科學(xué)儀器，被稱為科學(xué)家的“眼睛”，不僅是認(rèn)識未知世界的工具，也是科技創(chuàng)新的基礎(chǔ)和重要成果。

前不久，國產(chǎn)科學(xué)儀器應(yīng)用示范中心（材料化學(xué)）在我省成立。近日，江蘇還首次在國內(nèi)采用“揭榜掛帥”方式，推進(jìn)高校院所與企業(yè)加強(qiáng)國產(chǎn)科學(xué)儀器供需合作。

一系列新動作表明，我省正在自主研制國產(chǎn)科學(xué)儀器設(shè)備。面對高端科學(xué)儀器被“卡脖子”的局面，江蘇科研人員如何破局？《科技周刊》記者進(jìn)行多方探訪。

大國重器，方興未艾

科學(xué)儀器是創(chuàng)新實(shí)力的體現(xiàn)，在很大程度上決定著基礎(chǔ)研究和新技術(shù)、新產(chǎn)品開發(fā)的廣度與深度。因?yàn)椋湟脖环Q為“大國重器”。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，諾貝爾自然科學(xué)類獎項(xiàng)中，超過60%的物理學(xué)獎、70%以上的化學(xué)獎和約90%的生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎的研究成果，都是借助各種先進(jìn)儀器完成的。

近年來，江蘇作為國家重大科學(xué)儀器設(shè)備開發(fā)專項(xiàng)的首批試點(diǎn)省份之一，長期承擔(dān)為全國發(fā)展探路的使命。以項(xiàng)目實(shí)施為牽引，江蘇現(xiàn)已推動江蘇天瑞、昆山禾信質(zhì)譜、蘇大維格等多家企業(yè)獲得國家重大專項(xiàng)項(xiàng)目18項(xiàng)，項(xiàng)目總經(jīng)費(fèi)8.3億元，其中國家專項(xiàng)資金3.6億元，在科學(xué)儀器自主研發(fā)方面取得一定成效。

“但要清楚地看到，目前一些關(guān)鍵領(lǐng)域、重點(diǎn)行業(yè)、重大項(xiàng)目上，科學(xué)儀器仍然長期依賴進(jìn)口。”中國科學(xué)院院士張玉奎曾公開表示，由于科學(xué)儀器研發(fā)周期長、技術(shù)壁壘高，國產(chǎn)科學(xué)儀器自主研發(fā)相對滯后，我國科學(xué)研究高度依賴國外的科學(xué)儀器，成為一件“卡脖子”的難題。

據(jù)省大型科學(xué)儀器信息公示數(shù)據(jù)顯示，江蘇利用財(cái)政資金購置的50萬元以上大型科學(xué)儀器設(shè)備，近6800臺套來自于進(jìn)口，國產(chǎn)設(shè)備占比僅25%。“總體來講，江蘇科學(xué)儀器行業(yè)整體起步較晚、基礎(chǔ)薄弱，國產(chǎn)科學(xué)儀器主要集中在中低端市場，高端儀器研發(fā)面臨較大難題，大型科學(xué)儀器國產(chǎn)化率低。”江蘇省科技廳相關(guān)負(fù)責(zé)人坦言，科學(xué)儀器研發(fā)難度大、周期長，國產(chǎn)儀器在工藝、材料、系統(tǒng)、穩(wěn)定性、可靠性上與進(jìn)口儀器相比差距大，科學(xué)儀器研發(fā)從基礎(chǔ)理論到制造工藝再到上下游產(chǎn)業(yè)鏈，都有很長的路要走。”

國產(chǎn)替代，進(jìn)程加速

經(jīng)過數(shù)十年沉淀和積累，近年來我省一大批高端科學(xué)儀器裝備實(shí)現(xiàn)了自主研制。

作為科技創(chuàng)新的主力軍，高校一直在尋找促進(jìn)科學(xué)儀器的自主研發(fā)的破局之策。今年10月份，江蘇省科技資源統(tǒng)籌服務(wù)中心與南京理工大學(xué)成立國產(chǎn)科學(xué)儀器應(yīng)用示范中心（材料化學(xué)）。南京理工大學(xué)國有資產(chǎn)與實(shí)驗(yàn)室管理處處長薛素林介紹，南京理工大學(xué)現(xiàn)有儀器設(shè)備10萬余臺套，學(xué)校具有良好的國產(chǎn)儀器設(shè)備使用基礎(chǔ)，在50萬以上設(shè)備的存量資產(chǎn)中，國產(chǎn)設(shè)備占比45%。

記者了解到，南京理工大學(xué)也有多項(xiàng)國產(chǎn)自研科學(xué)儀器已投入使用。南京理工大學(xué)研發(fā)的多模態(tài)定量相位顯微鏡，是全球首臺“計(jì)算成像”顯微鏡商業(yè)化儀器，無需染色標(biāo)記，能夠記錄活細(xì)胞實(shí)時動態(tài)圖像與數(shù)據(jù)，并且采用小型化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。該成果在光學(xué)頂級期刊PhotoniX上發(fā)表首篇工程化文章，擁有獨(dú)立的自主知識產(chǎn)權(quán)，獲中國光學(xué)工程學(xué)會技術(shù)發(fā)明獎一等獎。學(xué)校分析測試中心研發(fā)的三維重構(gòu)透射電鏡樣品桿及納米針尖制樣系統(tǒng)，已開發(fā)了兩臺套商業(yè)化設(shè)備，包括360°傾轉(zhuǎn)全角度視野的三維重構(gòu)透射電鏡樣品桿和能將鐵杵“削”成納米針尖的全自動智能化制樣設(shè)備。相關(guān)成果發(fā)表在Nature Communications等國際知名期刊上，也獲得自主知識產(chǎn)權(quán)。

“我們將持續(xù)國產(chǎn)設(shè)備占比的數(shù)字?jǐn)U大。”薛素林說，如此次設(shè)立的材料化學(xué)類國產(chǎn)科學(xué)儀器應(yīng)用示范中心，學(xué)校積極與國產(chǎn)科學(xué)儀器企業(yè)開展合作，引進(jìn)江蘇鼎竑、國儀量子、廈門海恩邁等廠家的國產(chǎn)科學(xué)儀器。

高校之外的科研院所研發(fā)“戰(zhàn)線”上，科學(xué)儀器國產(chǎn)化也在一路奮進(jìn)。近日，2023年度中國儀器儀表學(xué)會科學(xué)技術(shù)獎頒獎活動在北京國家會議中心舉行。中國科學(xué)院蘇州醫(yī)工所作為第一完成單位、史國華研究員作為第一完成人申報的“超廣角單細(xì)胞分辨眼科光學(xué)成像技術(shù)與儀器”項(xiàng)目榮獲本年度中國儀器儀表學(xué)會技術(shù)發(fā)明一等獎。項(xiàng)目共同完成單位包括蘇州微清醫(yī)療器械有限公司、中國科學(xué)院光電技術(shù)研究所、中國標(biāo)準(zhǔn)化研究院。

“項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)歷經(jīng)十余年的關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)，在眼科光學(xué)成像方法、創(chuàng)新模型、先進(jìn)儀器方面實(shí)現(xiàn)了重大突破：發(fā)明了多通道、光譜成像的多模態(tài)共聚焦眼底掃描成像方法，將成像分辨率從 10μm 提升至 2μm，實(shí)現(xiàn)了視網(wǎng)膜最基本視覺單元“感光細(xì)胞”的活體高分辨率成像，從而在單細(xì)胞的分辨率尺度上，實(shí)現(xiàn)視網(wǎng)膜結(jié)構(gòu)信息、血氧含量與血流動力學(xué)等多參量信息的獲取，將長期以來國際公認(rèn)的視網(wǎng)膜血氧測量的管徑極限從 50μm 突破至 26μm，達(dá)到三級毛細(xì)血管的尺度，為從單細(xì)胞與微血管尺度的形態(tài)和功能信息，表征致盲疾病的發(fā)生與發(fā)展，提供了技術(shù)基礎(chǔ)。”史國華研究員介紹。

據(jù)介紹，該團(tuán)隊(duì)發(fā)明了共光路的超廣角、單細(xì)胞分辨的多模態(tài)共聚焦眼底掃描成像技術(shù)，研發(fā)出加入了視網(wǎng)膜單細(xì)胞分析模塊與微血管流場分析模塊的先進(jìn)眼科成像醫(yī)療儀器。該儀器先后通過了美國 FDA、歐盟 CE、中國 CFDA 的注冊認(rèn)證，單次成像視場達(dá)160°，光學(xué)分辨率最高5μm，相比于國際最先進(jìn)同類儀器的德國海德堡HRA產(chǎn)品，成像視場提高50%，分辨率提升1倍。儀器儀表學(xué)會鑒定組專家認(rèn)為：項(xiàng)目成果主要技術(shù)指標(biāo)達(dá)國際領(lǐng)先水平，使我國先于國際社會確立了視網(wǎng)膜單細(xì)胞與微血管分辨的疾病診斷體系。

揭榜掛帥，放心去闖

眾所周知，科學(xué)儀器開發(fā)周期長投入大，資金難題是第一道“攔路虎”。不久前，南京航空航天大學(xué)舉行2023年“揭榜掛帥”技術(shù)轉(zhuǎn)移品牌活動科學(xué)儀器專場，江蘇省首次在國內(nèi)采用“揭榜掛帥”方式，推進(jìn)高校院所與企業(yè)加強(qiáng)國產(chǎn)科學(xué)儀器供需合作。

該次活動圍繞生物醫(yī)藥、電子信息、先進(jìn)制造等領(lǐng)域，面向江蘇省征集發(fā)布高校院所和企業(yè)關(guān)于國產(chǎn)科學(xué)儀器研發(fā)需求和成果超60項(xiàng)。博睿康科技(常州)股份有限公司、蘇州紐邁分析儀器股份有限公司等進(jìn)行了需求路演，總意向投入金額近7000萬元。

博睿康科技(常州)股份有限公司拿出6000萬元，向全社會征集數(shù)字腦電圖機(jī)的相關(guān)技術(shù)。“我們希望借助智慧診療提升癲癇診療技術(shù)，比如癲癇術(shù)中腦功能區(qū)快速定位，建立癲癇腦電圖數(shù)據(jù)庫，研究智慧診療算法等。”該公司產(chǎn)品經(jīng)理齊越告訴記者。

為了解決科學(xué)儀器研發(fā)的資金難題，江蘇銀行在專場活動上發(fā)布了技術(shù)“交易貸”科技金融產(chǎn)品升級方案，尤其是重點(diǎn)推出服務(wù)于國產(chǎn)科學(xué)儀器的“儀器貸”產(chǎn)品，進(jìn)一步支持科學(xué)儀器國產(chǎn)化研發(fā)與應(yīng)用，推動科學(xué)儀器向社會開放共享，有效解決科學(xué)儀器研發(fā)企業(yè)資金需求。

“大批量生產(chǎn)工業(yè)檢測儀器對資金需求量比較大，我們非常希望得到信貸支持，助力研制準(zhǔn)確可靠的儀器產(chǎn)品。” 蘇州紐邁分析儀器股份有限公司目前正在擴(kuò)大工業(yè)檢測儀器產(chǎn)能，公司技術(shù)部經(jīng)理石志東對“儀器貸”充滿了期待。

與“揭榜掛帥”技術(shù)轉(zhuǎn)移品牌活動科學(xué)儀器專場活動發(fā)揮同樣效能的，是兩個“中心”的成立。在國產(chǎn)科學(xué)儀器應(yīng)用示范中心（材料化學(xué)）成立之前，由江蘇省科技資源統(tǒng)籌服務(wù)中心與中國藥科大學(xué)合辦的國產(chǎn)科學(xué)儀器試驗(yàn)驗(yàn)證中心（生物醫(yī)藥）先行成立。兩個中心各自承擔(dān)什么職能？

“國產(chǎn)科學(xué)儀器試驗(yàn)驗(yàn)證中心（生物醫(yī)藥），旨在打造集應(yīng)用、驗(yàn)證、研發(fā)、改進(jìn)及培訓(xùn)于一體的綜合性試驗(yàn)平臺，以驗(yàn)促研、以用促改，通過綜合性能檢驗(yàn)，推動關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)，提升國產(chǎn)科學(xué)儀器市場競爭力。”江蘇省科技資源統(tǒng)籌服務(wù)中心副主任孫興蓮介紹，中心推動高校院所、科研機(jī)構(gòu)和企業(yè)多方聯(lián)動建設(shè)，集技術(shù)試驗(yàn)、技術(shù)驗(yàn)證、技術(shù)研究和技術(shù)轉(zhuǎn)化為一身，促進(jìn)國產(chǎn)科學(xué)儀器迭代更新，提升性能指標(biāo)、可靠性和穩(wěn)定性。

南京理工大學(xué)副校長何勇表示，材料化學(xué)國產(chǎn)科學(xué)儀器應(yīng)用示范中心設(shè)立，將進(jìn)一步推動材料化學(xué)類科學(xué)儀器國產(chǎn)化的研發(fā)與推廣應(yīng)用，同時充分發(fā)揮江蘇省科技資源統(tǒng)籌服務(wù)平臺優(yōu)勢，匯聚政產(chǎn)學(xué)研協(xié)同創(chuàng)新合力，從整體上提升國產(chǎn)科學(xué)儀器質(zhì)量，助力關(guān)鍵科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域從“跟跑”“并跑”邁向“領(lǐng)跑”，推動材料化學(xué)類大型科學(xué)儀器的“進(jìn)口替代”。

國產(chǎn)科學(xué)儀器應(yīng)用示范工作如何開展，將采用怎樣的研發(fā)、合作新模式？“中心的國產(chǎn)設(shè)備將由對應(yīng)機(jī)組的專業(yè)老師開放運(yùn)行，一是與中心現(xiàn)有的進(jìn)口設(shè)備進(jìn)行驗(yàn)證比對，形成階段性使用報告，反饋設(shè)備廠商共同改進(jìn)提升，二是面向全校開放共享，通過降低測試費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)、保障機(jī)時等措施，鼓勵廣大師生使用國產(chǎn)儀器，轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)思維，以使用促提升。”薛素林補(bǔ)充道。

采寫 | 張宣 楊易臻

出品 | 新華日報全媒體科教新聞部