的控制、原材料和中间产品的质量控制及生产过程,确保最终产品质量达到认可标准的程序。大家也许会好奇第一个被美国FDA审批通过的PAT项目? 可惜答案并不是大家所期望的光谱方法, 而是英国葛兰素史克(GSK) 药厂在2004年5月批准的快速微生物检测(RMM,Rapid Microbiological Methods)。因为检测结果在24小时内就可知晓,而传统的技术检测方法却需要三到五天。可见FDA对PAT的工具思考角度并非仅包括一般的过程分析化学仪器。如果仔细体会PAT 中的术语, “分析”在学科面上必须包括化学、物理、微生物、数学、风险分析这些学科,并要将其整合的方式导入。简言之,“分析”一词在此就是指“分析性的思维”,而不仅仅是它在分析化学中的含义。

近红外在PAT项目中实施- 成功往往来自于态度

我的第三项近红外应用放在新加坡制剂厂的流化床干燥监控,立项原因是传统的温度/湿度控制和停机取样分析无法明确决定水含量干燥终点。在此项目上,是第一次用单一近红外配合multiplexer监测两台流化床干燥器。在美国总厂测试时, 我们已经考虑了光纤探头自我清洁窗口的功能和优化采样位置,并且进行一系列的质量风险评估管理。因此在PAT技术转移上,软硬件的问题不常发生。只是在建模过程中如何取得较宽的水含量范围的特别方案比较琐碎。 在新加坡分厂和当地的工程人员配合及培训时,和他们相融甚欢,也体会了新加坡对执行GMP法规的一丝不苟的态度,工作了3个多星期,直到整个工艺验证结束后才返回美国。当然在默克PAT小组内我也必须支持或暂时负责其他同事的项目,例如过程近红外控制制剂包衣过程终点,混合均匀度终点和在线分析奈米磨碎过程终点等。其中属在线近红外测量液相中磨碎时的粒径大小最具挑战性, 我们必须考虑监控范围以降低非线性因素, 而且必须排除批次间残留液体的干扰。最后虽然成功的执行方法验证,但是由于临床实验结果不佳, 导致从原本2或3台近红外仪器/每年400批次量降到一台近红外4批次量, 近红外分析的时效优点也就不明显了, 令我们有种非战之罪的感觉。回想在默克经历繁重冗长的过程分析项目中, 除了必须仔细规划实用性外, 最大的收获是考虑如何成功的推广PAT(包括近红外实验室方法) 计划。我的个人经验是项目负责人的态度与格局。第一要求必须放下姿态, 作为技术「销售者」, 销售目的就是让车间或QC使用者可以心悦诚服的接受项目, 其次项目负责人也必须具有足够的情商, 扮演部门「协调者」, 协调重点是促使各相关单位共同配合合作。 通常傲慢、官僚与沟通不佳等因素会拖累项目的实现成功率, 往往令PAT工作组疲于奔命。

基本功不可疏忽- 近红外QC常规分析项目

通常过程分析技术的项目耗时耗力,必须是配合不同单位与分厂人员合作,所以在转移技术时必须靠点运气才能妥善完成。为了不令我在每年的绩效评估上太难看,我同时也积极负责近红外为主的QC常规分析项目, 例如原物料鉴别,药片含水量,药片含量和药粉润滑剂含量等。这些工作比较容易上手,也较易实践。当然最挑战的工作是除了自己做方法开发外,还得进行分析方法验证,以及支持其他分厂(例如荷兰,波多黎哥,新加坡,及美国其他分厂)。当然也得包括准备符合法规要求的申请新药CMC文件。除此之外,由于小组实验室位在研发中心内,我也好奇的思考如何利用光谱分析协助或加强制药配方研究。在这个前提上,我和研究中心的同事们合作评估尝试不同的项目,例如以近红外分析药片在实验稳定性的外观变化;拉曼成像技术评估药片均匀度;近红外评估早期开发配方时,API及辅料对于压片头的相对沾黏性以及生物发酵时原物料的质量问题。综合而言, 在药厂工作时, 不论是发展近红外实验室常规分析模型或是PAT过程监控模型, 我们都是战战兢兢、如履薄冰, 深怕模型不够稳定, 而无法执行质量放行, 后果是直接伤害近红外技术的信赖性。药厂工业的光谱模型必须经的起考验, 自验证批次到未来批次均可正确预测, 如果想要优化更新模型, 绝对无法像其他工业快速实行。必須在遵循严格GMP要求下, 模型更新所需的文件准备, 部门批准和评价时间, 经常需要几个星期才能完成。

再跃升一步: 整体PAT软硬件规划设计

由于有了过去实战经验,转战到新加坡的葛兰史克药厂则是另外一项将光谱分析和化学计量学结合实施的挑战。因此在里,我的任务升级到为GSK全球最新的R&D全规中试车间进行整体PAT系统设计与规划。化工车间中所有的管线和反应斧/器有额外预留接口,可以顺利安装光纤探头,不像我过去在老旧的反应器上于找不到多余的接口,而无法顺利实行在线分析项目。我那时规划以一台防爆式近红外光谱监控2台干燥器, 采样方式分别为气体池和自动推送式散反散固体探头。然后再以一台多通道近红外放在中控室透过80-120米光纤监控位于4楼及5楼的4个液体蒸馏和结晶器。在生产过程中, 我面临最大的操作挑战包括如何在不同单元操作运行时可以保持多通道近红外运行顺利 (例如蒸馏和结晶),过程软件不至于闹情绪罢工, 光纤探头防防漏胶片不会失灵。过程近红外分析仪上线6个月之后, 中试车间的领寻深具信心, 修改批次记录,将控制杈连接至车间主控平台,完全以近红外数据为终点判断。当然其他PAT工具还包括过程中红外分析仪, 紫外­可见光分析仪,Lasertec(粒径分析仪) 等, 但是它们的实用价值没有近红外技术广泛。同样的经验也发生在GSK的新加坡车间,我和其他同事之间,甚至于和工厂PAT负责朋友彼此尊重,沟通与谦卑,令我在运行两年约20次不同新药制造研究中,只失败了一次。那一次并非技术或协调不佳,而是监控干燥用的气体池阻塞。

你相信化学计量学的计算结果吗? 比较PLS回归分析在不同商业软件中的结果

另外一项有趣却很费时的研究项目则是比较化学计量学PLS回归分析在不同商业软件中的结果。 从我在Gamma-Metrics工作时就开始评估PLS计算的相等性。在默克工作时候的基本想法是,当使用化学计量学的PLS定量分析时,常用的光谱仪器专用(例如Bruker OPUS,Thermo TQ Analyst, FOSS NIRSsytems VISION等)和第三方软件(例如Unscrambler, Pirouette, GRAMS/AI , SIMCA等)是否计算一致?如果美国FDA审批方法时, 应该如何回答? 我那时利用业界通用的数据组(著名的汽油辛烷值公开近红外光谱集)比较了10种商用软件,也需学习使用10种操作,再加上PLS_Toolbox做为验证,确认软件均釆用NIPAL的PLS演算(注:如果使用其它PLS变种演算,例如SimplePLS, 结果会不一样)。基本上,如果不涉及光谱预处理,软件测试结果均一致。但如果使用Savitzky-Golay导数,包括平滑时(釆奇数点),那么如何处理光谱起始和终结区间,均可能造成不同的PLS预测结果。此外我也发现某一著名计量学软件在用Savitzky-Golay导数时的归一化(normalization)可能有误,最后他们在2003年改正。当我在匹兹堡会议上报告后,同事听到其他研究人员的耳语:“大概只有默克的财力才能做这项研究吧!”。虽然在默克药厂可以「软硬兼施」的应用光谱分析技术,并寻思编写比较有效益的计算方法,但是第二年老板Joep Timmermans博士忍不住的告诉我?「把注意力放在硬件设计,因为可编辑式计量学软件(例如MATLAB)虽然预测结果极佳,但是保守的药厂文件还是执着于符合GMP要求的软件,容易被更改的程序是不被车间接受的」。因此在往后的数年制药项目上,我是过着“吃硬不吃软”的日子,必须搅进脑汁的专注于“如何改良取样设计以取得优质光谱”的实际方案。只有在应用多变量统计过程控制(MSPC) 技术分析批次生产时, 我又可以使用商业化软件进行分析评价。

光谱仪器世界多半以投资大钱来赚小钱, 厂商合并或买卖是时有所闻-仪器公司的“自我陶醉”与“破茧成蝶”

在我进入制药的世界中,光谱仪器公司在美国本土的占有率也有着不同的变化。在2000年前后,福斯NIRSystems的近红外是最先完成GMP要求的验证文件(IQ/OQ/OQ),默克早期使用福斯近红外主要是文件完整和支持及时,主要是那时主管销售的经理Paul Entrope热情负责,客户们有求必应。但是据我个人的观察, 福斯NIR在2000年初期如日中天时犯了一些错误。其一是对美国药典近红外 USP<1119>性能要求测试掉以轻心, 没有适时编入软件中(他们认为药典规划只是推荐而非要求);其二是美国辉瑞药厂对其穿透药片式近红外设计有意见,但是当时可能没有得到适当反映,因此辉瑞进行新近红外仪器评估, 逐渐改用其他品牌。德国布鲁克光学设计的近红外MPA获得重视,他们引以为傲的验证文件则是得到辉瑞英国分厂的支持。当时默克也决定评估新一代近红外仪器时,Thermo的Antaris第一代表现普通,ABB Bomem的近红外软件并没有得到太多青睬;Brimose的AOTF仪器多用于在线, 不适于实验室中的多功能应用,而布鲁克的MPA居然没有在同事的评估名单上。因此那时在波士顿任近红外经理的王茜博士,专程为此到美国费城外围的默克厂测试而深獲好評。但是Thermo的改良版Antaris II也逐渐得到重视,加上雇用一位以客为尊的銷售经理, 最后打败美国东岸营销不力的布鲁克而成为默克全球首选近红外仪器。当然各家药企也都有着不同的喜好,例如当时在过程分析技术公布前后,辉瑞药厂的实验室近红外仪器釆用布鲁克的MPA, 过程用近用红光谱仪却使用ABB。GSK 原料药厂的过程分析则以布鲁克的Matrix为主,诺华釆用布鲁克或是Thermo, 而Sanofi-Aventis早期的过程分析则使用Brimrose的AOTF近红外。从商业竞事角度而言,仪器公司的高管们不可过于满足于现况,沈迷于占有率的优势, 如果技术设计一直原地踏步,市场销售人员消极懒散,或是服务支持疏忽怠作,有极大的可能被其他积极而为的仪器公司追赶而上,逐渐失去市场。

至于其他的高科技光谱技术,印象比较深刻的是美国Axsun,是一家生产MEMS为主的微型光谱仪器公司。本来觉得其系统的光谱分辨力可能和一般的二极数组仪器差不多,但是我的研究所导师布朗教授告诉我应该看看这套分辨力优于光散式仪器的新一代MEMS检测器。当Richard Crocombe博士(之前曾任职于Bio-Rad Digilab)到默克厂区介绍时,原来的想法是大量生产以压低售价到5000美金左右,因此企业在过程分析使用其微光谱仪可以「plug and play」。在当初推广时,低价和微型的确造成轰动,并成为每个会议及展览的重点。虽然立意甚佳,Axsun一直在「代工OEM」及「自有品牌系统」的商业模式上举棋不定,加上达不到量产,价格始终无法降低,自行系统设计的软件不佳,最终也只有采用OEM模式,但是公司也元气大伤。因此在近红外的仪器发展史上,创新技术公司如何平衡「代工OEM」及「品牌系统」上一直存在经济矛盾和持续改进的困扰。早期的德国Carl Zeiss 光谱仪部门和最近JDSU 公司 (已经改名为Viavi Solutions) 的MicroNIR也自初期的超低价位, 经历过一段「自我陶醉」的挣扎而重新改变商业模式的时段。

 
多年的近红外分析生涯中, 开发和实施时酸甜苦辣, 真可谓如人饮水, 冷暖自知, 感触良深。当然一旦成功的为使用者接受, 彷佛是自己的孩子诞生一般, 兴奋不已。我在实践过程分析时常将在线光谱分析系统理念比拟成傻瓜型相机, 消费者不会研究相机如何自动对焦或是消除红眼睛效应的原理, 他们只要按下快门就可得到清晰照片的结果。同理而言, 我放近红外分析的最终用户也是如此期望, 那就是给他一台分析仪, 具备简单的操作性, 准确的预测性, 和长期的稳定性。问题是谁会负责辛苦的设计规划, 采样建模, 而且偶尓遭到白眼对待或怀疑? 当然是你我这一群对近红外有的无比热情和希望, 有点怨又带点悔的默默耕耘者!
 
最后, 改编星际大战的著名台词 - 愿NIR 原力与你同在 (May the NIR force be with you)!

肖雪 - 近红外西门吹雪

赞同来自: 包锞炜

近红外光谱之路:从零基础、认识、到热爱

开始.jpg

 
2008年7月8日,我很荣幸地进入了罗国安教授和王义明教授的研究团队。刚进入实验室,跟随博士后高荣、刘清飞等开展清开灵注射剂的二次开发研究,由师兄齐小城、师姐邓瑞琴等亲自指导,主要负责板蓝根部分的研究。由于自己才疏学浅,一切从零开始,系统的学习各种色谱仪、质谱仪等仪器操作,还跟随师兄师姐学习各种分析技术,其中就包括近红外光谱(NIR)技术--这是我第一次接触NIR。对我来说,打开了一扇全新的窗户,看到了一片全新的世界。刚刚开始,所以一无所知:啥玩意是近红外啊?近红外到底是干什么的呀?!特别感谢我的导师清华大学罗国安教授、王义明教授,他们拥有一个非常优秀的研究团队,给我们提供了一个理想的研究平台,指引了一个崭新的研究方向。
 
刚刚接触NIR,罗老师安排最紧要的,就是跟杨辉华教授系统学习NIR、自动化、化学计量学等相关知识。杨老师对NIR光谱的认识与理解及其见解,使我受益颇深,也使我逐渐认识到NIR的优势与特点。经过大约2个多月的强化补课,我算是摸到了NIR的门框。紧接着开展了一些有意义的实验室研究,比如国内外仪器的性能测试对比,实验室虚拟在线研究等。这些探索,开启了我对NIR的认识之门,使我慢慢地走向NIR研究之路。

接下来的两项工作,使我真正意识到NIR这项技术的便利性。项目初期,尽管团队进行了极为详尽的设计与周密安排,但在实施过程中仍然出现了各种各样的情况,经过向多位专家请教,联合自动化、光谱仪公司等单位共同攻关,最终实现了整套在线系统的顺利运行。

开展的项目之一,是吉林敖东延边药业股份有限公司与清华大学联合开展的,关于安神补脑液、血府逐瘀口服液两个品种的提取过程在线质量控制。其提取具有多个特点,如提取同时在两个车间进行,工艺分为水提与水蒸气蒸馏提取,两个品种均为大复方混提且两个车间投料处方有区别,工艺较复杂,色素沉积严重,等等。研究团队针对不同品种的特点,进行细致分析,筛查原因,确定解决思路,落实解决方案,协同敖东、申宜、英贤(聚光)等多家单位,最终完善了预处理设备、工艺现场改造、流通池清洁等多个环节的细节处理,并制定了相应的SOP,实现了提取过程的在线检测应用,并提供了生产状态、含量预判等多种功能。团队投入了大量的人力、时间扑倒这个项目上,记得有师兄说,“我一年300多天,至少有100天在敦化度过的,要是项目第一年就结婚,估计孩子现在都准备上幼儿园了”。冬季是我们常去敖东的时节,每天早上5点前起床,赶在5:30之前到达现场,开展一天的现场工作,往往一忙就到了下午5、6点以后了。车间内、露天温度一般在-20~40 oC游荡,剧烈的温度变化的确是真的酸爽,颇值得回味。夏季也是常去的,我们一般当成避暑,正好远离北京的热燥。图们江畔、六顶山腰的尼众道场-正觉寺,是个很好的休闲去处。同门们在北京习惯了晚睡,反而有些不适应略有时差的敦化生活。该项目于2011年7月顺利通过专家组验收,感谢陆婉珍院士、褚小立博士等各位近红外专家给与的大力支持!

另外一个完整参与的项目,是神威药业有限公司的“中药注射剂全面质量控制及在清开灵、舒血宁和参麦注射液中的应用”项目。整个项目涉及到3个品种,6味药材,多个工艺环节。开展了中药注射剂先进制剂工艺单元信息化集成研究,构建了中药注射剂全过程近红外在线监控系统,解决了仪器分析和指纹图谱质量控制滞后于生产的难题。本项目以产品中间体NIR、指纹图谱数据库为基础,以光谱-色谱软件关联性技术为依托,实施中药注射剂生产工艺实时监测与网络控制技术,实现了网络集成化的中药注射剂工艺过程控制与现场管理。本项目于2010年12月顺利通过国家发改委组织的专家验收,被国家发改委认定为“中药制剂先进工艺集成及生产过程自动控制高技术产业化示范工程”,并获得了2014年度国家科学技术进步奖二等奖。鉴于此,学会邀请罗教授在2014年全国第五届近红外光谱学术会议做大会报告。

 
两个项目的成功实施,再加上之前团队的一个案例:“腰痛宁胶囊全过程多途径质量控制新技术及应用-近红外在线检测控制混合过程的均匀度研究”,显示出NIR技术作为一项快速检测技术的极大优势。慢慢地,我热爱上了这门技术,也逐渐主动深入地分析NIR技术的优势与劣势,思考如何使之更有效地服务于我们这个行业。或许可能,通过NIR技术的应用,我们可以使“传统的质量控制模式”转变为“在线质量分析与智能控制模式”,实现“传统中药工程基于工艺操作参数控制”转变为“现代中药生产基于产品质量控制”。

博士毕业后,加入到中山大学南沙研究院南药集成制造与过程控制技术研究中心,与团队同仁搭建了一条具有中试规模的中药生产线,并搭配了在线近红外检测系统,主要针对中药提取物、柱层析、浓缩等多个环节开展过程分析,取得了较为理想的应用效果。

2015年11月,调入广东药科大学中医药研究院(广东省代谢病中西医结合研究中心),专门从事与光学/光谱学相关的研究,特别是继续开展基于近红外光谱技术的中药生产过程智能控制系统研究。同时接触了很多基于近红外光谱技术的生物医药设备,激发了我更浓厚的研究兴趣,团队也已开展了基于光谱技术的医学临床检验等方面的研究。欢迎各位专家莅临指导!

自接触NIR以来,对这门技术,从零基础,到逐渐认识,再到现在的热爱。作为年轻后生,自己深感知识的匮乏,也迫切希望通过各种机会培训自己,不断向业内的各位专家学习,广泛的阅览与近红外光谱相关的各种书籍。特别推荐的是陆老师的《现代近红外光谱分析技术》,这是我近红外启蒙书!(当然,还有很多重要书刊,就不一一列举了。)求学期间直到现在,一直得到清华大学、南开大学、近红外光谱分会等单位和各位专家的指导,谢谢!也得到诸多分析仪器公司特别是近红外光谱仪公司的大力支持,使我在近红外这条路上走的越来越踏实。在做项目的过程中,认识了许许多多热衷于近红外的狂热分子们,与你们同行,真的是一件大大的幸事!希望与各位同道在学会领导的指领下,大踏步地走在近红外的阳光大道上。

特别感谢褚老师建立的微信群,在微信群认识了N多高手,学到了很多知识。另外还有鲁杰群主的QQ群(328264040),算是官方群吧,人员激增,大佬云集;还有“果品-西农”建立的QQ群(246287439),后果品兄将群主资格转让给了本人,希望本群继续壮大。

在日常的生活中,也一直在思考关于近红外的点点滴滴,总在思考,我们能够做些什么?!现在也正在承担着几个近红外光谱在线检测的应用研究,包括了制药行业的多个关键工艺节点。在近几年的摸索中,总是不自觉的把近红外技术纳入到各项研究过程中,总要试一下才安心。成则欣喜,不成则思。在研究过程中,也发现了许多好玩有趣的现象,在此就不一一介绍了。

在这儿有个小小的建议,能不能把内部通讯《近红外光谱通讯》,逐渐做成学术期刊,做成国内“科普+学术”型的《近红外光谱杂志》?

可能,自己把近红外当成了一项大杀器。有些时候,可能由于练功太猛,走火入魔了,面对别人其他技术上的咨询,我总是不经意间回应:“要不,试试近红外?”

 
 

李光 - FPI,十年青春,愿以梦为马,不负韶华

赞同来自: 象爹爹

2007年10月,我实习进入聚光科技(杭州)股份有限公司,当时还叫聚光科技杭州有限公司,从事激光气体分析仪的售后服务工作。同年,聚光科技收购北京英贤仪器有限公司,年底公司组织架构做了调整,成立了近红外事业部,我转入近红外事业部,从事近红外工程代表工作。冥冥之中我与近红外紧紧地连在了一起,一连就是9年。

初入近红外行业,与建模打交道的岁月


开始1.jpg


很清晰地记得,刚刚转入近红外事业部的时候,我听到的第一堂培训课是当时近红外事业部姚建垣总经理讲的《近红外光谱在农业领域的应用》,听得我是热血澎湃,头一次听说近红外能测那么多的东西,能解决那么多的事情。接着我就义无反顾地投身到了近红外事业中(现在回想起来,当时绝对是被姚总骗进了“狼窝”,但是我今天要说的是,塞翁失马焉知非福,再次感谢大姚总带我入门)。

2007年,公司重点开发便携式近红外设备SupNIR-1100水果无损分析仪,记得当时最幸福的事情就是在研发中心做水果模型,每天都有不同的水果免费吃。很多做环保工程、工业技术的同事十分羡慕我们的工作,经常过来混吃蹭喝。当然,有快乐就有痛苦,设备研制成功后,我们要去现场做设备安装、培训、建模等工作,要知道建模的环境一般都比较差。还记得07年底,那是我第一次出差近红外工程,我们在陕西白水苹果园驻扎一个多月专门建苹果模型,住宿条件非常简陋、园区的周边异常荒凉。到了晚上,我们只能苦中作乐,在漆黑寂寥的夜里高唱《夜空中最亮的星》。每天就吃臊子面和苹果,吃到最后看到苹果就牙疼。所幸的是,最后建模工作结束后做成的模型效果非常好,得到了客户的高度认可,客户的肯定就是我坚定从事近红外工作的动力。

2008年,是国内近红外仪器在粮油、饲料行业蓬勃发展的一年。聚光科技调研过市场后决定开始拓展在粮油、饲料领域的近红外平台,随即推出了SupNIR-2700系列,至今仍是聚光科技近红外仪器的主打产品之一。SupNIR-2700在早期推行时并不太顺利,大家都知道,近红外设备的销售永远绕不开的一个话题就是“模型”,在硬件指标稳定的前提下,仪器的准确度主要依赖于模型数据库的丰富程度和准确度。作为二次测量方法,模型的准确度又决定于建模标准数据的准确性。作为工程代表,我当时大部分的工作是在建模当中度过的,建模的样品由原来的各种水果,变成了各种粮食和饲料。每天重复和枯燥的建模工作让我产生了厌倦,加上工程代表的收入与安装台套数挂钩,而那时刚好碰到09年近红外的销售低谷,于是我开始怀疑近红外市场的前景,并且第一次对近红外事业萌生了退意。在09年末我向公司提出了辞职申请,打算转到其他行业中。

如果要对工程岗位的工作做一个总结,那就是:要想干好工程,就得吃得了苦,耐得住寂寞,才能守得住繁华。在此为国内众多奋斗在一线的工程技术人员,致以崇高的敬意。

工程转销售,历经磨难却迎来累累硕果


硕果.jpg


2010年是我人生的转折点,当时近红外事业部的销售经理付永强听说我要离职,便努力劝说我留下来,他觉得我在当时转行的话,前面三年的近红外技术积累浪费了太可惜,于是鼓励我转到销售岗位试试。(这次调岗对我来说,是一次尝试,更是一次挑战,它改变了我的人生轨迹。在此要特别感谢付永强经理)

从工程部转到销售部,工作方式、思维方式都发生了改变。在实地拜访客户前,我做了很多的电话排查工作,这些电话基本上都是从网上查找到的企业座机号,通过企业总机最终找到品管部负责人平均要转三到四次,一天下来至少要打几十个电话,而能够挖掘到的客户需求信息不到5%。这5%的客户中有一半在听到国产近红外后便直接拒绝,剩下的一半对近红外仪器也充满了疑虑,有没有模型?准不准?测水分、蛋白等准确度多少?能不能拿过来直接用?以后是否不用再做常规化验?一天电话排查下来,剩下的目标客户1%都不到。

正是从这每天1%不到的客户里,我开始了真正意义上的销售——实地上门拜访。印象特别深的是我第一单近红外合同的签订,那是一家油脂压榨企业,当时该公司整个化验室的设备总价值不到15万,还比不上一台近红外的价格。经过自己的不断琢磨,我决定站在客户的角度去分析和介绍近红外仪器的优势。站在品控部经理的面前,当接触到对方质疑和不屑的目光时,我心里非常忐忑。但是在我滔滔不绝地为他介绍近红外产品,并强调如果他们用近红外仪器代替原始化验方法做品质控制,能够节省多少人力和时间成本,能够给企业带来多少利润价值时,我在客户的眼里看到了光芒。令人意想不到的是,客户当场就把我介绍的这些内容写成设备的申请报告,并立即递交给了领导。

合同很顺利的签订了,然而故事并没有结束。在设备供货安装时,客户听信了一些竞争对手的闲言碎语,怀疑我卖高价,现场要求我改合同、增加服务项目。我当时也是年轻气盛吧,有点愤青,觉得做人怎么可以这样?合同都签订了,款都打了,就因为一句没有验证真实性的谣言就要改合同。我在当时做了很不理智的行为,当场愤怒地把已经开箱安装的仪器重新装回了箱子,虽说男儿有泪不轻弹,然而当时倔强的我流下了委屈和不甘的泪水对用户说:我不卖了。

故事仍然没有结束,可能是因为客户看到我的态度知道我并没有欺骗他,态度特别诚恳地把我劝了回去(当然我也正好找到台阶下),最终这个项目顺利地完成了设备的验收。这是我的第一单近红外合同,也是我的第一单销售合同,这是对我销售工作的肯定、也是对国产近红外设备的肯定。

故事还在延续。。。意外之喜:完成了第一台设备的验收后,仅仅过了两周,该客户又给我打了一个电话。我当时以为是设备出了问题,很是担心。但是在听到他的电话内容后,突然有种天上掉馅饼的感觉,这位客户表示第一台设备使用效果很好,使用了两周就已经把这台近红外的利润赚了回来,现在要再买一台放在分厂。随后该客户由于集团规模的扩大,又陆续购买了三台近红外,他本人也从品控部经理升职到了公司的副总监。

前面对我的工程工作做了总结,那这里对我的销售工作也做一个总结:从客户需求出发,站在客户的角度,让他们明白近红外分析仪不仅是一台仪器,更是一个有力的管理工具,是指导生产的指挥棒;一家企业有上千万的设备在运转,有上百人在工作,没有一根精准智能的指挥棒,如何创造高额的利润。我们要告诉客户的是:使用近红外分析仪能够帮助企业降本增效,开源节流,能够帮助企业实现精细化管理。当客户感受到近红外分析仪能给他们带来实实在在的效益时,任何一家企业都没有理由拒绝。另外:国产设备要想做出成绩,一定要踏踏实实服务好每一位客户,最终让让每个客户都成为一个活广告。

基于以上的几点,我再去跑项目时,明显感觉轻松了很多,成功率也高了很多,从10年到14年,我连续四年成为了聚光科技近红外仪器的销售冠军。

近红外事业的延续——产品经理的责任与担当

2014年,由于我在近红外产品销售方面的不错的业绩,我从一个区域销售经理提升为近红外仪器的产品经理,负责近红外仪器在全国的市场开拓工作。领导希望我能够把在近红外方面的销售经验复制给其他区域,促进全国近红外业务的发展。(在此特别感谢聚光科技实验室业务发展事业部马放均总监对我工作的肯定和帮助)

市场工作的内容与销售工作有很大的不同,产品经理需要调研新的应用市场,开拓新的应用领域,建立样板点工程、维护专家老师,同时还需要了解竞争对手的产品动态、价格动态、行业动态,并做出对应的产品销售策略调整。我从简单的产品销售变成了对整个近红外行业市场的开拓。

直至目前,我的近红外事业在延续,我与近红外的故事也还在延续。

番外

2016年9月底,中国仪器仪表学会食品安全检测分会的成立筹备会上,大家都在热议,协会成立的目的是什么?作用有哪些?如何推动国产设备的发展?在这里我想就近红外产品,给近红外光谱分会说几句:

作为国产设备典型厂家,希望能够由学会出面,组织一场近红外国产设备与进口设备的性能测试,把市面上所有的近红外设备集中在一起,对仪器的硬件性能做一个测试,并统一给出测试报告。要求对测试报告中的每个产品型号给出标注,通过结果的比对,让协会成员,让广大用户知道每个品牌、每个型号的产品之间真实差距有多大。只要国产设备能够满足要求的行业,是否应该优先使用国产设备(这点在政府采购的要求中都有明确的规定,在环保行业已经正式的应用在招标采购项目中)。通过这个活动,让国产设备厂商认识到自有产品与进口产品的真实差距,努力提高自己产品的性能,增加竞争力和市场潜力。同时也让进口设备厂商有紧迫感,努力提高近红外技术水准,将最新的近红外技术引进到国内,从而提高整个近红外技术水平的发展。这就是所谓的“师夷长技以自强”。这个想法,可能会损害到一些进口设备厂家的利益,但是国内近红外设备要想发展,一定不能逃避这种正面比对。

上次在武汉参加近红外学术会议时,有专家提出,希望聚光科技再加大一些近红外的投入力度,这点可以理解,但是聚光科技毕竟是私营企业,不是公益性组织,企业要看利润,对于年业绩20多亿的上市公司来说,2000万左右的近红外业务不痛不痒,如果不是聚光科技扛着国产近红外代表的责任,近红外部门可能早就被砍掉了。因此我们也希望,学会能够给聚光科技、给更多的国产近红外厂商提供更好的竞争环境,更公平的竞争待遇。

聚光科技的近红外产品,跟很多的进口设备比起来,也存在着一些不足,但是,聚光科技对中国近红外的发展做出的贡献是不可否认的,对中国的近红外用户带来的价值也是不可估量的,最明显的是,聚光近红外设备进入市场后,进口设备价格的变化,价格降了近三成,最受益的就是近红外用户。

由于聚光近红外的介入,也促进了进口设备努力的提升自身产品的技术水平,增加竞争力,近几年市场上的进口近红外设备型号遍地开花,各种专用仪器陆续开发出来,对近红外技术的发展起到了很好的促进作用,同时也促进了进口设备企业,提高近红外售后服务能力,售后服务成本,典型的就是有些进口设备企业,已经取消了客户售后服务的差旅费和备件的成本费用。

9年,作为唯一一位在聚光科技近红外产品上坚持下来的老兵,我觉得:聚光科技的近红外发展史,代表了国产近红外的快速发展史,无论今后近红外是否能够在聚光科技持续发扬光大,但是聚光科技(包括老英贤)对国内近红外的发展,尤其是国产近红外设备的发展贡献,是不可磨灭的,参与近红外早期研究的人,现在有很多都转到了其他岗位,但是作为国产近红外设备的推动人,都应该要被铭记的。

在此特别感谢给予过聚光科技近红外事业帮助的专家、老师、同仁们(陆婉珍院士、严衍禄老师、袁洪福老师、褚小立老师、刘慧颖老师、韩东海老师、罗国安老师、肖雪博士、杨辉华老师、黎庆涛老师、杨增玲老师等等,有太多太多老师的帮助)。

最后,祝愿近红外光谱学会越办越好,在学会的领导推动下,近红外技术越来越辉煌。

臧恒昌

赞同来自:

转折.jpg

 
1.众里寻他千百度

2007年4月,我从制药企业的经理人转到大学老师的岗位,面临着事业的选择和转型。作为一个大学老师,教学、科研、社会服务就成了我的义务和责任,而能够达到事半功倍效果的就是选择一个能够实现三位一体的科研承载方向。因为通过科研的体验和心得,能够让教学变得鲜活,给社会服务提供足够的理论和技术支持,将学术、研究的知识成果转化为社会生产力。教学水平和社会服务能力的提升又能为科研带来更多的学术资源和社会资源,教学、科研、社会服务,三者相互助长,才能实现可持续发展,同进共赢。最好的科研方向应该具备足够的长度、广度和深度,其生命力的长度能够伴随你的终生、其广度能够满足培养人才、服务社会和成就自我、其深度则应该达到科学探索与技术开发应用的共同实现。


问题.jpg


什么样的科研方向才能实现这一结合?才能将我的工作经历、面临的专业方向和未来的社会发展融为一体,并符合作为事业特征的科研要求?
 
2.偶遇擦肩知己成

近红外光谱是一段介于可见光和中红外光谱之间的电磁波,没有看到的光明,其实她就在那里。2007年5月的一天,我院邵伟副院长给我一本近红外光谱仪器的商业推广宣传册,问我能否给药厂推荐一下这个仪器?我翻开这本宣传册,几句广告语迅速映入我的眼帘,近红外光谱能够实现快速、无损、连续对待测样品成分进行分析,分析效率高、成本低、测试重现性好、样品测量一般勿需预处理, 由于可以通过光纤传输,还可以实现远程分析,光谱测量方便、便于实现在线分析,是典型的无损分析技术。看到此,我如获至宝、欣喜若狂,这不正是我长期在制药企业工作中需要解决的药品质量波动、收率控制这一难题的克星吗!我立刻按照说明书上的电话找到了济南金宏利公司的总经理邹振民,让他到我办公室来交流一下这款仪器的情况。通过交流更加坚定了我对近红外光谱解决制药过程中难题的信心,从此踏上了与近红外光谱事业相随相伴、共同进步的漫漫征程。

3.衣带渐宽终无悔

近红外光谱从理论上来讲用途很广,但其本身需要解决的问题太多了。光谱信号弱、谱带重叠严重、干扰因素多、行业认知度低、仪器昂贵、工程化费用高、行业标准及法规空白等一个个难关成了拦路虎!

事业的成功需要具备五个要素:人、财、物、信息和时间。我刚刚来到山东大学药学院,当时的处境是:没有仪器、没有经费、没有人、没有试验样品,更没有经验。但有两点给予我极大的信心:国外已经成功在应用,有成功的案例,我们只需克服困难;国内有人在做,但还没有进入应用,特别是在制药领域,还给我留下很大的发展空间。基于上述判断,我开始专注近红外光谱的学习和研究,调动和配置一切可用的信息与资源,执着前行!

当年9月我的研究生孙春晓入学了,这是我第一个人力资源,我提出了“师生共建、共创辉煌!”的理念和口号,我和孙春晓一起学习陆婉珍院士的《近红外光谱分析技术》(第一版),充分发挥学生们的学习优势,边学边讨论,共同理解,学到了近红外光谱技术要解决问题,需要把近红外光谱仪、化学计量学、行业知识紧密结合才能实现。同年,我还在山大药学院开设了“近红外光谱分析技术在制药领域的应用”研究生课程。从此开始,学生们就成了我重要的事业伙伴,前后有接近40名研究生和我共同进行近红外光谱的研究。

 
4.踏破铁鞋觅真经

信息是重要的资源。没有准确、充分的信息就不能正确的把握事业的方向和定位。学术会议无疑是一个信息汇聚的地方,特别是专业年会。

 
2008年11月,我带领研究生孙春晓参加了在长沙召开的“全国第二届近红外光谱学术会议”。这是我第一次参加近红外专业的学术会议,第一次见到操办本次大会的中南大学梁逸曾教授,他那种亲历亲为、热情周到给我留下深刻印象。俞汝勤院士用“霜叶红于二月花”为开端,介绍自己在近红外光谱建模的工作心得;陆婉珍院士指出了今后近红外光谱的发展方向;罗国安教授介绍了“中药生产过程在线近红外光谱分析及智能控制系统研制及应用”等。这些报告给予我丰富的信息、思路和方法的借鉴,更是学生们一个难得的校外课堂。此后我带领学生们参加了第三届、第四届、第五届和2016年第六届全国近红外光谱会议,每次参会的学生规模逐步扩大,被近红外光谱学会评价为铁杆会友。

受益于会议得到的启发,我还带领学生参加了第二届和第四届亚洲近红外光谱会议。在学会的组织下,我参加了2011年在南非开普敦召开的第15届国际近红外光谱年会,并注册为国际近红外光谱学会会员,参加了我国申办2015年国际近红外年会的活动过程。后来又带领我的学生参加了在法国蒙彼利埃举办的第16届和在巴西伊瓜苏举办的第17届近红外光谱国际会议。2013年1月,在仪器仪表学会朱险峰秘书长带领下参加了在美国马里兰召开IFPAC国际年会、参加了2015年9月在重庆召开的国际过程分析与控制中国区论坛的组织过程,参加了2015年在奥地利格拉茨举办的第四届欧洲过程分析与控制学术会议。通过这些会议,了解了近红外光谱在国内外的发展现状及未来发展的方向和趋势,通过交流消除了不少认识上的困惑和不足。近红外光谱的取经之路,远远超过了十万八千里!

 
5.一路欢歌结友情
 
近红外光谱也是我重要的事业与情谊的纽带。山大药学院聂磊老师曾经师从罗国安教授,由于近红外的缘故,我们经常在一起探讨问题、申报课题、指导学生,虽然在不同的教研室但几乎我们的每个学生、每个课题都是一起指导和一起完成的。

近红外光谱学会是对我的事业帮助最大的学会!2010年8月26日,我带领董芹、李连和王培3位学生参加了中国仪器仪表学会近红外光谱专业委员会在北京总后青塔招待所举办近红外光谱技术培训班。在培训班上,聆听了陆婉珍院士、严衍禄教授、袁洪福教授、梁逸曾教授、褚小立博士、杨辉华博士和冯艳春博士的授课。我还清楚的记得,褚小立博士在讲到矩阵数据的化学意义时反复强调“一行是一个样品,一列是一个波长”,此后我也每次给学生们这样讲。通过他们的授课,我和学生们系统的学习了近红外光谱的理论知识和应用实例,使我们团队对近红外的认识水平得到了大幅提升。在这次培训班上,我认识了刘慧颖秘书长,当时向她提出,希望能够加入近红外光谱学会,刘老师让我填了入会申请表,并鼓励我说“你进来怎么也得是个委员”,从此开始了我的近红外光谱学会之缘。在此后的历次培训班上,我都带领学生们参加,而且人数较多,这个培训班大大补充了我院这方面的不足。在后来的培训班上我陆续又聆听了胡昌勤教授、徐可欣教授、韩东海教授、杜一平教授、邵学广教授、闵顺耕教授、龚伟教授等。是他们指导我逐步加深了对近红外光谱的理解。

在参加学会的多次活动中,新朋友也越来越多,乔延江教授、吴海龙教授、潘涛教授、戴连魁教授、瞿海斌教授、姚建垣、马放均、唐海霞、周学秋、吴志生、肖雪等,在此不胜枚举。

近红外光谱学会是一个温暖的大家庭,院士、大咖、前辈们慈善和蔼,亲切的关怀着学会和年轻近红外人的成长。学会理事长袁洪福教授儒雅博学,各路英雄来自不同的领域和行业,每次会议和交流都以奉献干货为快,无私的奉献着自己的心得和绝活,使近红外光谱这一崭新的技术在中国得以快速发展。我的每一个进步和团队的每一步前进都得益于学会的支持,得益于同仁们的指导和启发。在近红外这个紧密的扭带连接下,我和我的团队不仅在事业上得到了发展,也和近红外朋友圈结下了深厚的友谊!

6.同进共赢事业兴

只有共赢,才能有好的合作。把我们的优势提供到别人需求的地方是共赢的基础。仪器供应商希望用我们对行业的影响力找到市场,也需要我们的实验室工作能够验证仪器的应用价值,这就给了我们团队免费借用仪器做实验的机会。布鲁克、赛默飞、济南金宏利、北京凯元盛世、杭州聚光科技、瑞士步琦等近红外仪器供应商都给于过我们无私的帮助和支持。

有了研究生,有了近红外仪器供应商做后盾,剩下的就需要找到经费和研究对象。2007年国家糖工程技术研究中心(以下简称糖中心)立项建设,为了迅速找到糖中心的科研方向,糖中心要求暂时没有科研项目的老师提交科研计划,经过评审的项目给予探索启动经费。我申报的近红外光谱在糖胺聚糖快速分析方法的建立这一课题得到糖中心资助3万元。在药学院王凤山院长的推荐下,我见到了枣庄赛诺康生化有限公司董事长丛义国。我给他介绍冷近红外光谱技术的特点,丛义国同意开展项目合作,提供所需肝素钠样品,并给与经费支持,当时我提出了2万元的经费需求,第一个合作项目就此诞生。

2008年肝素钠事件的发生,对于肝素钠质量的研究成为热点, 我所申报的“近红外光谱法用于肝素钠质量控制的技术研究”获得2009年山东省科技攻关项目资助金额20万元,这是我主持的第一个省级科研课题。通过上述课题的支持,研究生们生龙活虎的捕捉着近红外光谱的有效信息,建模水平得到了快速提升,并将研究结果发表,Determination of potency of heparin active pharmaceutical ingredient by near infrared reflectance spectroscopy, J. Pharm. Biomed. Anal., 2010, 51: 1060-1063.这也是我的第一篇SCI论文。像肝素钠这样的大分子糖胺聚糖类物质,很多性质的分析方法都很繁琐费时,随后我们又探索了肝素钠中杂质的快速鉴别、透明质酸分子量的测定、透明质酸溶液含量的测定,以及不同来源的硫酸软骨素的快速测定等分析模型的建立,发表了一系列这方面的文章,取得了几项发明专利。

在上述研究结果的基础上,我们团队利用近红外技术与企业合作,先后承担了国家科技重大专项项目“凝血因子类新产品开发及产业化关键技术研究”,国家重大科学仪器设备开发专项“光栅型近红外分析仪及其共用模型开发和应用”子课题“近红外光谱药品快速检测应用研究”,山东省重大创新药物产业化开发项目“国家中药新药参枝苓口服液产业化开发”,山东省自主创新成果转化重大专项“沃华心可舒片技术改造的研究”等课题研究。

通过上述课题研究,积累了丰富的人脉资源和社会资源,培养了几十名研究生和企业的专业人才,为许多产品的生产过程管理提供了新的思路和方法。同时我也通过这些工作于2013年获得博士学位,2015年被遴选为博士研究生导师。近红外光谱成为我与社会共赢的希望之光!

 
7.乘风破浪 再创辉煌

随着药品质量与疗效一致性评价、药品质量标准提升和药品生产工艺一致性核查等药品监管新规频出,药品生产过程管理手段和技术水平需要大幅提升,近红外光谱分析技术的应用迎来了发展的机遇期。我们的团队已经做好了准备,正在积极备战,一定要让近红外光谱技术成为保障患者安全、有效用药的强大技术武器,让近红外光谱成为人民健康的幸福之光!

要回复疑惑请先登录注册