多个世界首创，我国在荧光相关光谱单分子技术领域取得领先——访中国科学院生物物理研究所研究员黄韶辉

荧光相关光谱（Fluorescence correlation spectroscopy，FCS）是一种对荧光强度随时间的规律性涨落进行自相关和交相关分析，从而对导致信号涨落的物理（自由扩散等）、化学（分子互作等）和光物理（单线态-三线态循环等）进行定量分析的荧光光谱技术。近年来，随着理论和仪器的不断发展，荧光相关光谱在生物学、医学、化学、材料学、光物理学、微纳科学等领域得到越来越广泛的应用。那么，如今我国荧光相关光谱技术发展到什么阶段了？与国外技术相比，我国的技术处在什么水平？带着这些问题，仪器信息网专门视频采访到了中国科学院生物物理研究所（以下简称中科院生物物理所）研究员黄韶辉。

黄韶辉：1998年获堪萨斯大学生物化学、细胞和分子生物学博士学位，1998-2001年在康乃尔大学应用和工程物理学院从事博士后研究，2002-2009年任麻省大学医学院研究助理教授，2009-2013年任宾夕法尼亚大学环境医学研究所研究员兼肺成像和形态学中心主任。 2014年以中科院“引进杰出技术人才”(技术百人）回国，任中科院生物物理研究所研究员、中国科学院大学岗位教授、博士生导师。历任美国国立卫生研究院、中国国家自然科学基金委、广东省公益研究和能力建设基金、粤港澳科技创新合作等科研项目负责人。

因缘际会，确定技术转化方向

黄韶辉博士在国外的科研工作一直开发荧光显微镜和荧光光谱学新方法和新技术以解决生物学研究的科学问题，期间对科研仪器产生了浓厚的兴趣。2014年借“中科院技术百人”的人才计划，黄韶辉回到了中科院生物物理所开始从事科研仪器的产业化工作。在谈到选择单分子荧光技术的原因时，他表示：“这是我在康奈尔做博士后时导师发明的一种技术——荧光相关光谱，通过研究荧光信号在时间上的相互关系来揭示荧光信号规律性变化背后的物理、化学和光物理过程。当时我觉得这个技术的应用非常广泛，因此借着回国的机会将它进行技术转化，使其应用于基础研究和药物研发领域。”

从技术走向产品，从产品走向市场

回国后为了真正将荧光相关光谱单分子技术从技术变成产品，从产品走向市场。黄韶辉用了三年的时间进行基础性工作，终于在2017年的广东中山成立了产业化公司——中科奥辉，随后实现了从技术到产品的蜕变。在这个过程中需要克服两个困难：一个是产品工程化，另一个是技术推广。“一个实验室技术并不是天然就可以成为一个产品，它需要进行工程优化，不断提高产品稳定性和可靠性；第二个是要让产品能够被客户所接受，这就需要做技术推广、示范应用等等一系列工作才能将产品推向市场。” 黄韶辉表示。

通过六年不断地努力，黄韶辉团队成功研发出全球首台小型化桌面式荧光相关光谱仪，相较于国外竞争对手蔡司、PicoQuant和ISS开发的基于荧光显微镜的FCS产品，它更适合在实验室桌面环境中使用，这也是该产品最主要的优势。

CorTector SX100 荧光相关光谱仪（点击查看）

应用领域既要广度又要深度

单分子荧光相关光谱仪的应用领域十分广泛，主要有两个方面：一个是基础科研领域，另一个是药物研发领域。“目前已发表相关学术论文超过13000篇，主要应用在基础科研领域，包括生物学、医学、化学、材料学和光物理学，因为它的特点就是研究荧光信号与时间的相互关系。荧光信号与时间能够发生相互关系的过程包括：物理过程，比如分子或纳米颗粒的自由扩散；化学过程，比如分子间相互作用；光物理过程，比如单线态-三线态循环。所以它的应用在基础领域的研究范围是非常广的。” 黄韶辉这样说，“接下来我们的应用领域是药物研发，因为所有的药物研发仪器，包括医疗器械最早的前身都是科研设备，是科学家为了解决一个特定的科学问题而研制出来的。”

在谈到未来发展路径时，黄韶辉表示，公司发展的下一个目标是与大型药企合作，将荧光相关光谱单分子技术用于药物筛选。未来将单分子荧光技术转化为一个超灵敏的医疗检测设备，比如说阿尔兹海默症疾病标记物的超灵敏检测。

拓展领先客户群体，展现国产高端科研仪器价值

黄韶辉认为，从2017年产业化到如今，最重要的是思维的转变。“在做产业化工作之前，我一直是科学家，从事了20多年的基础研究，最近这6年多给我一个主要体验就是真正把我从一个科学家的思维转变到一个经营产品、经营公司的思维。”

与此同时，经过六年多的发展，黄韶辉团队的产品价格呈现稳步上升的趋势，“我们做的是一个高端光学仪器，我们第一代产品的终端客户价是120万，第二代产品的终端客户价发展到了150万，去年我们第三代产品的终端客户价已经达到了180万。”黄韶辉介绍说。

不仅如此，优质的客户群体也是这些年黄韶辉团队实现技术产业化的重要指标，是国产高端仪器价值的最好展现。黄韶辉说：“不管是国内还是国外，我们都发展了排在全世界研究领域前十的用户群体，比如说我们的首批客户，前四个客户都是国外知名用户：美国国立卫生研究院、阿斯利康制药公司、加州大学旧金山分校、麻省大学医学院。疫情发生后，我们把焦点聚焦到国内，目前的客户包括清华大学、北京大学、中国科学技术大学、复旦大学、浙江大学医学院、澳门大学和中科院的很多院所，这些也是可以排到国内大学或者研究所前十位的学术机构。”

为了改变大家对国产仪器价格低、技术落后的刻板印象，黄韶辉团队以持有“世界上最先进单分子荧光技术”的姿态进入市场，与世界领先企业展开竞争。用户群体从国外企业到国外领先科研机构，再到国内领先科研机构，展现出了国产高端科研仪器的价值。

国产替代要有，持续创新也要有

目前，荧光相关光谱单分子技术属于世界先进技术，黄韶辉团队通过这项技术研制了世界首款桌面式荧光相关光谱单分子分析仪。黄韶辉表示：“我们确实做了全世界第一个基于溶液样品的桌面式单分子荧光商业科研仪器，经过了科技部下属机构的查新认证。所以我觉得科研仪器除了要实现国产替代，也要在创新性领域做出贡献。”

发展国产科学仪器，“观念”和“政策”两手都要抓

如何更好的发展国产科学仪器，黄韶辉表示最重要的是“给机会”：“对于一个产品来说需要有广泛的用户来不断的使用并提出各种改进意见，只有在使用过程中才能真正做出好仪器。”第二点则是要有一些政策上的支持，要将政策支持落到实处。

随着人们对国产化科学仪器关注度的增加，未来将有越来越多的国产企业出现在大家的视野中。国产科学仪器企业的发展，需要企业家的情怀、技术的创新、用户的支持、政策的落实，缺一不可。国产科学仪器行业未来的发展让我们拭目以待！

完整访谈视频如下

关于中科奥辉：中科奥辉响应国家规划发展智能制造和健康医药战略新兴产业的政策引导，成立于粤港澳大湾区几何中心---中山翠亨新区，依托中科院生物物理研究所黄韶辉博士(中科院“引进杰出技术人才”)团队的核心技术和唐山启奥科技股份有限公司的资金、技术、管理和销售资源，致力于成为掌握核心硬科技的国际一流高端精密仪器智能制造公司。公司自主研发的全球首创桌面式荧光相关光谱单分子分析仪CorTectorTM SX100，2018、2020年连续获广东省高新技术产品认定，并在2019年入选中科院首批国产仪器推荐目录。公司以现有研究技术和公共服务平台为基础，为高校研究院及其他创新企业提供服务业务，包括显微成像与光谱整合系统搭建、分析测试服务、医疗器械产品委托生产与注册及医疗器械及科研设备研发制造公共服务四大服务板块。