反应量热器

梅特勒－托利多公司将于2012年5月23-25日在梅特勒托利多上海公司(上海市徐汇区桂平路589号)举行2012 梅特勒托利多 RC1反应量热器用户培训。本次培训会议的内容包括： 培训内容 主题1 化工工艺热安全的基础知识主题2 化工工艺热危险性的评估、案例分析主题3 RC1e反应量热器在工艺过程安全评估和放大的应用主题4 RC1e结合PAT技术进行工艺开发和优化主题5 RC1e量热器上机操作主题6 应用和操作问题解答 培训讲师Steve Czapko &ndash 梅特勒托利多RC1e高级技术应用顾问。Steve从1985开始参与RC1反应量热器的基础培训，并负责英国反应量热器市场和支持工作。2007年成为RC1的高级技术应用顾问，是反应量热、过程安全和工艺放大的专家，同时负责欧洲各国技术应用团队，对应用RC1e进行化工工艺安全评估和工艺放大有丰富的经验。 陈网桦 - 南京理工大学教授，全国高等学校安全工程教学指导委员会学科建设分委员会委员；中国兵工学会爆炸与安全专业委员会副主任委员；工业与信息化部安全生产专家组综合组成员；中国安全生产协会安全评价工作委员会专家组成员；江苏省安全生产专家组成员；《中国安全科学学报》编委。主要研究领域为化工工艺热危险性分析与控制、爆炸与安全防护、安全评价技术,RC1e反应量热器的资深用户。 点击这里，参加会议 时间和地点-时间：2012年5月23-25日（5月22日全天报到）-地点：梅特勒托利多上海公司培训教室和实验室（上海市徐汇区桂平路589号） 参会费用-单人代表 1000元/人；三人以上打7折 -培训费用包括中、晚餐费、培训资料，住宿自理 -如果您有任何培训会的相关问题，会务组恭候您的垂询。 会务组联系方式万欢 先生；电话：15921517893Email：David.wan@mt.com 刘慧敏 女士；电话：18616778997Email：Selina.liu@mt.com梅特勒托利多 自动化化学部上海市桂平路589号 200233 http://www.mt.com/autochem 期待着您的参与。 此致敬礼 梅特勒托利多 自动化化学仪器部

在线研讨会详细内容放热反应的安全放大 放热反应的安全放大是保证中试车间和工业生产安全的一个关键步骤。如果对放大要求没有进行彻底的调查，开发和生产团队就会面临放热反应失控的危险局面。另一方面，在放大过程中的不确定因素会导致过程&lsquo 太安全&rsquo ，例如远远偏离最佳的可能反应速度。那些条件会导致批次产量的极大损失，生产时间远大于需求值。热转化系数、表面积和工厂中实际冷却能力限制了通过生产规模的反应釜壁的热流。放大的目标是在低于通过反应釜壁的最大可能热流情况下，保持反应釜的放热可控。既然这样，生产反应釜的反应温度在整个反应过程中将保持可控。本次研讨会我们会展示一些保证放热反应达到安全放大条件的巧妙方法。 在大约30分钟的在线研讨会中，将同您展开进一步的分析和讨论。 在线研讨会 日期/时间 放热反应的安全放大，2009年3月25日，北京时间上午10点 放热反应的安全放大，2009年3月25日，北京时间下午3点 更多信息：反应量热器技术 点击这里：注册参与在线研讨会咨询热线：4008 878 788 本活动最终解释权归梅特勒托利多所有

自2021年1-6月，中国政府采购网陆续发布了热分析及热物性仪器的中标数据。仪器类型涵盖了热重分析仪、差示扫描量热仪、同步热分析仪、热机械分析仪、导热仪、热膨胀仪、熔点仪和量热仪等。仪器品牌方面，进口品牌出现了TA、耐驰、梅特勒-托利多、珀金埃尔默、塞塔拉姆、林赛斯、岛津、理学、Rubolab、费尔伯恩、瑞士步琦、马尔文等的身影；国产品牌中，则出现仰仪科技、卓光仪器；总体来看进口仪器中标情况优于国产；采购需求中，热重分析仪、差示扫描量热仪以及同步热分析仪产品中，出现部分高温、高压产品的购买需求；仪器价格方面，热重分析仪和量热仪均有出现单台套价格超过200万，综合热分析仪、导热仪、热分析联用仪单台套价格最高超100万，高压产品单台套价格均在200万上下；采购数量上，各采购单位采购每类型仪器一般为1台套。仪器信息网热分析板块品类先锋（截至2021.8.20）仪器专场（点击查看相应专场）品类先锋（点击查看相应品类先锋仪器）热重分析仪/热天平（TGA）耐驰差示扫描量热仪(DSC/DTA)菁仪北京恒久同步热分析仪（STA）耐驰日立分析仪器热分析联用仪理学耐驰热机械分析仪塞塔拉姆日立分析仪器热膨胀仪TA仪器导热仪TA仪器耐驰熔点仪仪电物光量热仪三德PARR值得注意的是，在单一来源采购公告中，大连理工大学有两款仪器进行了单一来源采购，理由基本归纳为经调研国内外仪器无法满足技术需求，故只能进行单一来源采购。1. 大连理工大学单一来源采购Rubolab的RuboSORP-TGA MP-SHT型号高压热重分析仪 Rubolab 磁悬浮天平超高温超高压热重分析仪公告中提到的单一来源采购理由：“大连理工大学煤化工研究设计所长期从事煤炭及生物质、固体废弃物等的高效清洁利用技术，在煤炭分质转化、煤焦油的深加工和生物质及工业固废的合理利用等方面开展基础和应用研究，以解决能源转化、环境保护过程中的关键工艺和材料等科学和技术问题。目前正在牵头承担国家重点研发计划项目“低变质煤直接转化制高品质液体燃料和化学品的基础研究”和“煤与生物质共热解过程中的交互作用及机制研究”等多项国家自然科学基金项目。项目研究内容是测定煤及生物质等固体燃料在不同反应气氛、不同压力条件下随温度变化过程重量的变化，从而认识固体燃料中不同组分的反应特性，为煤炭分质转化、生物质及工业固废的合理利用等工艺技术的研究与开发提供技术支撑。目前实验室有常压热天平，无法满足高压和还原性气氛下的反应要求。本项目拟通过构建高压、高温质量监测系统，对物质的热解及气化、石油裂化、催化剂活化、腐蚀和活性等特征进行研究，因此实验环境包括高温、高压、氧化性和还原性气氛及水蒸气条件等。目前国内外市场上的高温高压热重分析仪中，部分产品只适合氧化性气氛，无法在还原性气氛（如氢气）和水蒸气条件下运行，而加氢及水汽重整是拟开展研究的重要内容，因此无法满足本项目技术需求。德国儒亚的产品是带有磁悬浮天平、加样电梯辅助系统、高压冷壁反应器、电加热炉和GDU 全自动高压动态气体蒸汽引入和压力控制系统以及质谱接口，允许的温度/压力为：1500℃@50 bar。实验的气氛允许接入不同的气体或者气体的混合气，可以测试所有有机和无机气体，包括腐蚀性气体和蒸汽能满足本项目的技术要求。因此，只能采用单一来源采购方式进行采购。”2. 大连理工大学欲单一来源采购梅特勒-托利多的RC1mxTM全自动实验室反应量热器 梅特勒-托利多 全自动实验室反应量热仪 RC1mx公告中提到的单一来源采购理由：“大连理工大学化工学院H502实验室拟开展化工热安全方面的研究，采用实验与理论分析的方法，主要围绕典型化工介质和反应工艺（聚合反应、热分解反应、过氧化反应）热安全特性，对不同工况下的聚合反应、热分解反应、过氧化反应等化工工艺的失控过程进行研究，考察冷却温度、搅拌速率、加料速率、自催化速率对反应过程的影响，分析反应体系压力温度变化，提出合理的反应失控判据。基于以上基础开展化学反应失控抑制与泄放技术研究，优化泄放位置，开发新型高效的淬灭剂和快速响应的喷料装置，建立安全泄放压力预测模型和泄放面积计算方法。基于该项目研究内容，需采购全自动合成反应量热仪。项目研究围绕的反应工艺常伴有高温、高压及多组分复杂工况，同时研究需对进料速率、搅拌速率、冷却温度进行精准控制，进而对反应失控系统温升、最高温度、最大压力、最大温升速率、最大升压速率进行精确快速测量。因此，购置的全自动反应量热仪的最高温度需达到300℃左右（乙烯聚合反应最高温度），并具备提供低温反应环境的能力，最大压力应不低于20个大气压（低压法合成聚乙烯的最大压力），控温速率迟滞性要小。经调研，国内部分全自动反应量热仪的最高温度为200℃左右，无法达到300℃，同时控温采用外置加热/冷却装置，存在控温缓滞。某全自动反应量热仪校准加热器功率较大易产生热点，影响反应体系和原有的实际工艺条件。国外部分全自动反应量热仪的最高温度为200℃左右，无法达到300℃，且设备的最大压力为常压，无法进行压力较高的实验。且采用外置加热/冷却装置进行控温，存在控温滞缓，校准加热器功率较大易产生热点。而梅特勒-托利多国际贸易（上海）有限公司的RC1mxTM全自动实验室反应量热器温度范围为-70-300℃，最大压力可达100bar，采用内置快速冷热硅油混合控温可实现没有缓滞的快速冷却及加热，校准加热器功率25W（选配5W）不容易产生影响反应体系的热点。因此，只有梅特勒-托利多国际贸易（上海）有限公司的RC1mxTM全自动实验室反应量热器能够满足本项目温度、压力、控温等技术要求的需要，只能采用单一来源采购方式进行采购。”2021年上半年新品速递日立高新技术推出NEXTADSC系列热分析仪，用于先进材料开发和质量控制2021年1月19日，英国牛津—日立高新技术分析科学公司(Hitachi High Tech Analytical Science Corporation)（日立高新技术全资子公司，从事分析和测量仪器的制造和销售），推出了用于先进材料开发和产品质量控制的新型差示扫描量热仪——NEXTA DSC。作为日立高新技术高级热分析仪系列的最新产品，NEXTA DSC为实验室和制造商两者都提供了一种新的选择，可以进行最详细和彻底的DSC分析。详见《日立高新技术推出NEXTADSC系列热分析仪，用于先进材料开发和质量控制》

在全自动实验室反应器（ALR）的精确控制下，原位在线分析系统可以对聚合反应进行很好的监测。许多聚合反应都是在高温和/或压力下进行，有些聚合反应对氧极其敏感，有些则涉及有害试剂的使用。所有这些因素采用离线取样都存在问题，更不用说在取样中还可能引入其他杂质。 用实时在线反应分析系统ReactIR™ 对聚合反应进行监测，对于确定反应动力学、控制和监测聚合度（消除胶化批次）、消除与离线取样相关的安全问题存在极高价值。全自动实验室反应器能够精确地控制反应温度，即使是剧烈放热的聚合反应过程，实现高度重复的批次生产。梅特勒－托利多的全自动实验室反应器还提供反应热、传热性能、反应速率以及动力学方面的信息，所有这些都可用于反应的设计和安全放大。精确的反应控制和实时在线原位监测也提供了反应变量和产品的质量以及性能之间的关系。均相和非均相聚合都已经进行了研究。 这次研讨会的重点是在线反应分析系统ReactIR™ 和全自动实验室反应器技术在聚合过程中进行成功开发的案例。 聚合反应优化与控制在线研讨会的主持人是梅特勒－托利多技术应用顾问黄莎华博士，她拥有丰富的反应器技术和化学反应知识。在大约30分钟的在线研讨会中，将同您展开进一步的分析和讨论。点击这里填写在线反馈在线研讨会 日期/时间 聚合反应的优化与控制，2009年7月29日，北京时间上午10点 聚合反应的优化与控制，2009年7月29日，北京时间下午3点 反应量热器技术实时在线反应分析系统ReactIR™ 梅特勒托利多对所有市场活动拥有最终解释权。

由全国医药市场协会主办、梅特勒托利多中国协办的2011年&ldquo 药品质量源于设计（QbD）&rdquo 专题研讨会在上海圆满得落下了帷幕。此次研讨会以&ldquo 质量源于设计（QbD）&rdquo 为主题来探讨中国药品质量的前景。我国新颁布的GMP法规也引入了QbD的理念，强调了与药品注册、上市制度的有效衔接。 梅特勒托利多自动化化学部的技术应用顾问郑乾女士在会议期间就如何应用创新的PAT工具加快药物工艺研发和放大生产展开了演讲，并引起了现场观众的热烈讨论。同时，梅特勒托利多独家展示了其为制药行业用户夺身定制的实验室解决方案，为促进更快地开发高重复性的工艺过程，从而生产更优质的化学和生物制药产品。为加速化学研究与开发提供的解决方案涉及：过程分析技术（PAT）工具 &mdash &mdash 实时在线颗粒分析技术FBRM 和 PVM、实时在线反应分析技术 ReactIRTM反应量热系统、RC1eTM以及具有强大分析功能的 iC 软件。 - FBRM 和PVM 是实时原位颗粒分析技术的国际领先者，能在原位工艺条件下测量颗粒粒径、粒数、形状等信息，帮助人们将颗粒的相关信息同工艺参数和产品质量相关联，从而进行工艺放大和优化。 - ReactIRTM实时原位监测化学反应，帮助科学家从反应中获得最大量的信息。通过iCIRTM软件，即使是非专业人员也能了解主要反应组分的关键信息，从而对反应全面了解，并为改进化学工艺的质量和可重复性采取相应的措施。 - RC1eTM反应量热器是常压和压力条件下以立升级规模操作工艺过程安全开发的黄金标准。多种多样的配备，包括热流量热和实时量热的RTCalTM，使工程师们可以快速地设计出经济、可靠、安全的工艺过程。 此外，代表着行业最新技术的瑞宁Rainin E4 XLS系列电动移液器也在会议休息期间得到许多用户的关注。E4 XLS采用16位彩色大屏幕、精确地全功能操控感与旋转地导航菜单，可使选项与设置之间转换极为快色与高度直观，这些对移液器的操作方式产生历史性的变革。与市场上其他任何电动移液器相比，此款移液器具有更多特点与功能，简单易用也是用户的最大体验。 想了解更多关于梅特勒托利多的信息，请访问：www.mt.com

尊敬的先生/女士：近年来，中国工业规模化学合成的范围和数量正与日剧增，因此工业和工艺过程的安全性引起了人们的高度重视。为了提高化学工程师、工艺工程师和安全从业人员等对化工工艺安全的认识，国内已经初步开展了有关的培训。目前，在学院的课程设置中，也开始开设化工工艺热安全相关的课程。2008年，由中国石化安全工程研究院、南京理工大学和梅特勒托利多公司共同举办的安全论坛(青岛)，吸引了70多名国内外学者以及安全实验室的技术人员参加这次论坛。2010年，由南京理工大学、青岛化学品安全控制国家重点实验室和梅特勒托利多公司共同举办的2010安全论坛（南京），共有150多名国内外学者以及安全实验室的技术人员参加了这次论坛，他们与来自瑞士、印度、英国和美国的专家们就工艺安全性进行了交流，并得到了很多收获。鉴于大家对前两届安全论坛的反馈非常满意，我们拟将在2013年5月30 - 6月1日与南京理工大学，天津大学和青岛化学品安全控制国家重点实验室在南京联合举办第三届安全论坛&mdash &mdash 2013南京安全论坛。欢迎您的加入！报名地址: http://cn.mt.com/cn/zh/home/events/seminars/CN_AC_seminar_security_forum_Nanjing_2013.html 会议主题：&ldquo 化工工艺的本质安全与设计&rdquo 主要议题：化工工艺安全的内涵及意义化学物质燃爆危险性评估化学物质的热稳定性及危险性评估化学反应的热风险分析与控制化工工艺的安全放大RC1反应量热器在安全评估中的应用工艺危害分析与变更管理危险和可操作性分析（HAZOP） 简要日程：日期会议议程5月29日（星期三）报道注册（全天）5月30日（星期四）大会报告5月31日（星期五）大会报告6月1日（星期六）参观，旅游特邀嘉宾：Steve Czapko 梅特勒托利多 RC1e高级技术应用顾问。Jean-michel Dien 瑞士工业过程安全研究所 过程安全专家。Sven Wagner 瑞士工业过程安全研究所 过程安全专家。Simon Laung 美国百时美施贵宝制药有限公司 工艺安全研究员。Vijay Bhujle intertek 印度专家服务公司 工艺安全顾问。Thierry Meyer 瑞士洛桑联邦理工学院化学与物理安全系主任 教授 博导。陈网桦 南京理工大学安全工程系 教授 博导。卫宏远 天津大学化工学院 教授 博导。谢传欣 化学品安全控制国家重点实验室 副主任。赵劲松 清华大学化学工程系 教授 博导。顾 虹 上海凯慧医药有限公司运营副总裁。李保军 赢创德固赛大中华区工艺安全负责人。 会议费用：国内代表 ：1800元 学生 ：1200元 国外代表： 300美元 （其中包括会议的资料、会场、参观等费用）会议地点：中国南京钟山宾馆地址：中国· 南京· 玄武区中山东路307号会务组联系方式：徐敏 女士 万欢 先生电话：18321389609 电话：18602141556021-64850435*1100 Email：david.wan@mt.com；Email：min1.xu@mt.com； 刘慧敏 博士电话：18616778997Email：selina.liu@mt.com；

近年来，中国工业规模化学合成的范围和数量正与日剧增，因此工业和工艺过程的安全性引起了人们的高度重视。为了提高化学工程师、工艺工程师和安全从业人员等对化工工艺安全的认识，国内已经初步开展了有关的培训。目前，在学院的课程设置中，也开始开设化工工艺热安全相关的课程。马上报名，参加会议时间：2013年5月30日 - 2013年6月1日地点：中国&bull 南京&bull 玄武区卫岗童卫路20号 南京翰苑宾馆2008年，由中国石化安全工程研究院、南京理工大学和梅特勒托利多公司共同举办的安全论坛(青岛)，吸引了70多名国内外学者以及安全实验室的技术人员参加这次论坛。2010年，由南京理工大学、青岛化学品安全控制国家重点实验室和梅特勒托利多公司共同举办的2010安全论坛（南京），共有150多名国内外学者以及安全实验室的技术人员参加了这次论坛，他们与来自瑞士、印度、英国和美国的专家们就工艺安全性进行了交流，并得到了很多收获。鉴于大家对前两届安全论坛的反馈非常满意，我们拟将在2013年5月30 - 6月1日与南京理工大学，天津大学和青岛化学品安全控制国家重点实验室在南京联合举办第三届安全论坛&mdash &mdash 2013南京安全论坛。欢迎您的加入！会议主题化工工艺的本质安全与设计主要议题化工工艺安全的内涵及意义化学物质燃爆危险性评估化学物质的热稳定性及危险性评估化学反应的热风险分析与控制化工工艺的安全放大RC1反应量热器在安全评估中的应用工艺危害分析与变更管理危险和可操作性分析（HAZOP）简要日程5月29日（星期三）报道注册（全天）5月30日（星期四）大会报告5月31日（星期五）大会报告6月1日（星期六）参观，旅游特邀嘉宾 陈网桦 南京理工大学安全工程系博士生导师 教授Thierry Meyer 瑞士洛桑联邦理工学院化学与物理安全系主任 教授卫宏远 天津大学化工学院博士生导师 教授谢传欣 化学品安全控制国家重点实验室主任 博士赵劲松 清华大学化学工程系博士生导师 教授Sven Wagner 瑞士工业过程安全研究所过程安全专家 博士Simon Leung 美国百时美施贵宝制药有限公司高级首席科学家 博士顾虹 上海凯慧医药有限公司运营副总裁 博士李宝军 赢创大中华区工艺安全经理Vijay Bhujle intertek 印度专家服务公司前总裁、工艺安全顾问 博士Steve Czapko 梅特勒托利多RC1e高级技术应用顾问 会议费用国内代表 ：1800元 学生 ：1200元 国外代表： 300美元 （其中包括会议的资料、会场、参观等费用。）提前汇款：开户银行：广发银行北京亚运村支行户名：北京中联天鸿化工信息中心账号：137031516010023687（汇款请注明：发票抬头 + 姓名参加2013南京安全论坛） 会务组联系方式徐敏 女士电话：18321389609021-64850435*1100 Email：min1.xu@mt.com； 万欢 先生电话：18602141556Email：david.wan@mt.com； 刘慧敏 博士电话：18616778997Email：selina.liu@mt.com； 更多信息，请访问梅特勒托利多官网：www.mt.com

2021 梅特勒托利多热分析技术交流会浙江 杭州邀请函3 30杭州和达希尔顿逸林酒店天气晴 会议简介 梅特勒托利多热分析诚邀您参加热分析技术交流会--杭州站，届时将围绕热分析技术--从基础测试至前沿应用，开展一系列干货分享，以强化实际操作，开创应用新态势：最新热分析前沿话题：Flash DSC&联用技术创新应用热分析技术助力药物研究热分析技术如何为化工安全保驾护航贴近实际应用，点亮您的测试与应用技能：DSC及TGA 产品应用DSC测试技巧与曲线解析...除此之外，本次交流会还邀请到西湖大学聂颖老师到现场和大家分享热分析实践心得。“于实践中出真知”，更多精彩话题等您来现场解锁~ 会议流程 讲师介绍聂颖 博士西湖大学就职于西湖大学物质科学公共实验平台，工学博士。2018年博士毕业于哈尔滨工业大学，入职西湖大学以来，筹建性能测试实验室，主要从事热分析、力学分析、吸附技术与相关交叉应用设备的技术支撑服务工作及实验室高效运行管理。石福志 博士 浙沪区域销售主管梅特勒托利多热分析仪器部东华大学材料学院工程硕士及博士，并于上海交通大学及宝钢集团中央研究院从事博士后研究。于2015年加入梅特勒托利多从事热分析相关工作，深入了解热分析在各行业领域的应用，具有丰富的热分析仪器使用和行业应用经验。黄子龙 技术主管梅特勒托利多热分析仪器部东华大学材料学硕士具有丰富的热分析仪器原理、结构及应用经验，并熟悉各类热分析仪器的性能、故障分析、维护保养及样品测试经验，深入了解热分析在各行业领域的应用及产品特性。李雄 博士，技术专家梅特勒托利多热分析仪器部东华大学博士，曾赴马德里康普顿斯大学进行为期一年的国家公派留学，具有丰富的热分析仪器和样品测试经验，对热分析在各行业领域的应用积累了丰富的经验。邓忠好 技术专家梅特勒托利多自动化化学部毕业于东南大学，曾任职上海合全药物研发有限公司工艺研发部，拥有丰富的工艺优化和放大经验。现负责全自动反应量热器的技术应用支持工作，以及协助用户使用RC1进行反应风险评估工作。 大会概况 【时间】2021年3月30日【地点】杭州和达希尔顿逸林酒店 杭州钱塘新区金沙大道 600 号 【主题】热分析交流大会【规模】200人【电话】 Jessica Huang 黄女士 18861117062会议厅位置本次会议为免费，提供午餐和茶歇；欢迎各位热分析专家及应用人员参与！人潮汹涌，期待遇见您~赶快扫描下方二维码报名吧~扫描二维码关注我们，了解更多

GE医疗有限公司(Chalfont，英格兰圣吉尔斯)已将MicroCal股份有限公司(北安普顿，马萨诸塞州)收购，后者是一家有30年历史的专注于生命科学热分析的仪器公司，不过具体收购金额不详。此次收购扩大了GE医疗的在分子相互作用领域的产品线，为其在药物、生物医学和生命科学方面的客户提供相关产品，这次收购是对2006年购买Biacore仪器的补充 (见Instrumenta 23 (7) 3)。该公司称，以上做法“可为科学家提供贯穿于药物发现进程中多个阶段的详细信息，能减少潜在的后期药物筛选失败”。GE医疗生命科学部总裁兼首席执行官Peter Ehrenheim 形容MicroCal是“一个伟大的战略配备”，他也期望GE医疗在蛋白质科学的专长与MicroCal团队的联合能推动新技术的发展.　　MicroCal在美国马萨诸塞州北安普顿的工厂将发展成一个优秀的微热分析中心。“GE医疗的资源和更大的GE集团将使我们能够明显扩大范围，共同发展新技术、新产品和新应用，这将帮助科学家们加深了解分子间的相互作用”，MicroCal首席执行官Richard Brown如此评论。MicroCal公司成立于1978年，在生命科学应用上集中于超灵敏等温滴定量热器和差示扫描量热器，曾几何时，这些技术几乎完全由聚合物科学家使用。自1999年以来，Riverside Partners投资公司(波士顿，马萨诸塞州)控制了该公司的多数股权。《Instrumenta》估计MicroCal的年收入为700万美元。　　通过这次收购，GE医疗将加入与Waters子公司TA仪器、珀金埃尔默、梅特勒-托利多以及其他一系列试图分享热分析市场份额公司的竞争，竞争焦点在其中的缝隙市场，生命科学应用正成为他们持续增长的兴趣。

p　　strong仪器信息网讯/strong 仪器信息网近期开通了a href="https://www.instrument.com.cn/zt/thermalanalysiskinetics" target="_self"热分析动力学专题/a，邀请到了耐驰公司技术总监徐梁。span徐梁/span在热分析领域积累了十余年丰富的理论与实践经验，是行业内资深的热分析应用专家。谈及热分析动力学，徐梁重点介绍了热分析动力学中的级数反应与自催化反应，并以环氧树脂的热固化为例，讲解了如何进行机理函数的判断与选择。/ppstrongspan　　/span一、热分析动力学概述/strong/pp　　化学动力学是近代物理化学的一门重要分支，它对实践中千变万化的各类化学反应，从反应速率和反应机理角度进行抽象研究，涉及的重要变量有时间、温度、浓度、压强、催化剂、溶剂等。/pp　　热分析动力学是对化学动力学的一种简化，它与DSC、TGA为代表的热分析技术结合紧密，将热分析测试手段中不常涉及、或很难研究的一些因子作了简化或合并，从而将反应速率仅仅表示为时间、温度与转化率三个变量的函数。其基本方程的微分形式为：/pp style="text-align: center "img style="max-width:100% max-height:100% " src="https://img1.17img.cn/17img/images/201907/uepic/dd7f9617-c2d7-47ae-9376-949a1b125dda.jpg" title="001.png" alt="001.png"//pp　　这一方程用来唯象地描述如下表观反应：/pp style="text-align: center "img style="max-width:100% max-height:100% " src="https://img1.17img.cn/17img/images/201907/uepic/eba5cdc2-8760-4634-8422-c89a42750712.jpg" title="002.png" alt="002.png"//pp　　在这里，t为时间，T为温度，α为归一化转化率。dα/dt(后文有时简写成img style="max-width:100% max-height:100% " src="https://img1.17img.cn/17img/images/201907/uepic/ede44961-202a-424f-9b38-08d5aea09178.jpg" title="003.png" alt="003.png"/span style="font-size:14px font-family:' Times New Roman' ,' serif' " /span)则为转化率随时间的变化率，在经典热分析动力学的范畴内，它仅取决于以下两项：/ppspan　　strongk(T)/strong/span：速率常数项，表征反应速率与温度的相关性。一般使用阿伦尼乌斯方程的形式：/pp style="text-align: center "img style="max-width:100% max-height:100% " src="https://img1.17img.cn/17img/images/201907/uepic/73089899-f1c3-4dd4-a393-c110ee6b5e1d.jpg" title="78-3.png" alt="78-3.png"//pp　　其中Ea是表观活化能，常用单位kJ/mol。从物理化学角度这一项与反应的激活能位垒有关，在现象层面则与反应速率随温度而变的特性直接相关。活化能越高，改变反应温度对速率的影响越大。A则为指前因子，又称频率因子，是一个直接的正比系数。R为气体常数，R=8.314 J/(mol*K)。/pp　　strongf(spanα)/span/strong：机理函数项。表征反应速率与转化率的相关性，可视为对反应机理的数学描述。这一项最为灵活多变，有形形色色的机理函数用来描述不同的反应机理，常见的有级数反应、自催化反应、相边界反应、成核生长反应、扩散障碍反应等大的类别，每一类别包含多个不同的机理函数，用于细化对不同反应的描述。/pp　　至于化学动力学中的其他变量，或被略去(如绝大多数热分析测试在常压下进行，因此压强因子被略去)，或被归一化处理(如浓度的相对变化被归一化处理为转化率，见后文)，或被简并到正比项A(例如分子摩尔浓度、体系粘度、分子截面积等其它影响分子碰撞几率的因素)、指数项Ea(由此Ea被称为“表观活化能”而与真正物化意义上的激活能有一定差异)、甚至机理函数(例如反应界面的几何特性)之中。/pp　　由上分析可见，热分析动力学本质上是一种唯象科学，它仅用于对千变万化的热分析数据进行数学层面的抽象与处理，例如对于常见的TGA测试数据，由于失重比例(100%→x%)可归一化为转化率α（0-1），因此一条TGA曲线本质上就是（spanα,t,T/span）三者的函数关系，在转化率-时间曲线上取斜率则为转化速率 img style="max-width:100% max-height:100% " src="https://img1.17img.cn/17img/images/201907/uepic/a6b72a14-38db-4325-9bb2-c79e8a50caad.jpg" title="003.png" alt="003.png"/(类似于DTG)。DSC曲线与此相似，经一定的修正预处理后，峰面积比例可处理成转化率，对其求导可得到转化速率(形状上类似于DSC热流信号)：/pp style="text-align: center "img style="max-width: 100% max-height: 100% width: 600px height: 377px " src="https://img1.17img.cn/17img/images/201907/uepic/10b4065d-eb9f-4ef0-a19f-8d295064b81b.jpg" title="78-4.png" alt="78-4.png" width="600" height="377" border="0" vspace="0"//pp　　由此，不管是TGA还是DSC，在数学上均可被抽象为(img style="max-width:100% max-height:100% " src="https://img1.17img.cn/17img/images/201907/uepic/874668a0-685d-49b1-81be-6b68bcd2042f.jpg" title="003.png" alt="003.png"/,spanα,t,T/span)关系曲线，然后被套入基本方程中进行求解。在求解方式上有无模型动力学与模型动力学两大体系，不管使用哪一种方法，最终都是要求得方程中的Ea、A、以及f(α)相关参数等项，即获取完整的、仅包含（spanα,t,T/span）三变量的动力学方程，此时反应(转化率spanα/span 、转化速率img style="max-width:100% max-height:100% " src="https://img1.17img.cn/17img/images/201907/uepic/d4f24016-3891-46c2-bad1-f6a68f5d6a26.jpg" title="003.png" alt="003.png"/)随时间(t)、温度(T)、以及温度微商(升降温速率dT/dt，一般写成β)的演变规律可视为已知。因此从方程出发，可对实际不同控温程序下的反应进程进行预测，或按照速率控制要求对控温程序进行模拟优化，用以指导实际控温工艺，获取期望的反应进程。/pp　　以上是对热分析动力学作一全景式的概略介绍。热分析动力学作为物理化学与实验技术相结合的一门分支学科，所涉甚广。篇幅所限，下文仅对均相反应体系中常用的两大类机理函数：级数反应与自催化反应作进一步的讨论。/pp　　strong二、均相反应体系/strong/pp　　所谓均相反应体系，指的是反应物分子均匀地分布在反应体系中，宏观上各区域之间没有明显的浓度差，在任一时刻体系各处的反应速率相同的一种理想状态。在这种反应体系中，除温度之外，分子浓度及其变化是决定反应速率的主导因素。/pp　　与之形成对比的是，异相(也称为非均相)反应体系有着明显的反应界面的概念，分子的化学反应仅发生在一定的反应界面上。在这种体系中，浓度的变化不再是速率的主导因素，事实上，在界面之外，分子始终保持原始浓度，而反应速率为零。除温度之外，决定界面上的反应速率的，仅仅只是反应界面的几何特性，及其随时间的演变方式(扩展，收缩，增厚)、演变维度(一维、二维、三维)。/pp　　不管是均相还是异相体系，都只是一种理想化的数学模型。实际的化学反应体系往往更为复杂，但在小尺度反应(例如热分析的小量样品测试)、传质传热理想化的情况下，大体可归为这两类体系之一。在热分析领域，均一的纯液相反应(例如溶液中的反应)一般可归为均相反应，涉及多相的反应(气固、液固、气液、固固多相、液液多相)一般为异相反应，个别反应界面概念模糊的纯固相反应有时也可简化处理为均相反应。在获取了小尺度反应模型之后，对于实际工业应用的尺度放大，应附加传质传热的相关修正。/pp　　需要注意的是，这里的均相、异相涉及的是反应物与产物的相态，而与材料本身是否成分均匀、单一无关。例如固体的结晶反应，虽然材料的化学成分很纯，但由于晶区与非晶区相态不同，反应为异相反应。而纤维增强预浸布中的液态树脂的固化反应，尽管宏观材料为复合材料，包含多种成分(树脂，纤维等等)，甚至在小尺度上纤维增强体的分布都不一定均匀，但假如不考虑树脂与纤维之间的相互作用，把固化反应简化为主要在液态树脂内部进行，仍然可视为均相反应。/pp　　strong三、级数反应/strong/pp　　级数反应是最简单、也是最常用的一种均相反应模型。这里考虑的是反应过程中，反应物的浓度下降对反应速率的影响。其通式为：/pp style="text-align: center "img style="max-width:100% max-height:100% " src="https://img1.17img.cn/17img/images/201907/uepic/e20b9426-ee5c-4548-814b-e9587b553554.jpg" title="004.png" alt="004.png"//pp　　在这里，相对的浓度变化，被归一化处理为转化率：/pp style="text-align: center "img style="max-width:100% max-height:100% " src="https://img1.17img.cn/17img/images/201907/uepic/b8206b8f-a3d3-4015-bfe4-41d8cb6aab49.jpg" title="005.png" alt="005.png"//pp　　例如体系中反应物的初始浓度为0.7mol/L，反应结束时反应物浓度下降为0.2mol/L(实际反应中反应物不一定消耗完全)。则该浓度的相对变化被归一化处理为0-1的转化率。即：/ptable border="1" cellspacing="0" cellpadding="0" style="border-collapse:collapse border:none" align="center"tbodytr class="firstRow"td width="202" valign="top" style="background: rgb(191, 191, 191) border: 1px solid rgb(0, 0, 0) padding: 5px "pspan style="font-family:宋体"摩尔浓度/spanspan mol/L/span/p/tdtd width="202" valign="top" style="background: rgb(191, 191, 191) border: 1px solid rgb(0, 0, 0) padding: 5px "pspan style="font-family:宋体"转化率α（无因次量）/span/p/tdtd width="202" valign="top" style="background: rgb(191, 191, 191) border: 1px solid rgb(0, 0, 0) padding: 5px "pspan1 - /spanspan style="font-family:宋体"α/span/p/td/trtrtd width="202" valign="top" style="border: 1px solid rgb(0, 0, 0) padding: 5px "pspan0.7/span/p/tdtd width="202" valign="top" style="border: 1px solid rgb(0, 0, 0) padding: 5px "pspan0/span/p/tdtd width="202" valign="top" style="border: 1px solid rgb(0, 0, 0) padding: 5px "pspan1/span/p/td/trtrtd width="202" valign="top" style="border: 1px solid rgb(0, 0, 0) padding: 5px "pspan0.6/span/p/tdtd width="202" valign="top" style="border: 1px solid rgb(0, 0, 0) padding: 5px "pspan0.2/span/p/tdtd width="202" valign="top" style="border: 1px solid rgb(0, 0, 0) padding: 5px "pspan0.8/span/p/td/trtrtd width="202" valign="top" style="border: 1px solid rgb(0, 0, 0) padding: 5px "pspan0.5/span/p/tdtd width="202" valign="top" style="border: 1px solid rgb(0, 0, 0) padding: 5px "pspan0.4/span/p/tdtd width="202" valign="top" style="border: 1px solid rgb(0, 0, 0) padding: 5px "pspan0.6/span/p/td/trtrtd width="202" valign="top" style="border: 1px solid rgb(0, 0, 0) padding: 5px "pspan0.4/span/p/tdtd width="202" valign="top" style="border: 1px solid rgb(0, 0, 0) padding: 5px "pspan0.6/span/p/tdtd width="202" valign="top" style="border: 1px solid rgb(0, 0, 0) padding: 5px "pspan0.4/span/p/td/trtrtd width="202" valign="top" style="border: 1px solid rgb(0, 0, 0) padding: 5px "pspan0.3/span/p/tdtd width="202" valign="top" style="border: 1px solid rgb(0, 0, 0) padding: 5px "pspan0.8/span/p/tdtd width="202" valign="top" style="border: 1px solid rgb(0, 0, 0) padding: 5px "pspan0.2/span/p/td/trtrtd width="202" valign="top" style="border: 1px solid rgb(0, 0, 0) padding: 5px "pspan0.2/span/p/tdtd width="202" valign="top" style="border: 1px solid rgb(0, 0, 0) padding: 5px "pspan1.0/span/p/tdtd width="202" valign="top" style="border: 1px solid rgb(0, 0, 0) padding: 5px "pspan0/span/p/td/tr/tbody/tablep　　这里1-α与反应物在反应过程中的相对剩余量相对应，而我们似乎丢失了绝对摩尔浓度的相关信息。事实上，反应物浓度为0.7mol/L、还是7mol/L，对反应速率当然有影响，但该影响已被抽离、并归到正比因子A之中。摩尔浓度高的体系，分子碰撞几率大、或者说碰撞频率较高，反应速率通常较快，因此频率因子A会较大。由此使用经典的热分析动力学方法，对同一反应、不同摩尔浓度下的测试结果进行建模，指前因子很可能不同。这是需要注意的一点。/pp　　在均相体系中，级数为整数、具有明确物理化学意义的级数反应，常见的有如下两种：/pp　　strong一级反应(F1)/strong：n=1，strong style="white-space: normal "f(α)=1-/strong strong style="white-space: normal "α/strong。即在温度不变的情况下，反应速率与反应物的相对剩余量成正比，或者说在反应过程中，随着反应物的消耗与转化，反应速率同比下降。这种情况常见于均相体系中的单分子反应 A à B，例如分子内结构重排、自发衰变、部分液相分解反应等。/pp　　strong二级反应(F2)/strong：n=2，strong style="white-space: normal "f(α)=(1-/strongspan /spanstrong style="white-space: normal "α)sup2/sup/strong 。在温度不变的情况下，反应速率与表观反应物相对剩余量的平方成正比，常见于液相中的双分子反应，例如 2A→B。/pp　　我们再从数学上观察一下，对于/pp style="text-align: center "img style="max-width:100% max-height:100% " src="https://img1.17img.cn/17img/images/201907/uepic/eecab12f-4820-4035-b6bb-97c15fb82280.jpg" title="004.png" alt="004.png"//pp　　这个方程，当n取不同值时，f(α)随α的变化关系。/pp style="text-align: center "img style="max-width: 100% max-height: 100% width: 600px height: 490px " src="https://img1.17img.cn/17img/images/201907/uepic/4426359a-09c9-4068-860b-0856206ea040.jpg" title="78-7.png" alt="78-7.png" width="600" height="490" border="0" vspace="0"//pp　　上图可见：/pp　　1. 所有曲线的最大值均出现在起点处。这意味着在温度不变的情况下，级数反应以开始发生时速率最大，随后速率单调下降。/pp　　2. 以n=1为对角线，n越大，f(α)随α衰减越快，表明反应级数越高，随着反应物的转化，反应速率下降趋势越明显。/pp　　从物理化学角度，反应级数应为正整数，且很少超过3(多于三分子共同参与的合成反应很少见)。但从表观动力学的数学拟合意义上，反应级数可以是非整数，取值范围可以超过3，也可以小于1，但这种情况往往是内在非均相反应机理的表现。例如用级数函数拟合，级数超过3或更高，表明反应速率随着反应物的转化而快速下降，有可能涉及到产物堆积于界面的界面扩散障碍反应 若级数小于1，有可能牵涉到界面收缩的相边界反应，例如n=2/3对应界面球状收缩的三维相边界反应，n=1/2对应界面柱状收缩的二维相边界反应，n=0(零级反应)对应界面面积不变的一维相边界反应。/pp　　strong四、自催化反应/strong/pp　　自催化反应，有时也称为自加速反应，是指随着反应的进行，产物的生成会对反应起到促进作用。这类反应的机理函数通式为扩展的Prout-Tompkins方程(Bna)：/pp　　这里1-α对应于反应物的相对剩余量，α对应于产物的相对生成量，而反应速率同时是这两者的函数，随反应物的消耗而速率下降，随产物的生成而速率上升。从物理化学角度，这类反应常见于发酵反应、聚合反应、链式反应等。/pp　　最简单的自催化反应是Prout-Tompkins方程(B1)，即上式中的n、m两个级数均为1：/pp style="text-align: center "img style="max-width:100% max-height:100% " src="https://img1.17img.cn/17img/images/201907/uepic/b05adcea-dcb1-4812-bee9-6ae7cacd54fb.jpg" title="006.png" alt="006.png"//pp　　用以描述类似如下的反应过程：/pp style="text-align: center "span style="text-align: center "img style="max-width:100% max-height:100% " src="https://img1.17img.cn/17img/images/201907/uepic/e4cbeff3-d9c6-4b76-9fd1-9185c4fc2139.jpg" title="008.png" alt="008.png"/　　/span/pp style="text-align: center "img style="max-width: 100% max-height: 100% width: 600px height: 353px " src="https://img1.17img.cn/17img/images/201907/uepic/8a3c8f6e-3f53-4469-b33d-430da6f2c90a.jpg" title="78-8.png" alt="78-8.png" width="600" height="353" border="0" vspace="0"//pp　　在这里，反应速率本应随着A的消耗而下降，但产物B一旦生成，即作为反应物之一，参与并促进了反应的进行。因此在反应的起始阶段，当B的量甚小时，反应速率不高 在反应的终止阶段，A的剩余量已降至甚低，反应速率也不高。反应最大速率点将出现在A与B的量均较充分的阶段，即反应的中期阶段。这一点可通过对B1方程的作图得到验证：/pp style="text-align: center "img style="max-width: 100% max-height: 100% width: 600px height: 463px " src="https://img1.17img.cn/17img/images/201907/uepic/186c0a07-4589-4535-a641-283327e56493.jpg" title="78-9.png" alt="78-9.png" width="600" height="463" border="0" vspace="0"//pp　strong　五、热分析曲线 - 级数反应与自催化反应的表现差异/strong/pp　　级数反应与自催化反应的差异，在等温实验下表现最为明显。在理想的等温条件下，温度因子k(T)项为常数，动力学方程可简化为：/pp style="text-align: center "img style="max-width:100% max-height:100% " src="https://img1.17img.cn/17img/images/201907/uepic/9dee8d07-b05a-487d-b356-56848f5ca670.jpg" title="007.png" alt="007.png"//pp　　即反应速率img style="max-width:100% max-height:100% " src="https://img1.17img.cn/17img/images/201907/uepic/75e4c46d-031e-4a70-8621-81ae0087dfd2.jpg" title="003.png" alt="003.png"/与spanf(α)/span直接成正比。而从之前的讨论可知，对于级数反应，f(α)随转化率α单调下降 对于自催化反应，f(α)的极值约出现在反应的中期阶段。实际的等温测试得到的是 (DSC、DTG)随时间t的演变关系，涉及到对上式进行积分，得到α(t)函数后再对t求导，稍微复杂一些，这里不作具体的数学推导。但不管怎样，由于α与t是同向变化关系，因此以上的规律依然存在。/pp　　结合物化意义来讲，等温条件下，对于级数反应，反应速率与反应物的量相关，在起始反应时反应物浓度最高，此时反应速率最大，随后随着时间的演变、反应物的消耗而逐渐减速 而对于自催化反应，在反应早期，由于产物B的量很少，对反应的催化作用很不明显，因而此时反应速率甚低，而由于反应速率低，B的量积累很慢，体现在反应初期阶段漫长的低速“诱导期”。当B的量积累到一定程度时，对反应的催化加速效应逐渐明显，随着反应速率的加快又促成了B的大量生成，进一步加速反应，因此在反应中期，反应会有一个快速的提速期。到反应后期，随着反应物A的严重消耗，反应速率再度下降，直至反应完成。/pp　　这两类反应的典型等温DSC结果对比如下：/pp style="text-align: center "img style="max-width: 100% max-height: 100% width: 600px height: 300px " src="https://img1.17img.cn/17img/images/201907/uepic/d546d884-cd4a-4b89-8c1d-c0a2e13b14d6.jpg" title="78-10.png" alt="78-10.png" width="600" height="300" border="0" vspace="0"//pp　　以上对比结果可通过对两类机理函数的img style="max-width:100% max-height:100% " src="https://img1.17img.cn/17img/images/201907/uepic/fb3bd5bc-d072-4434-ac01-96c48e0f4fa7.jpg" title="007.png" alt="007.png"/函数推导并作图得到验证。此处略过。/pp　　对于动态升温测试，完整的动力学方程为：/pp style="text-align: center "img style="max-width:100% max-height:100% " src="https://img1.17img.cn/17img/images/201907/uepic/e58ea0fc-084c-4e8c-bd3c-f16861ec3774.jpg" title="78-11.png" alt="78-11.png"//pp　　这里除了f(α)变化对速率的影响外，还混入了温度的连续上升对反应的加速作用。因此即使是级数反应，最大速率点也不再出现在反应起始处。事实上，以一级反应为例：/pp style="text-align: center "img style="max-width:100% max-height:100% " src="https://img1.17img.cn/17img/images/201907/uepic/f1c44c22-a8a2-4048-8eb0-bc188d2eb0b1.jpg" title="78-12.png" alt="78-12.png"//pp　　在反应的前半程(spanα 0.5/span )，f(α)项的下降倍率不超过50%，而由温度T上升导致的指数式增速效应要显著得多。因此反应前期速率将逐渐增大。到反应后半程，f(α)将以越来越小的数字乘入到整个速率方程中，即f(α)倍率式减速效应占据主导，因此反应后期速率将逐渐减小。/pp　　对于自催化反应，反应初期f(α)甚小，同时温度也较低，因此反应早期阶段整个反应速率都很低，呈现漫长的诱导期，直至随着产物的积累、f(α)的变大，加上温度上升的增速效应，反应可能出现较突然的加速。随后随着反应的快速转化、f(α)的快速减小而减速。/pp　　因此在动态升温图谱上，这两种类型反应均体现为“峰”，而自催化反应往往“基线”更平、峰形更尖窄。/pp style="text-align: center "img style="max-width: 100% max-height: 100% width: 600px height: 300px " src="https://img1.17img.cn/17img/images/201907/uepic/dbdd1ee0-7a38-4cea-b733-36a4a53741f7.jpg" title="78-13.png" alt="78-13.png" width="600" height="300" border="0" vspace="0"//pp　　strong六、复合式自催化反应/strong/pp　　单纯的自催化函数，在实际应用中用得较少。道理很简单，若将Prout-Tompkins方程代入动力学方程：/pp style="text-align: center "img style="max-width:100% max-height:100% " src="https://img1.17img.cn/17img/images/201907/uepic/c65e211b-6ab2-4ced-a3cb-93d84bb7d18e.jpg" title="78-14.png" alt="78-14.png"//pp　　在反应起始点，转化率α=0，此时反应速率 。而反应速率为零，意味着反应不会发生，α将始终为0!/pp　　或者更具象地，结合Prout-Tompkins方程的化学模型：/pp style="text-align: center "img style="max-width:100% max-height:100% " src="https://img1.17img.cn/17img/images/201907/uepic/013de288-464b-49f5-be84-36b926d30a9c.jpg" title="008.png" alt="008.png"//pp　　反应的进行必须有B的参与。除非在反应体系的初始状态下直接混入一定量的B，否则若以纯A作为起点，在没有B的参与下永远不会有第一个产物B生成，也就意味着反应永远不会发生。/pp　　事实上，对于一个实际的反应体系，往往是两种转化路径并行存在：/pp style="text-align: center "img style="max-width:100% max-height:100% " src="https://img1.17img.cn/17img/images/201907/uepic/77082be0-a07d-4573-b41d-94e6a17904e5.jpg" title="78-16.png" alt="78-16.png"//pp　　即A本身可以独立转化为B(或许速率较慢，但有一定的转化几率)，而A也可在B的“催化”下生成B(通常更为有效)。/pp　　这类反应可称之为复合式自催化反应，在假设两个路径活化能相同的情况下，机理函数通式为Cnm：/pp style="text-align: center "img style="max-width:100% max-height:100% " src="https://img1.17img.cn/17img/images/201907/uepic/7fa51b57-b7f6-401e-aa5f-50442e66789a.jpg" title="78-17.png" alt="78-17.png"//pp　　仔细观察上式可知，这一方程是Fn与Bna两项的加和，在Bna项前加了权重因子(自催化系数)Kcat。/pp　　该方程的简化函数有C1(级数项n、m均等于1，即F1与B1的组合)、Cn(m=0，反应物以级数n、而产物以一级形式参与自催化)。其中Cn较为常用。/pp　　另如果考虑两个路径活化能不同，有Kamal-Sourour型动力学方程：/pp style="text-align: center "img style="max-width:100% max-height:100% " src="https://img1.17img.cn/17img/images/201907/uepic/07acd7bb-1aa4-4cd1-b1ef-932a7daca698.jpg" title="78-18.png" alt="78-18.png"//pp　　这一方程是活化能不同的Fn与Bna按一定权重加和。/pp　　作为级数反应与自催化反应的混合，复合式自催化反应在加速特性方面将介于纯级数反应与纯自催化反应之间，即存在一定的诱导期，在诱导期之后，其反应加速相比级数反应显得较为明显，但又不如纯自催化反应那么突然。当然具体加速表现还取决于两个路径之间的组合权重。/pp　　strong七、实例：环氧树脂的热固化 - 机理函数的判断与选择/strong/pp　　前文已详细讨论了对于均相反应体系，不同的反应类型(级数反应、自催化反应、复合式自催化反应)，其反应进程的特性表现。这里我们将通过对某一环氧树脂固化反应的DSC曲线的动力学拟合，来帮助大家更直观地理解三者的差异。/pp　　下图在三个不同的升温速率(5、10、20K/min)下进行了DSC测试，得到了环氧树脂的固化放热峰。/pp style="text-align: center "img style="max-width: 100% max-height: 100% width: 600px height: 370px " src="https://img1.17img.cn/17img/images/201907/uepic/5509108f-1f88-4390-bf53-05d1cd8bbe6a.jpg" title="78-19.png" alt="78-19.png" width="600" height="370" border="0" vspace="0"//pp　　有相关论文表明环氧树脂的固化为自催化反应。但这里我们先将该论断放在一边，假设我们完全不了解该反应的内在化学机制，因此尝试用不同的机理函数进行拟合，通过拟合匹配的优劣来判断可能的反应类型。/pp　　下图彩点为实测曲线，实线为使用级数反应Fn对实测曲线的拟合。我们先前已知DSC信号直接对应于反应速率。/pp　　将拟合线与实测线相对比，重点关注反应前期阶段，可见级数反应没有明显的诱导期，加速较为温和，而实测信号左侧水平区较为明显，随后的加速也较为明显(实测线的峰左侧较拟合线更为陡峭)，表明反应可能牵涉到自催化机制。/pp style="text-align: center "img style="max-width: 100% max-height: 100% width: 600px height: 367px " src="https://img1.17img.cn/17img/images/201907/uepic/20be0d43-239e-474c-bb48-17b5b7e282a2.jpg" title="78-20.png" alt="78-20.png" width="600" height="367" border="0" vspace="0"//pp　　下图尝试用纯自催化函数Bna进行拟合。总体拟合质量得到了很大改善，但反应早期阶段仍拟合不佳。从拟合实线可见，纯自催化反应的诱导阶段更长、更接近水平，而随后的加速阶段上升更快。/pp style="text-align: center "img style="max-width: 100% max-height: 100% width: 600px height: 368px " src="https://img1.17img.cn/17img/images/201907/uepic/472faf29-bb1d-4f72-a380-1572d96362b9.jpg" title="78-21.png" alt="78-21.png" width="600" height="368" border="0" vspace="0"//pp　　下图是用复合式自催化函数Cn得到的拟合结果。此处实测线与拟合线几乎完美吻合，表明反应机理可能为级数路径与自催化路径的组合：/pp style="text-align: center "img style="max-width:100% max-height:100% " src="https://img1.17img.cn/17img/images/201907/uepic/30deda48-aa86-4a2e-baa1-4d5faef7f4a7.jpg" title="009.png" alt="009.png"//pp　　组合权重因子Kcat=1.34。/pp　　其它动力学参数如下：/pp　　Ea = 46.2 kJ/mol/pp　　lgA = 2.5 1/s/pp　　n = 1.7/pp　　这些数值均在合理的取值范围内。表明该机理函数比较可信。/pp style="text-align: center "img style="max-width: 100% max-height: 100% width: 600px height: 367px " src="https://img1.17img.cn/17img/images/201907/uepic/7b27af1c-6991-4d5c-ab6a-8c94ce73c55a.jpg" title="78-22.png" alt="78-22.png" width="600" height="367" border="0" vspace="0"//pp　　strong八、总结/strong/pp　　热分析动力学是化学动力学与热分析实验手段相结合的一门分支学科，它将影响反应速率的各类因素进行筛选、提炼与抽象，简化为温度与转化率的函数，应用于实验数据的归纳，与不同控温程序下实验结果的预测，或按照速率控制要求对控温程序进行优化。/pp　　反应体系可以分为均相体系与异相体系。均相体系中较为常见的反应机理有级数反应与自催化反应。除温度影响之外，级数反应的速率变化仅与反应物的消耗相关，自催化反应则额外引入了产物生成对反应的加速效应。/pp　　不同的反应类型，在动力学上使用不同的机理函数进行表征，在热分析曲线上则有着不同的规律性表现(诱导期-加速-减速特性)。在对反应本身的化学机制缺乏了解的情况下，我们可以通过对实测热分析曲线选择不同的机理函数进行拟合对比，根据拟合效果、与动力学参数结果的合理性，来猜测可能的反应机理。/pp　　strong参考文献/strong/pp　　i1. M.E.Brown：Handbook of Thermal Analysis and Calorimetry, Vol 1, Chapter 3. (c) 1998 Elsevier Science B.V./i/ppi　　2. 《化工工艺的热安全 -- 风险评估与工艺设计》 (瑞士)弗朗西斯.施特塞尔 著，陈网桦、彭金华、陈利平 译，刘荣海 审校，科学出版社，2009.8./i/pp style="text-align: right "　　耐驰科学仪器商贸(上海)有限公司 应用实验室/pp style="text-align: right "　　徐梁/pp style="text-align: right "　　2019. 7./pp style="text-align: right "　　/ppbr//p

个康宁用“心”做反应让阅读成为习惯，让灵魂拥有温度摘要莫达非尼是一种抗发作性睡病药物，用于治疗与睡眠呼吸暂停和轮班工作障碍相关的白天过度嗜睡并且无副作用或成瘾性。本文将向您介绍如何通过康宁Lab Reactor反应器无需中间纯化步骤，三步串联合成USP级莫达非尼。该工艺可以在单个串联工艺中进行，是构建端到端药物连续生产的一次非常有意义的尝试。[1]图1. 报道的典型的莫达非尼合成路线Bicherov[3]在Maurya的基础上做了改进的三步反应研究：利用硫代硫酸钠和2-氯乙酰胺制备氨甲酰甲基硫酸钠（SCS，图2）SCS与二苯甲醇反应生成 2-（苯甲酰硫代）乙酰胺中间体6中间体6氧化合成莫达非尼（图1）该合成路线，虽然避免使用昂贵的Nafion催化剂和含有巯基的试剂（有强刺激性气味）。但是产率和产能的问题依然没有很好的解决。图2. 适用于连续流技术三步合成莫达非尼研究者受到Bicherov的启发，通过仔细选择低毒性试剂和FDA3级溶剂，研究连续流反应条件。研究过程：一、初步连续流工艺研究图3. 3步连续合成流程图研究者尝试了3步连续合成莫达非尼。该工艺系统在不到6分钟内获得标准剂量莫达非尼（100毫克）。可运行1.5小时以上，产能为23克/天。经过研究3步串联基本反应条件和关键点如下：第一步：为了避免硫代硫酸钠与步骤二中甲酸反应堵塞通道，使用略微过量的2-氯乙酰胺。第二步：反应需保持中间产物6（熔点为110℃）为液体状态，实验选择115℃为反应温度。反应结束后，向反应液加入甲基丙酮（简称MEK）作为溶剂溶解反应物避免管道堵塞。在此步骤中随着反应时间变长选择性降低。第三步：在20℃使用钨酸钠作为催化剂（4 mol%），加入苯基膦酸作为稳定剂，背压7巴，反应时间大大缩短。【编者】作者利用自制微反应器可以做一些连续流反应的初步研究。为了进行更好的工艺条件优化和得到可放大的连续流工艺条件，作者使用康宁Lab反应器进行了实验。康宁反应器可以实现从实验室工艺到大生产的无缝放大，有利于迅速实现工业化生产。二、康宁Lab Reactor 三步连续合成莫达非尼利用康宁Lab反应器，研究者将第一步和第二步的停留时间减少到1分钟。在第二步反应温度调整到150°C，相较于自制微反应器，转化率从78%升高到97%，选择性也从86%增加到88%，纯度99%。采用高温进料方式，可以解决反应过程中的固体析出的难题。康宁反应器可以精确控制反应条件，如物料比和温度，最大程度上减少副产物的生成。图4. 康宁Lab Reactor连续流工艺流程图最终三步合成工艺：第一步：将2-氯乙酰胺和硫代硫酸钠溶液注入康宁Lab Reactor第一个模块，停留时间为1分钟。反应液与二苯甲醇甲酸溶液在第二单元模块混合，反应物流经第三单元模块保持温度150℃，停留时间为1 分钟。第二步：第一步输出溶液连接到Y型混合器与甲基丙酮混合。输出溶液进入第四个Lab Reactor模块。泵入钨酸钠（4 mol%）、苯基膦酸（4.5 mol%）和1.5当量的15%过氧化氢溶液，反应温度20℃，停留时间1.25分钟。Zaiput背压阀背压7巴。冰浴收集粗品，搅拌后通过饱和碳酸钠水溶液来溶解羧酸副产物，用甲基叔丁基醚（MTBE）清洗固体，去除剩余的中间体6，通过HPLC-DAD分析。获得77%的总收率，纯度99 %，符合USP要求。同时，研究者在选用溶剂的时候考虑了毒性问题，选择的都是符合FDA要求的低毒性溶剂。还从经济可行性考虑测算了成本，最后测算结果每片莫达非尼的成本为0.03欧元（每片100毫克）。较Maurya合成法成本7.30欧元相比降低了200多倍。结果与讨论本文报告的工艺展示了流动化学在合成领域的优势：反应时间短，可以精确地控制反应量，以减少杂质的形成，提高再现性；应用康宁AFR反应器串联在3分钟内即可完成整个3步反应，中间产物6的输出量为17.8克/小时，莫达非尼的输出量为5.3克/小时，纯度99%；该三步连续流工艺比目前任何工业化工艺E因子都低。不仅选用的溶剂环保而且产生副产物也是无害的（例如NaCl、NaHSO4）；康宁反应器无缝放大的特性有助于未来实现连续工业化生产；药物端到端的多步合成的连续化，为药物的智能制造打开了大门。参考文献：[1]Green Chem., 2022,24, 2094-2103[2]Green Chem.,2017, 19, 629–633.[3]Chem. Bull., 2010, 59, 91–101.

康宁连续流微通道光化学反应器 具有160多年历史的康宁-创新永无止尽。康宁公司应市场的需求，经过康宁反应器技术欧洲研发中心精心的研究和反复的实验推出了可用于光化学反应的“可控-高效-连续流”微通道光化学反应器。康宁在Advanced-Flow? 反应器技术方面的成功为连续流光化学合成领域带来了技术突破。康宁? Advanced-Flow? G1光化学反应器是基于康宁? Advanced-Flow? G1反应器和专门设计的高效光源系统，确保光化学合成能够在分布非常均匀的紫外光照射下，取得: 1.更好的反应性能 2.更高的收率 3.更优的生产效率 4.更均匀地吸收通过反应器通道的光能。 康宁? Advanced-Flow? G1光化学反应器一方面能够满足用户对光化学反应以及特定光源的要求，另一方面让用户享受Advanced-Flow? 反应器优秀的换热和传质性能带来的收益。如果您对光化学反应有兴趣，请与我们联系 0519-81166118或通过邮件 reactor.asia@corning.com 康宁将竭诚为您服务。 关于康宁中国康宁积极参与中国的发展已有30多年，以其专业人才及本土知识开发并应用突破性的技术从而改善了人们的生活。今天，康宁在中国的投资与该地区新兴市场的趋势紧密结合，在大中华区的总投资额已达30亿美金，员工总人数超过5，000人。 请访问www.corning.com.cn,了解更多关于康宁中国的信息。 关于康宁反应器技术在大中华地区推广康宁正在大中华地区努力帮助众多医药化工和精细化工企业以及相关科研院所进行微通道连续流反应工艺的技术可行性认证，并且帮助企业迅速培训微通道反应的技术人员，支持他们进行连续流工艺优化,和工业化示范试验。让更多人见证这一新技术的成效，尽快享受这一新技术给企业清洁安全高效生产和社会效益所带来的回报。如果您想了解康宁反应器技术以及康宁反应器在研发和生产中的应用实例，请访问康宁公司相关网页www.corning.com/reactors 如果您想和康宁反应器技术人员探讨有关工艺的技术可行性，请与我们联系 0519-81166118或通过邮件 reactor.asia@corning.com 康宁将竭诚为您服务。

研究简介重氮化合物作为高能化合物具有热不稳定性和爆炸性，大部分在常温环境即可自发性分解放热放气。目前工业规模的重氮化生产多选用半间歇的加料方式和大功率的低温冷却设备来控制体系传热。高能耗给企业的发展带来阻碍。 邻氨基苯甲酸甲酯（MA）的重氮盐作为一种典型的重氮化合物被广泛应用于精细化工、制药工程等领域。现阶段工业生产中邻氨基苯甲酸甲酯（MA）重氮盐的合成多选用盐酸体系，合成路线如图 1 所示。图1. MA重氮盐合成方程式但半间歇生产工艺存在以下问题：MA 具有胺和酯的双重性质，难溶于酸且长时间在高浓度酸性体系中会发生一定程度的水解。因此需选用逆法重氮化的合成方式，将 MA 与亚硝酸钠溶液混合打浆后滴加到酸中，物料相态的非均一性使得传质困难，而且加料过程中物料配比的精准性难以被控制。间歇反应釜传质传热效率低，单位体积换热面积小，致使较大规模生产仍需要较长反应时间，重氮组分的长时间停留导致平行副反应发生，同时也增加了潜在热失控风险。多起因重氮化合物导致事故被相继报道。在这种形势下，寻找一种更稳定、高效、安全的方案来解决反应中能耗高、效率低、三废多是十分必要和迫切的。近年来，连续流化学技术发展迅速，微通道反应器作为一种新型反应器，在降低能源消耗、提高传质和传热、抑制平行副反应和提高反应体系安全性等方面具有独特优势，能够处理多种危险工艺。微通道连续流技术在重氮化合物的合成过程中有着成功的案例，并且有着巨大的经济效益。本文将为您介绍来自青岛科技大学王犇博士等发表在《化工进展》的研究成果：“微反应器内邻氨基苯甲酸甲酯的连续重氮化工艺”。小编将详细为您解读项目组如何应用康宁G1微通道反应器技术优势成功开发出连续流工艺，有效解决传统半间歇工艺的安全隐患并提高收率的。研究过程康宁微反应器成功开发邻氨基苯甲酸甲酯的连续重氮化工艺研究者选用康宁G1反应器进行工艺实验，反应装置如图2所示。图2. 微通道连续流重氮化反应的实验装置康宁反应器的模块化设计给工艺开发带来便利。根据反应的要求，可以设置预冷和预热模块，可以分步输入反应物料，可以增加淬灭模块，在整个反应过程中，还可以设置不同的温区。一、反应条件优化研究者以MA重氮盐的收率为考察指标，研究了半间歇及连续流工艺物料比、反应温度、停留时间和流速对结果的影响。1. 物料比对反应的影响1.1亚硝酸钠摩尔配比对反应的影响半间歇条件下，MA与亚硝酸钠摩尔比需要比理论值高出30 %。而且在加料过程中物料配比很难做到精准控制，亚硝酸钠过高使得副反应增加、收率降低。在微通道连续流工艺中，MA和亚硝酸钠溶液分别由计量泵泵入预混模块，对物料初始混合的强化使反应过程平稳，精准的物料配比减少副反应的发生。如图：当MA与亚硝酸钠摩尔比为1：1.1时，重氮化收率就达到了90.3 %，高于半间歇工艺的81.3%。图3. MA与亚硝酸钠摩尔配比对重氮化收率的影响1.2 盐酸摩尔配比对反应的影响理论MA与盐酸的摩尔配比应为1∶2，由于重氮反应体系需保持一定的酸度以抑制副反应和维持重氮盐组分的稳定性，故盐酸的实际用量要高于理论值。半间歇工艺中，当MA与盐酸的摩尔配比为1∶3时，重氮化收率达到峰值。需要注意的是在半间歇合成过程中反应液中有明显焦油状物质的生成，且盐酸摩尔用量越低该物质的量越多。微通道连续流工艺中，MA与盐酸的摩尔配比为1∶2.6时反应收率就到达峰值趋于平稳，而且反应液颜色正常，未观察到焦油状物质的生成。这一趋势得益于微通道反应器是平推流反应器，无反混而且反应时间短、反应持液量小的特性。生成的重氮组分能被及时的移出，进入后续反应，不需要大量的酸来抑制平行副反应。图4. MA与盐酸摩尔配比对重氮化收率的影响2. 反应温度的影响在半间歇工艺中，15 ℃时重氮化收率达到峰值80.4 %。值得注意的是，在大于25 ℃的半间歇实验中均出现了阶段性大幅超温现象，导致重氮化收率大幅下降并伴随大量焦油状物质生成。间歇反应釜的固有特性和加料方式决定了反应体系局部温度过高产生“热点”现象，反应釜内热量累积易引发重氮组分的二次分解放热导致反应失控。在微通道合成过程中，重氮化反应可以在高的反应温度、短的停留时间条件下获取较高的重氮化收率。故当反应温度为35 ℃，MA重氮盐的收率可达90.3 %。图5. 反应温度对重氮化收率的影响3. 停留时间对反应的影响康宁微通道模块“心形结构”强化了混合，停留时间为40s时重氮化收率趋于平稳，相比半间歇工艺极大缩短反应时间。图6. 停留时间对重氮化收率的影响4. 流速对反应的影响在微通道反应器中，流速是影响混合和传质效果的重要因素。保持反应停留时间不变，康宁反应器可以通过改变反应模块串联数量调节反应体系流量。作者考察了流速对重氮化收率的影响，结果如图7所示。当反应体系流量大于51g/min时，重氮化收率趋于稳定，表明此时反应体系已经达到良好混合状态图7. 流速对重氮化收率的影响综上微通道连续流工艺最佳合成条件为：n（MA）∶n（亚硝酸钠）∶n（盐酸）=1∶1.15∶2.67，反应温度为34.62 ℃，停留时间为45.07 s，此条件下MA 重氮盐收率为92.14 %。而半间歇工艺最佳合成条件为：n（MA）∶n（亚硝酸钠）∶n（盐酸）=1∶1.35∶3.11，反应温度为16.73 ℃，停留时间为16.34 min，此条件下 MA 重氮盐收率为81.35 %。二、长期运行实验及工业放大可行性探讨作者在单因素实验的基础上，采用 Box-Behnken Design（BBD）中心组合原理构建响应面模型，在优化所得的最佳工艺条件下，对 MA 连续重氮化工艺长期运行的可行性进行初步验证。在连续20小时的运行过程中，反应体系保持稳定，未出现局部沉淀、通道堵塞等异常现象。以2小时为周期进行取样分析，MA重氮盐收率均稳定在92 % ± 0.3 %，表明该工艺具有可放大性，适合于工业化生产应用。尽管国产微反应器都显示了从小试工艺到生产的放大效应。但康宁微反应器的所有工业化应用都验证了康宁微反应器的“无缝放大”。康宁反应器的无缝放大，避免了传统半间歇工艺需要通过“小试-中试-生产”逐级尺寸放大，为企业节约时间成本和原材料成本，可以快速应对市场需求。结果讨论研究者成功开发了微通道反应器内重氮化反应制备MA重氮盐的连续流工艺。与传统半间歇合成工艺相比，降低了工艺危险性、提高了产品收率和生产效率。相比于半间歇合成工艺，连续流合成工艺大幅降低了副反应的发生，使反应过程更加可控，同时减少三废。微通道连续流技术有效解决了MA半间歇重氮化工艺对温度的高敏感性以及低温的依赖性，降低能耗。该工艺可作为一种本质安全化的生产方式，具有良好的工业应用前景，有望为类似MA重氮盐的其他危险物质的合成提供一条有效的解决方案。参考文献:化工进展. 2021,40(10)

“第四届全国化学反应工程控制与反应设备优化交流研讨会” 随着中国经济的快速发展，化学工业迎来了机遇也面临着挑战，化学反应工程主要以工业反应过程为主要研究对象，包括反应技术的开发、反应过程的优化控制和反应器设计，涉及化工、石油、轻工、医药、生化、食品、冶金等各个领域，为了进一步加深企业与院校及科研院所间的交流与合作，促进我国化学反应工程技术开发和交流，推动我国化学反应工程的发展，中国化工学会培训中心将于2014年8月17日-19日在上海市举办“第四届全国化学反应工程控制与反应设备优化交流研讨会”，届时将邀请有关部门领导、专家到会演讲，并进行专题交流研讨。请各有关单位积极派员参加，现将有关事项通知如下：一、会议组织结构主办单位：中国化工学会培训中心 支持单位：康宁（上海）管理有限公司二、会议时间地点：时间：2014年8月17日-19日（17日全天报到）地点: 上海市（地点确定直接通知报名者）三、会议主要交流研讨内容：1、研究化学反应规律，建立反应动力学模型2、化学反应和分离单元耦合集成技术及其应用3、新型反应工艺技术的开发及其分析应用4、化工反应过程强化技术及反应绿色化5、影响反应工程的因素如返混、混合、热稳定性和参数灵敏性等6、工业反应过程开发放大、模拟、操作优化与控制7、催化反应过程优化与制备及工程化技术8、反应过程中催化剂的选择对纯度的影响9、化学反应过程温度、压力、流量、液位等控制及典型案例解析10、化工连续生产装置集成调度优化运行技术及工业应用11、新材料反应工程、新技术工艺、新设备在化工反应领域的应用12、新型反应器的开发设计和应用及优化13、反应器的传递规律与传递模型建立及传递过程的影响14、工业反应器的放大、工艺优化与反应工程的新进展15、反应器的安全控制和故障诊断及案例分析四、会议费用：2400元/人（含会务费、资料费、餐费）。住宿统一安排，费用自理。五、会议形式说明：1、邀请国内主管部门领导、权威专家做专题报告，并针对目前工作中遇到的问题和难点作交流指导。 2、邀请国内外先进化学反应技术持有单位采用现场演讲、实物展示、图片展览、多媒体展播、会刊等多种方式对推介技术（产品）进行介绍。 3、组织国内化学反应工艺与反应器研究院所、高等院校、生产企业及相关配套企业等单位技术需求调查、技术交流与合作等活动。六、会刊征集:1、本次研讨会将面向全国征集与主题相关的学术报告、论文、调研成果，将择优选用并安排会议发言。2、本次会议会前将印刷会刊（论文集）作为会议资料，请拟提交论文的人员2014年8月8日前将论文题目和摘要提交给会务组信箱。3、要求论文字数不超过5000字，文件格式为word文档。具体内容包括：论文题目、作者姓名、工作单位、通讯地址、邮政编码、电话、论文摘要、关键词、正文、主要参考文献、英文摘要。七、联系方式：大会组委会秘书处：电 话：010-60338926 传 真：010-60338926联 系 人: 祁慧杰 手 机：13146821314电子邮箱：hgxh_2012@163.com 部分专家介绍及报告 1、韩一帆 教授 华东理工大学化工学院、主要研究方向：多相催化及洁净能源与环境保护技术开发、催化反应动力学与反应机理、催化表征新 方法等方面的研究。2、孙兰义 教授 中国石油大学（华东）、研究方向：高效过程设备（塔板、填料、反应器内构件、换热器）的开发、节能型（耦合）精馏过程 的模拟、优化与控制、过程工业能量系统分析与综合优化。3、顾正桂 教授 南京师范大学、江苏省萃取分离工程技术研究中心主任、主要研究方向：分离集成技术的研究、在萃取与连续反应集成技术领域。4、关凯书 教授 华东理工大学化工机械研究所、主要研究方向：承压设备结构完整性、微试样测试技术、过程设备失效分析与预防、纳米涂层。5、李士雨 教授 天津大学化工学院，主要研究方向：化工过程模拟、优化技术、化工信息技术、过程集成技术6、马 兵 博士 美国康宁公司应用开发与商务经理、毕业于美国杨百翰大学（Brigham Young University）化学与生物化学系。主要研究方向:具有生物活性的天然化合物全合成研究。 7、杨 超 研究员 中国科学院过程工程研究所、主要研究方向：化学反应工程、化工流体力学、多相传递过程、微生物冶金；研究成果已在己内酰胺等工业过程中应用。8、金晓明 总经理 浙江中控软件技术有限公司、浙江大学教授、主要研究方向：模糊控制等先进控制策略，工业过程的数据集成、智能监视与优化，先进控制技术在炼油、化工工业典型装置中的应用。 9、骞伟中 副教授 清华大学化学工程系、主要研究方向：多相流反应器工程技术（多段流化床与分布器）与多种流化床工艺应用。10、陈建峰 教授 北京化工大学化工系主任。主要研究方向：纳米材料、超重力反应工程与技术）、微反应器技术。11、陈光文 研究员 中国科学院大连化学物理研究所主要研究方向：“微化学工程”和“化学反应工程”。12、许光文 研究员 中国科学院过程工程研究所、主要研究方向：能源转换过程中的多相流、热物理、炭化学与环境保护方面的科学技术问题 以上为大会拟邀专家，正在邀请中的报告会在现场更新；②以上并非大会演讲顺序，日程安排以现场为准.。 电 话：010-60338926 传 真：010-60338926联 系 人: 祁慧杰 电子邮箱：hgxh_2012@163.com手 机：13146821314

个前言在化学合成中，每一步反应都有其独特性。对应于其独特性，化学化工研究者需要寻找合适的反应器来研究其工艺参数，实现放大生产。今天给大家介绍一篇多步反应全连续的文章。作者应用微反应器、固定床反应器以及釜式反应器杂化，实现硝化、加氢、环化、还原全连续操作，实现了Afizagabar (S44819)关键中间体的连续生产。研究背景Afizagabar (S44819) 是一种首创的、有竞争性和选择性的 α5-GABAAR 拮抗剂。由于临床研究需要相对较高的剂量，在产品的开发阶段需要生产约150kg的Afizagabar。然而，在釜式工艺放大的过程中，特别是在硝化和氢化的步骤中，安全及放大问题阻碍了产品生产的进程。图1. Afizagabar方程式研究过程Afizagabar(S44819)的合成，涉及了两个关键中间体INT15和INT23 ，如图2所示，两者经过一系列反应最终合成产品S44819。图2. Afizagabar(S44819)合成路线INT15的合成过程：原料STM1先硝化后得到中间体11，中间体11经过Dakin−West反应、还原得到中间体13，中间体13关环、再经过硼氢化钠还原得到关键中间体INT15。本文主要介绍INT15的多步串联合成研究过程。一. 硝化工艺过程研究1. 釜式硝化工艺研究合成INT15的第一步硝化，釜式工艺是以硝酸-硫酸混酸为硝化剂，反应时间50−90分钟。但当温度升高，会生成危险的二硝基衍生物而安全风险大。硝化反应放热量大，步骤本身的反应热存在安全风险。而且后续步骤的反应热也存在安全风险。从DSC数据可知(图3)，中间体11和中间体12的分解能量非常的高， (ΔHINT11 = −745 J/g, onset: 205 °C ΔHINT12 = −1394 J/g, onset: 187 °C)，如果发生分解那么后果将会变得非常严重。图3. 中间体11和中间体12的DSC谱图2. 微反应连续硝化工艺研究作者对传统的硝化工艺进行了重新设计，使用微反应器代替间歇釜来实现硝化过程。图4.连续流硝化反应作者选用硝酸（HNO3）和冰醋酸（AcOH）作为硝化剂，对连续反应条件做了优化。通过实验得到硝化步骤的操作参数范围为：温度为35~45℃，停留时间30S，流速范围为1-6mL/min，反应转化率接近100%。该连续流工艺与传统釜式工艺相比：连续流微反应反应时间大大缩短（由釜式50−90分钟缩短到30秒）；连续流无低温操作，节省能耗（微反应可以在35~45℃下进行，釜式在-65°C下进行）；反应可控性好，易于放大；消除了二硝的产生，生产的安全性大大提升。二. 固定床加氢过程研究图5. 氢化步骤反应方程式针对INT12加氢的过程，作者采用了固定床工艺。作者选用Pd/Al2O3做为催化剂，在固定化床式加氢反应器中进行反应，通过加入HCL将INT13分批成盐的方式解决其不稳定的问题。并且，作者打通了微反应器硝化和固定床反应器氢化的两步连续过程。同时，为了减少单元操作和溶剂置换工序，作者对氢化、关环以及还原步骤的溶剂进行了优化。表1.不同溶剂对氢化和环化反应的影响研究发现，使用四氢呋喃/二氯甲烷/乙腈体系不仅有很高的氢化以及环化的转化率，而且可以将硝化、氢化、环合以及还原工序串联，实现连续化生产。多步反应全连续，溶剂的选择往往是成败的关键。三. 多步串联合成中间体INT15图6. 连续串联合成中间体INT5工艺流程图作者选用微通道反应器、固定化床加氢反应器、釜式反应器杂化的方式，经过溶剂筛选、工艺条件优化，将硝化、氢化、环化、还原反应步骤串联，中间不经过分离，实现了多步反应的全连续（图6）。多步全连续工艺不仅可以减少操作步骤，而且生产效率大幅度提高。串联后，实验室规模稳定运行5小时，并以11.95g/h的通量得到97.1%纯度的INT15。实验小结连续流技术改变了药物研究的时空产率，有了更广的参数窗口。与在线分析仪器的良好的兼容性，可以更好地实现自动化和智能化，有助于提高研发效率和快速转化，从而获得更好的技术优势；微通道连续流技术，由于其较低的持液量、强大的传质和换热能力，对于在传统间歇生产模式下具有安全风险的反应，例如涉及剧毒试剂、不稳定中间体的反应，具有较好的优势；此外，连续流生产是降低API合成工艺放大的有效工具，可以更快地应对市场变化，节省中试放大成本，提升企业的竞争力。参考文献：Org. Process Res. Dev. 2022, 26, 1223−1235编者语康宁反应器模块化的组装方式和开放的接口，非常适合与其他类型的反应器、在线检测设备以及后处理装置联用。康宁反应器无缝放大的技术，可以帮助客户实现更高效的工业化生产，尤其是硝化、加氢、重氮化、卤化等危险反应工艺。在过去的几年中，康宁已实施了多套杂化的多步连续工艺，帮助客户实现了传统间歇反应釜工艺向连续流技术的升级和改造，取得了非常好的社会效应和经济效应。

微反应流动化学技术因能够解决化工危险合成反应而称其为绿色合成工艺。其具有强传热和传质特性和反应体积小，而使其具备本质安全性。并可平行放大，具备安全生产、易于控制、提高收率，减少三废的特点，为化学合成工艺带来革命性的变化。将为制药、化工行业转型升级，提升创新能力，为实现绿色发展提供有效的技术手段，目前已有部分企业成功改造升级，并带来极可观的社会效益和经济效益。 目前在我国尚属新工艺推广阶段，只有少数几家大企业应用了此项工艺，并取得了极好的效果。目前绝大多数的企业都有强烈意愿应用此工艺，但不知如何开展？也不知本企业的反应类型如何做流动化改造？近两年来，由于江浙长三角一带的做流动化改造的企业较多，相关的行业会议也多是在江浙一带举办，从未在西部地区举办，但川渝地区制药、化工企业众多，且很多企业有强烈学习意愿。为帮助相关从业人员了解和交流先进的微反应流动化学技术及设备应用，提升化工和医药工业生产的效能，中国化工企业管理协会医药化工专业委员会联合四川省分析测试服务中心定于2019年12月13日—15日在成都举办“微反应流动化学工艺与微反应流动加氢工艺应用研讨会”。届时将邀请行业专家从技术选择、工艺设计、设备选型、运行维护和应用实例进行系统交流研讨，展示和交流先进的微反应流动化学技术及设备应用，为参会代表创造更多的对接合作交流机会。请各有关单位积极派员参加，现将有关事项通知如下：会议主题微反应流动化学工艺与微反应流动加氢工艺应用研讨会会议组织主办单位：中国化工企业管理协会医药化工专业委员会 四川省分析测试服务中心协办单位：欧世盛（北京）科技有限公司时间地点时 间：2019年12月13日-15日（13日全天报到）地 点: 成都大成宾馆（成都市人民南路二段34号）会议费用会务费：1800元/人（含会议资料、茶歇、午餐、晚宴、礼品、证书等）,食宿统一安排，费用自理。会议内容（一）微反应流动化学技术的研究和应用现状：1、微反应流动化学技术研究与应用化进程；2、微反应流动化学系统的放大和集成技术的研究；3、微反应流动化学技术在化工过程强化的实际应用及例证；4、微反应流动化学技术在医药行业的研究应用；5、微反应流动化学技术在农药行业的研究应用；6、微反应流动化学技术在染颜料行业的研究应用；7、微反应流动化学技术在纳米材料合成等领域的研究应用；8、微反应流动化学技术应用行业热点问题；（二）微反应系统及微通道研究的热点与难点：1、微反应系统中的系统自动控制技术应用；2、微反应系统中催化剂的壁载或填充技术应用；3、微反应系统的微反应器防腐技术应用；4、微通道内流动与强化换热特性研究；5、微通道反应器制环酯草醚中间体的应用研究；6、微通道萃取器在产品生产以及降低废水中COD的应用；（三）、微反应技术与微反应器的行业应用与研究：1、微反应器在医药行业的研究应用；2、微反应器在农药行业的研究应用；3、微反应器在纳米材料合成等领域的研究应用；4、医药行业微反应工艺系统的优化设计研究；5、纳米材料合成等领域微反应工艺系统优化设计；6、染颜料行业微反应工艺系统的优化设计研究；7、农药行业微反应工艺系统的优化设计研究；8、绿色化工过程中微化工技术的实际应用；（四）微换热器研究与工艺优化中的验证及工艺开发应用：1、微换热器的研究现状和应用；2、微尺度下的传热特性；3、微换热器的结构优化研究；4、微换热器的可靠性与应用优点；5、微换热器的验证及工艺开发等；（五）流动化学技术的行业应用与研究：1、连续流动反应器的优势与前景；2、连续流动化学实现绿色化工、绿色制药的有效解决方案；3、渗透汽化技术的发展状况及在化工、制药领域的使用情况；4、连续流动化学在药物合成中的应用；5、流动化学的连续工艺技术；6、流动合成系统在制药、化工等有机合成领域应用；7、连续流动反应器在化工制药工艺安全案例；演讲嘉宾拟邀请嘉宾（不分排名先后）：陈光文 中国科学院大连化学物理研究所研究员；郭 凯 南京工业大学生物与制药工程学院院长、教授；夏春年 浙江工业大学药学院教授；张志华 广东省微化工工程技术研究中心主任；孙铁民 沈阳药科大学制药学院教授；张吉松 清华大学化学工程联合国家重点实验室研究员；鄢冬茂 沈阳化工研究院新材料所总监所长助理；程 荡 复旦大学微通道应用技术联合实验室执行负责人；万 力 华东理工大学化工学院副教授；金英泽 欧世盛（北京）科技有限公司CEO；（其他相关专家报告继续预约中，敬请持续关注！）论文征集 本次大会将面向全国征集与主题相关的学术报告、论文、案例成果，印刷会刊（论文集）作为会议资料，请拟提交论文的人员在12月8日前将论文发至99416838@qq.com信箱。要求论文字数不超过5000字，文件格式为word文档。参会人员1、医药、农药、染颜料等精细化工行业相关企业技术负责人。2、纳米材料合成等领域相关企业技术负责人。3、设备、技术供应商。4、政府、协会、检测机构、研究所及高等院校等。联系方式联系人：张静 手 机：400-178-1078邮 箱：99416838@qq.com 联系人：李亭手 机：400-178-1078邮 箱：market@osskj.com点击注册识别二维码注册参会，期待您的参与

摘要本期推文，编译了François Bertaux等发表在 Nature Communications期刊上的研究论文《使用 ReacSight 增强生物反应器阵列以实现自动测量和反应控制》（Enhancing bioreactor arrays for automated measurements and reactive control with ReacSight），介绍了 ReacSight，一种用于自动测量和反应实验控制的增强生物反应器阵列的策略。ReacSight 利用低成本移液机器人进行样品采集、处理和装载，并提供灵活的仪器控制架构。作者展示了 ReacSight 在涉及酵母的三种实验应用中的能力，包括：基因表达的实时光遗传控制；营养缺乏对健康和细胞应激的影响；对双菌株混合群落的组成进行动态控制。引言小规模、低成本的生物反应器正在成为微生物系统和合成生物学研究的有力工具。它们允许在长时间（几天）内严格控制细胞培养参数（例如温度、细胞密度、培养基更新率）。这些独特的特点使研究人员能够进行复杂的实验,并实现实验的高度再现性。例如，当药物选择压力随着耐药性的发展而增加时，抗生素耐药性的表征，细胞间通信合成路径的细胞密度控制表征，以及使用组合敲除文库在动态变化温度下酵母适应度的全基因组表征。原位光密度测量只能提供总生物量浓度及其增长率的信息，而荧光测量的灵敏度低，背景高。通常还必须测量和跟踪培养细胞群体的关键特征，如基因表达水平、细胞应激水平、细胞大小和形态、细胞周期进程、不同基因型或表型的比例。研究人员通常需要手动提取、处理和测量培养样本，以便通过更灵敏和专业的仪器（如细胞仪、显微镜、测序仪）进行检测。手动干预通常繁琐、容易出错，并严重限制了可用的时间分辨率和范围（即夜间无时间点）。它还阻碍了培养条件对此类措施的动态适应。这种反应性实验控制目前正引起系统生物学和合成生物学的兴趣。它既可以用来维持种群的某种状态（外部反馈控制），也可以用来最大化实验的价值（反应性实验设计）。例如，外部反馈控制可用于解开复杂的细胞耦合和信号通路调控，控制微生物群落的组成，或优化工业生物生产。反应性实验设计在长时间不确定实验（如人工进化实验）的背景下特别有用。通过实现实时参数推断和优化实验设计，也有助于加速基于模型的生物系统表征。原则上，商业机器人设备和/或定制硬件可用于将生物反应器阵列连接到敏感的多样本（通常接受 96 孔板作为输入）测量设备。然而，这对设备采购、设备成本和软件集成提出了巨大挑战。当一个功能平台建立起来时，相应硬件和软件的升级和维护也极具挑战性。因此，迄今为止报告的例子很少。例如，只有两个小组展示了细菌或酵母培养物的自动细胞术和反应性光遗传学控制，设置仅限于单个连续培养物或具有有限连续培养能力的多个培养物。一组还展示了自动显微镜和反应性光遗传学控制单个酵母连续培养。ReacSight， 一种通用且灵活的策略，用于增强生物反应器阵列的自动化测量和反应实验控制。ReacSight 非常适合集成开放源代码、开放硬件组件，但也可以容纳封闭源代码、 仅限 GUI 的组件（如细胞仪）。首先，作者使用 ReacSight 组装一个平台，实现基于细胞术的特征描述和平行酵母连续培养的反应性光遗传学控制。重要的是，作者构建了两个版本的平台，要么使用定制的生物反应器阵列，要么使用最新的低成本、开放硬件、商业化的光遗传学 Chi.生物反应器。然后，作者在三个案例研究中证明了它的有用性。首先，作者在不同的生物反应器中用光实现基因表达的并行实时控制。第二，作者利用高度受控和信息丰富的竞争分析，探讨营养缺乏对健康和细胞应激的影响。第三，作者利用平台的养分稀缺性和反应性实验控制能力，实现对两个菌株混合群落的动态控制。最后，为了进一步证明 ReacSight 的通用性，作者使用它来增强具有吸液能力的平板阅读器，并对大肠杆菌临床分离物进行复杂的抗生素处理。结果测量自动化、平台软件集成和 ReacSight 的反应性实验控制ReacSight 战略旨在增强用于自动测量和反应实验控制的生物反应器阵列， 以灵活和标准化的方式将硬件和软件元素结合起来（图 1）。吸管机器人用于以通用方式在任何生物反应器阵列和任何基于平板的测量设备之间建立物理连接（图 1a）。生物反应器培养物样本通过连接在机械臂上的泵控取样管线发送至移液机器人（取样）。使用移液机器人的一个主要优点是，在测量（处理）之前，可以在培养样本上自动执行不同的处理步骤。然后，样品由移液机器人转移至测量装置（装载）。当然，这需要测量设备的物理定位，以便当其装载托盘打开时，机器人手臂可以接近设备输入板的孔。部分接近设备输入板通常不是问题，因为机器人可用于在测量之间清洗输入板孔，允许随着时间的推移重复使用相同的孔（清洗）。重要的是，如果不需要反应性实验控制，或者如果不是基于测量，机器人功能也可以用于处理和存储培养样本，以便在实验结束时进行一次性离线测量，从而实现具有灵活时间分辨率和范围的自动测量。ReacSight 还提供了一些软件挑战的解决方案，这些软件挑战应该解决，以解锁多生物反应器的自动测量和反应实验控制（图 1b）。首先，需要对平台的所有仪器（生物反应器、移液机器人、测量设备）进行程序控制。其次，一台计算机应该与所有仪器进行通信，以协调整个实验。ReacSight 将 Python 编程语言的多功能性和强大功能与 Flask web 应用程序框架的通用性和可伸缩性相结合，以应对这两个挑战。事实上，Python 非常适合轻松构建 API 来控制各种仪器：有完善的开源库用于控制微控制器（如 Arduinos），甚至用于基于“点击”的控制 GUI 专用软件驱动缺少 API 的封闭源代码仪器（pyautogui）。重要的是，开源、低成本的吸管机器人 OT-2（Opentrons）附带了本地 Python API。Hamilton 机器人也可以通过 Python API 进行控制。然后，Flask 可用于公开所有仪器 API，以便通过本地网络进行简单访问。然后，从一台计算机协调对多个仪器的控制的任务基本上简化为发送 HTTP 请求的简单任务，例如使用 Python 模块请求。HTTP 请求 还可以使用社区级数字分发平台Discord 实现从实验到远程用户的用户友好通信。这种多功能仪表控制结构是 ReacSight 的关键组件。ReacSight 的另外两个关键组件是（1）通用的面向对象的事件实现（如果发生这种情况，请这样做），以促进反应性实验控制；（2）将所有仪器操作详尽记录到单个日志文件中。ReacSight 软件以及硬件的源文件在 ReacSight-Git 存储库中公开提供。图1 ReacSight：用于自动测量和反应实验控制的增强生物反应器阵列的策略。a 在硬件方面，ReacSight 利用吸管机器人（如低成本、开源 Opentrons OT-2）在任何多生物反应器设置（eVOLVER、Chi.Bio、custom……）和任何基于平板的测量设备（平板阅读器、细胞仪、高通量显微镜、pH 计……）的输入之间建立物理链接。如有必要，可使用移液机器人对生物反应器样本进行处理（稀释、固定、提取、纯化……），然后再装入测量装置。如果不需要反应实验控制，处理过的样品也可以存储在机器人平台上进行离线测量（OT-2 温度模块可以帮助保存对温度敏感的样品）。b 在软件方面，ReacSight 通过基于Python 和PythonWeb 应用程序框架 Flask 的多功能仪器控制体系结构实现了全平台集成。ReacSight 软件还提供了一个通用事件系统，以实现反应性实验控制。显示了反应实验控制的简单用例的示例代码。实验控制还可以使用Discord webhooks 将实验状态通知远程用户，并生成详尽的日志文件。曼森自动化高通量发酵实验室曼森机器人自动化技术可根据客户实际需求进行定制化（可实现硬件+软件协同）完成复杂流程自动化。机器人自动化技术与平行反应器组合为生物领域科学研究助力，是实现生物技术biofoundry的重要技术基础；曼森生物致力于满足客户自动化、高通量的需求，推进合成生物技术产品快速产业化。曼森高通量发酵平台曼森实验室自动化系列曼森高通量自动样品检测机器人未完待续文章来源：本文由中科院上海生命科学信息中心与曼森生物合作供稿排版校对：刘娟娟编辑 内容审核：郝玉有博士

编者按跟踪智慧实验室的理论研究发展状况、产业发展动态、主要设备供应商产品研发动态、国内外智慧实验室建设成果现状等信息内容。本文由中科院上海生命科学信息中心与曼森生物合作供稿。 本期推文， 编 译 了 Franç ois Bertaux 等 发 表 在 Nature Communications 期刊上的研究论文《使用 ReacSight 增强生物反应器阵列以实现自动测量和反应控制》（Enhancing bioreactor arrays for automated measurements and reactive control with ReacSight），介绍了 ReacSight，一种用于自动测量和反应实验控制的增强生物反应器阵列的策略。ReacSight 利用低成本移液机器人进行样品采集、处理和装载，并提供灵活的仪器控制架构。作者展示了 ReacSight 在涉及酵母的三种实验应用中的能力，包括：基因表达的实时光遗传控制；营养缺乏对健康和细胞应激的影响；对双菌株混合群落的组成进行动态控制。因文章篇幅较长，将分为三期来讲述。感谢关注！目录/CONTENT01/引言02/结果 2.1 测量自动化、平台软件集成和 ReacSight 的反应性实验控制 2.2 反应性光遗传控制和酵母连续培养的单细胞解析特性 2.3 使用光实时控制基因表达 2.4 探索营养缺乏对健康和细胞压力的影响 2.5 ReacSight 是一种通用策略：通过吸液功能增强平板阅读器03/讨论01引言小规模、低成本的生物反应器正在成为微生物系统和合成生物学研究的有力工具。它们允许在长时间（几天）内严格控制细胞培养参数（例如温度、细胞密度、培养基更新率）。这些独特的特点使研究人员能够进行复杂的实验,并实现实验的高度再现性。例如，当药物选择压力随着耐药性的发展而增加时，抗生素耐药性的表征，细胞间通信合成路径的细胞密度控制表征，以及使用组合敲除文库在动态变化温度下酵母适应度的全基因组表征。原位光密度测量只能提供总生物量浓度及其增长率的信息，而荧光测量的灵敏度低，背景高。通常还必须测量和跟踪培养细胞群体的关键特征，如基因表达水平、细胞应激水平、细胞大小和形态、细胞周期进程、不同基因型或表型的比例。研究人员通常需要手动提取、处理和测量培养样本，以便通过更灵敏和专业的仪器（如细胞仪、显微镜、测序仪）进行检测。手动干预通常繁琐、容易出错，并严重限制了可用的时间分辨率和范围（即夜间无时间点）。它还阻碍了培养条件对此类措施的动态适应。这种反应性实验控制目前正引起系统生物学和合成生物学的兴趣。它既可以用来维持种群的某种状态（外部反馈控制），也可以用来最大化实验的价值（反应性实验设计）。例如，外部反馈控制可用于解开复杂的细胞耦合和信号通路调控，控制微生物群落的组成，或优化工业生物生产。反应性实验设计在长时间不确定实验（如人工进化实验）的背景下特别有用。通过实现实时参数推断和优化实验设计，也有助于加速基于模型的生物系统表征。原则上，商业机器人设备和/或定制硬件可用于将生物反应器阵列连接到敏感的多样本（通常接受 96 孔板作为输入）测量设备。然而，这对设备采购、设备成本和软件集成提出了巨大挑战。当一个功能平台建立起来时，相应硬件和软件的升级和维护也极具挑战性。因此，迄今为止报告的例子很少。例如，只有两个小组展示了细菌或酵母培养物的自动细胞术和反应性光遗传学控制，设置仅限于单个连续培养物或具有有限连续培养能力的多个培养物。一组还展示了自动显微镜和反应性光遗传学控制单个酵母连续培养。 ReacSight， 一种通用且灵活的策略，用于增强生物反应器阵列的自动化测量和反应实验控制。ReacSight 非常适合集成开放源代码、开放硬件组件，但也可以容纳封闭源代码、 仅限 GUI 的组件（如细胞仪）。首先，作者使用 ReacSight 组装一个平台，实现基于细胞术的特征描述和平行酵母连续培养的反应性光遗传学控制。重要的是，作者构建了两个版本的平台，要么使用定制的生物反应器阵列，要么使用最新的低成本、开放硬件、商业化的光遗传学 Chi.生物反应器。然后，作者在三个案例研究中证明了它的有用性。首先，作者在不同的生物反应器中用光实现基因表达的并行实时控制。第二，作者利用高度受控和信息丰富的竞争分析，探讨营养缺乏对健康和细胞应激的影响。第三，作者利用平台的养分稀缺性和反应性实验控制能力，实现对两个菌株混合群落的动态控制。最后，为了进一步证明 ReacSight 的通用性，作者使用它来增强具有吸液能力的平板阅读器，并对大肠杆菌临床分离物进行复杂的抗生素处理。02结果2.1 测量自动化、平台软件集成和 ReacSight 的反应性实验控制ReacSight 战略旨在增强用于自动测量和反应实验控制的生物反应器阵列， 以灵活和标准化的方式将硬件和软件元素结合起来（图 1）。吸管机器人用于以通用方式在任何生物反应器阵列和任何基于平板的测量设备之间建立物理连接（图 1a）。生物反应器培养物样本通过连接在机械臂上的泵控取样管线发送至移液机器人（取样）。使用移液机器人的一个主要优点是，在测量（处理）之前，可以在培养样本上自动执行不同的处理步骤。然后，样品由移液机器人转移至测量装置（装载）。当然，这需要测量设备的物理定位，以便当其装载托盘打开时，机器人手臂可以接近设备输入板的孔。部分接近设备输入板通常不是问题，因为机器人可用于在测量之间清洗输入板孔，允许随着时间的推移重复使用相同的孔（清洗）。重要的是，如果不需要反应性实验控制，或者如果不是基于测量，机器人功能也可以用于处理和存储培养样本，以便在实验结束时进行一次性离线测量，从而实现具有灵活时间分辨率和范围的自动测量。ReacSight 还提供了一些软件挑战的解决方案，这些软件挑战应该解决，以解锁多生物反应器的自动测量和反应实验控制（图 1b）。首先，需要对平台的所有仪器（生物反应器、移液机器人、测量设备）进行程序控制。其次，一台计算机应该与所有仪器进行通信，以协调整个实验。ReacSight 将 Python 编程语言的多功能性和强大功能与 Flask web 应用程序框架的通用性和可伸缩性相结合，以应对这两个挑战。事实上，Python 非常适合轻松构建 API 来控制各种仪器：有完善的开源库用于控制微控制器（如 Arduinos），甚至用于基于“点击”的控制 GUI 专用软件驱动缺少 API 的封闭源代码仪器（pyautogui）。重要的是，开源、低成本的吸管机器人 OT-2（Opentrons）附带了本地 Python API。Hamilton 机器人也可以通过 Python API 进行控制。然后，Flask 可用于公开所有仪器 API，以便通过本地网络进行简单访问。然后，从一台计算机协调对多个仪器的控制的任务基本上简化为发送 HTTP 请求的简单任务，例如使用 Python 模块请求。HTTP 请求 还可以使用社区级数字分发平台Discord 实现从实验到远程用户的用户友好通信。这种多功能仪表控制结构是 ReacSight 的关键组件。ReacSight 的另外两个关键组件是（1）通用的面向对象的事件实现（如果发生这种情况，请这样做），以促进反应性实验控制；（2）将所有仪器操作详尽记录到单个日志文件中。ReacSight 软件以及硬件的源文件在 ReacSight-Git 存储库中公开提供。图1 ReacSight：用于自动测量和反应实验控制的增强生物反应器阵列的策略。a 在硬件方面，ReacSight 利用吸管机器人（如低成本、开源 Opentrons OT-2）在任何多生物反应器设置（eVOLVER、Chi.Bio、custom……）和任何基于平板的测量设备（平板阅读器、细胞仪、高通量显微镜、pH 计……）的输入之间建立物理链接。如有必要，可使用移液机器人对生物反应器样本进行处理（稀释、固定、提取、纯化……），然后再装入测量装置。如果不需要反应实验控制，处理过的样品也可以存储在机器人平台上进行离线测量（OT-2 温度模块可以帮助保存对温度敏感的样品）。b 在软件方面，ReacSight 通过基于Python 和PythonWeb 应用程序框架 Flask 的多功能仪器控制体系结构实现了全平台集成。ReacSight 软件还提供了一个通用事件系统，以实现反应性实验控制。显示了反应实验控制的简单用例的示例代码。实验控制还可以使用Discord webhooks 将实验状态通知远程用户，并生成详尽的日志文件。03曼森自动化高通量发酵实验室曼森机器人自动化技术可根据客户实际需求进行定制化（可实现硬件+软件协同）完成复杂流程自动化。机器人自动化技术与平行反应器组合为生物领域科学研究助力，是实现生物技术biofoundry的重要技术基础；曼森生物致力于满足客户自动化、高通量的需求，推进合成生物技术产品快速产业化。曼森高通量发酵平台曼森实验室自动化系列曼森高通量自动样品检测机器人未完待续Mediacenter Editor | 曼森编辑文章来源：本文由中科院上海生命科学信息中心与曼森生物合作供稿排版校对：刘娟娟编辑 内容审核：郝玉有博士

本篇承接上文，《使用ReacSight增强生物反应器阵列以实现自动测量和反应控制（上）》（点击查看）。2.2反应性光遗传控制和酵母连续培养的单细胞解析特性作者首次应用ReacSight策略的动机是酵母合成生物学应用。在这种情况下，精确控制合成路径并在定义明确的环境条件下测量其输出，并具有足够的时间分辨率和范围是至关重要的。光遗传学为控制合成路径提供了一种极好的方法，生物反应器支持的连续培养是对环境条件进行长时间严格控制的理想方法。为了测量单个细胞的路径输出，细胞术提供了高灵敏度和高通量。因此，借助ReacSight策略，利用台式细胞仪作为测量设备，组装了一个完全自动化的实验平台，实现了对酵母连续培养物的反应性光遗传学控制和单细胞解析表征（图2a）。补充说明2提供了平台硬件和软件的详细信息，此处仅讨论关键要素。八个反应器与移液机器人相连，这意味着每个时间点都会填满一列取样板。虽然机器人可以接触到三列细胞仪输入板，但作者仅使用一列，由机器人进行广泛清洗，以实现小于0.2%的残留，使用免疫磁珠进行验证。通常在机器人平台上安装两个倾翻箱和两个取样板（2×96=192个样本），因此，在没有任何人为干预的情况下，八个反应器中的每一个都有24个时间点。为了实现基于细胞数据的反应性实验控制，作者开发并实施了算法，以在重叠荧光团之间执行自动选通和光谱反褶积（图2b）。作者首先通过对组成性表达来自染色体整合转录单位的各种荧光蛋白的酵母菌株进行长期恒浊培养来验证平台的性能（图2c）。荧光团水平的分布是单峰的，随着时间的推移是稳定的，正如在具有组成型启动子的稳定生长条件下所预期的那样。mNeonGreen和mScarlet-I在单色和三色菌株之间的分布完全重叠。这与从强pTDH3启动子表达一个或三个荧光蛋白对细胞生理学的影响可以忽略不计的假设是一致的，并且三色菌株中转录单位的相对位置（mCerulean第一，mNeonGreen第二，mCarlet-I）对基因表达的影响很小。与单色品系相比，三色品系中测得的mCerulean水平略高（~15%）。这可能是由于反褶积中的残余误差造成的，与自荧光和mNeonGreen相比，mCerulean的亮度较低加剧了这种误差。为了验证平台的光遗传学能力，作者构建了一个基于EL222系统17的光诱导基因表达路径并对其进行了表征（图2d）。正如预期的那样，应用不同的蓝光开-关时间模式导致荧光团水平的动态分布覆盖范围很广，从接近零水平（即几乎无法与自体荧光区分）到超过强组成启动子pTDH3获得的水平。高诱导表达水平的细胞间变异性也很低，变异系数（CV）值与pTDH3启动子相当（0.22vs0.20）。作者组装的第一个平台使用了一个预先存在的定制光生生物反应器阵列。这种设置有几个优点（可靠性、工作容量范围广），但其他实验室无法轻易复制。由于ReacSight架构的模块化，可以通过将这个定制的生物反应器阵列与最近描述的开放硬件、光遗传学就绪的商用Chi.生物反应器（图2a（右图））交换，快速构建具有类似功能的平台的第二个版本。为了验证该平台的另一版本的性能，作者使用图2d中相同的菌株进行了光诱导实验，并获得了各种光诱导曲线的极好的反应器到反应器再现性。图2基于ReacSight的自动化平台组装，实现对酵母连续培养物的反应性光遗传学控制和单细胞解析表征。a平台概述。OpentronsOT-2移液机器人用于将支持光基因的多生物反应器连接到台式细胞仪（GuavaEasyCyte14HT，Luminex）。机器人用于稀释细胞仪输入板中的新鲜培养样本，并在时间点之间清洗。“点击”Python库pyautogui用于创建细胞仪仪器控制API。定制算法是在Python中开发和实现的，用于实时自动选通和去卷积细胞数据。使用定制的生物反应器装置（左图）或Chi生物反应器（右图）组装了两个版本的平台。b选通和反褶积算法说明。例如，显示了重叠荧光团mCerulean和mNeonGreen之间的反褶积。c多代单细胞基因表达分布的稳定性。从pTDH3启动子驱动的转录单位中组成性表达mCerulean、mNeonGreen或mCarlet-I的菌株（“三色”菌株），整合到染色体中，在浊度调节器模式下生长（OD设定值=0.5，上限图），每小时采集一次细胞仪（垂直绿线）。所有时间点的荧光强度分布（通过高斯核密度估计进行平滑）（选通、反褶积和前向散射归一化后，FSC）用不同的颜色阴影绘制在一起（下图）。RPU：相对启动子单位（见方法）。为了简单起见，未显示“三色”的OD数据，与其他类似。d基于EL222系统的光驱动基因表达电路的特性。应用三种不同的开-关蓝光时间剖面图（底部），每45分钟采集一次细胞仪。门控、去卷积、FSC标准化数据的中位数如图所示（顶部）。此图中显示的所有生物反应器实验均在同一天与定制生物反应器平台版本并行进行。源数据作为源数据文件提供。2.3使用光实时控制基因表达为了展示平台的反应性光遗传控制能力，作者开始动态适应光刺激，以便将荧光团水平保持在不同的目标设定点。这种用于体内基因表达调控的电子反馈有助于在存在复杂细胞调控的情况下剖析内源性路径的功能，并有助于将合成系统用于生物技术应用。作者首先构建并验证了光诱导基因表达的简单数学模型（图3a）。将三个模型参数与图2d的表征数据进行联合拟合，得到了良好的定量一致性。考虑到模型假设的简单性，这一点值得注意：光激活下的mRNA生成速率恒定，每mRNA的翻译速率恒定，mRNA（大部分降解，半衰期为20分钟）和蛋白质（大部分稀释，半衰率为1.46小时）的一级衰变。因此，当实验条件得到很好的控制并且数据得到适当的处理时，人们可以希望用一小套简单的过程来定量地解释生物系统的行为。然后，作者将拟合模型合并到模型预测控制算法中（图3b）。该算法与ReacSight事件系统一起，实现了对不同反应器中不同目标的荧光水平的精确实时控制（图3c）。为了进一步证明平台的稳健性和再现性，作者在几个月后进行了另一个单8反应器实验，涉及两个荧光团目标水平的四个重复反应器运行。所有的重复都能很好地跟踪目标，并且控制算法决定的光分布在相同目标的重复之间非常相似，但并不完全相同。作者还研究了之前使用的诱导系统在更长时间尺度上的遗传稳定性。遗传稳定性是工业生物生产的一个重要因素。作者观察到，EL222驱动的mNeonGreen蛋白的诱导可以持续5天以上，并且具有很好的稳定性（图3d顶部）。更进一步，作者测试了同一蛋白的分泌版本是否表现出类似的表达稳定性。作者观察到，诱导约2天后细胞水平显著降低。细胞异质性也增加了（图3d右侧）。为了弥补细胞水平的下降，作者将表达盒整合成多个拷贝（三次，串联染色体插入）。诱导后，获得了非常高的荧光水平（图3d底部）。令人惊讶的是，这些水平比非分泌蛋白高一个数量级，并伴随着强烈的应激，正如未折叠蛋白应激报告所反映的那样（pUPRmScarletI）。诱导后，细胞内蛋白质水平逐渐下降。细胞内蛋白质水平显示出明显的双峰分布，强烈的遗传不稳定性迹象（图3d右侧）。最后，当以最大诱导水平的三分之一诱导时，相同的三重拷贝结构表现出非单调行为：高水平初始反应，随后细胞内水平缓慢下降，如完全诱导的三重结构，随后长期内部高蛋白水平的非预期缓慢恢复（图3d底部）。这种恢复可以通过细胞适应高生产需求来解释，或者更可能的是，通过选择高产亚群来解释，该亚群能够更好地保存HIS3选择标记，即使在完全培养基中也具有轻微的生长优势。这个实验证明了作者的平台能够执行长时间的实验，并以相对较高的时间分辨率提供单小区信息。此外，它促使探索和利用营养素可用性对健康和压力的影响。图3闭环：使用光实时控制基因表达。a光驱动基因表达电路的简单ODE模型拟合到图2d的表征数据。拟合参数为γm=2.09h−1，σ=0.64RPU小时−1，γFP=0.475小时−1km被任意设置为等于γm，以仅允许从蛋白质中值水平识别参数。b实时控制基因表达的策略。每小时进行一次细胞仪采集，在选通、反褶积和FSC归一化后，数据被送入模型预测控制（MPC）算法。该算法使用该模型搜索10个周期为30分钟的工作循环（即5小时的后退地平线）的最佳占空比序列，以跟踪目标水平。c四种不同目标水平的实时控制结果，在不同的生物反应器中并行执行（自定义设置）。左：单个单元格的中位数（控制值）。右：单细胞随时间的分布。请注意，所有绘图都使用线性比例。d表达系统的长期稳定性和蛋白质分泌的影响。表达EL222驱动的mNeonGreen荧光报告子的细胞，无论是否分泌，在浊度调节器中生长5天，每2小时进行一次细胞仪测量。表示整个实验期间的平均表达水平。荧光分布也显示在选定的时间点（诱导后0、6、48和120小时）。细胞也有分泌应激的荧光报告子（pUPRmScarlet-I）。还提供了三个拷贝中整合的mNeonGreen报告蛋白的分泌形式的结果。相关蛋白（mNeonGreen水平）和应激水平（mCarlet-I水平）分布的时间演变如补充图11和12所示。源数据作为源数据文件提供。曼森生物高通量菌株筛选平台技术上海曼森生物科技公司专注于高通量、自动化、智能化实验室技术产品开发，逐步形成了全自动化的高通量菌株筛选平台技术，可根据用户需求定制化高通量全自动菌株筛选平台。每天筛选通量可从几千到10万，是人工通量的几十倍上百；在传统生物技术上，加速工业化菌株的遗传进化，帮助提高底物转化率和产量提升；在合成生物技术上，可为选择的平台化合物表达菌株的遗传稳定性、表观遗传进化提升效率。此外高通量筛选必须有高通量的自动化分析检测技术支撑方能发挥最大价值。曼森高通量自动样品检测机器人文章来源：本文由中科院上海生命科学信息中心与曼森生物合作供稿排版校对：刘娟娟编辑内容审核：郝玉有博士

如需获取原文献/补充资料 请关注曼森生物公众号英国Cleaver Scientific是由Adie Cleaver创立，proSET是Cleaver Scientific旗下的产品，该系统是台式规模的，具有大型彩色触摸屏面板和用户友好的界面。1proSET 平行发酵系统proSET Parallel Fermentation System无论是需要同时进行两个相同的实验还是不同的实验，双重加热系统都允许同时运行两个恒温器加热、两个干式加热或一个恒温器和一个干式加热。远程控制软件可以控制 16 个容器，以实现真正的并行操作。产品特点：🔻一个控制器用于两个容器；🔻用于独立或同时控制的单容器或双容器；🔻用于恒温器和干式加热兼容性的双加热系统；🔻标准包中包含免费的远程控制软件；🔻与所有可选设备完全兼容。2proSET One 发酵系统proSET One Fermentation SystemproSET One System 体积小巧，作为标准仪器提供了所有必要的工具。双重加热系统允许为任何应用需求选择高达 10L 的任何容器类型。可选的扩展模块允许添加额外的设备以增强系统的功能。所有必需品，如温度、消泡剂、pH 和 DO 探头都包含在标准包装中。PC 软件可同时连接16 个系统 16 个容器。 产品特点：🔻基于 Linux 的系统；🔻尺寸：250x510x500mm；🔻最大容量为 10 升；🔻三档速度可调，蠕动泵控制不同流量的进料；🔻SCADA 软件就绪；🔻扩展模块可用于系统升级支持可选设备。3proSET Evo 发酵系统proSET Evo Fermentation SystemproSET Evo 可提供一体化发酵解决方案和终极自动化体验，它与 0.5 至 20L 的容器完全兼容，为大多数细胞系的培养提供了广泛的覆盖范围。proSET Evo System配备最新的控制软件；这款用户友好、直观的软件结合了许多高级功能，可提高实验效率。除了手动控制搅拌、温度、pH、DO 水平和进料外，还可以对上述参数进行 15 步预定顺序控制以及 pH 和 DO 反馈控制。此外，还提供多种即插即用可选设备。产品特点： 🔻用于细胞培养和微生物学研发的通用系统； 🔻可互换的五种耐高压灭菌玻璃容器； 🔻从单个界面控制十六个系统； 🔻兼容小型中试规模 15L 和 20L 玻璃容器。4曼森生物平行生物反应器前几期已经介绍了曼森JOY4-500和JOY4-1000型号的平行生物反应器，本期介绍JOY1-2400型号反应器。JOY1-2400高通量微型生物反应器专为菌种高通量筛选、配方开发、工艺优化、原材料质量评价等研究需求设计；与摇瓶、试管、孔板、微流控芯片相比，与生产罐结构更加一致，通过参数分析获得的工艺条件，可以直接进行放大，使试验室的成果迅速获得转化；高通量微型生物反应器与实验室传统的生物反应器相比，其软件设计更加合理，除了实现一键设定参数、一键同时校准外，还可以将编制好的工艺策略一键下发到每个罐上，提高操作效率，另外通过生物反应器的平行性设计和验证，使得用户的试验结论更加可靠。高通量微型生物反应器因为体积小，所以除了节约占用空间外，还可减少试验人员和原料成本，极大的降低研发成本。 产品特点：🔻一个单元模块由1个2400ml微型反应器组成，多个模块可以并联，组成高通量微型发酵罐组；🔻每个2400ml微型反应器的参数可独立设定和控制；🔻每个反应器对应4路蠕动泵，每个泵的转速单独可调；🔻一台电脑控制所有反应器，完成参数设置、命令执行、数据记录和曲线浏览；🔻一体化设计，不需要外接其他管路和设备，插电即用；🔻具有10个基本在线参数和30个可扩展参数；🔻有参数运行中自我诊断功能；信息来源：https://www.cleaverscientific.com/electrophoresis-products/proset-parallel-fermentation-system/https://www.cleaverscientific.com/electrophoresis-products/proset-one-fermentation-system/https://www.cleaverscientific.com/electrophoresis-products/proset-evo-fermentation-system/由于篇幅受限，关于上述生物反应器具体参数详见公众号右下角底部菜单栏→补充资料，自动跳转获取Mediacenter Editor | 曼森编辑文章来源：本文由上海曼森生物整理提供排版校对：刘娟娟编辑 内容审核：郝玉有博士-END-

——合臣科技 进口国产 通用实验室仪器设备——在这篇文章中，我们采访了两家化学实验室1. 来自卡迪夫大学的科学家是如何用Reactor Ready 反应釜放大他们的实验2.来自Charnwood 分子公司的化学家是如何通过AVA实验室控制软件简化整个放大流程的一、在Reactor Ready反应釜中放大可持续聚合物合成点击上方观看采访视频Ben Ward 博士正在卡迪夫大学研究可持续塑料。他的团队需要放大他们的工艺，以合成足够的聚合物用于材料测试。Reactor - Ready实验室夹套反应釜允许他的研究小组将剂量从毫克放大到数百克。在这个视频中，Ben和Taylor解释了Reactor-Ready反应釜如何将他们的研究进展到一个完全不同的水平。“ 它本质上改变了运行规则”——Taylor Young，博士生, 卡迪夫大学二、使用AVA控制软件释放您实验室的潜力点击上方观看采访视频了解Charnwood 分子公司的化学家如何利用AVA实验室控制软件彻底改变他们的化学过程。通过AVA实验室控制软件，Charnwood 分子公司的化学家可以控制他们的Radleys Reactor Ready Pilot反应釜和 Lara CLR系统，即使是复杂的实验，他们也能够毫不费力地进行编程和运行，实现安全、可扩展和可靠的流程。还能够通过全过程数据记录将流程从较小规模无缝放大到较大规模。手动控制温度和乏味地调整通风柜中的剂量的日子已经一去不复返了。AVA实验室控制软件简化了整个过程，实现了温度控制、搅拌、液体定量等自动化。“ 这是一个很棒的软件，使我们能够以我们想要的方式控制我们所有的反应。”——Nick Griffiths-Haynes首席化学家, Charnwood 分子公司

英国Radleys公司于2022年4月16日正式发布其全新的Reactor Ready系列过滤反应釜，我司合臣科技（上海）有限公司作为Radleys的中国区授权代理商，同步在国内开展新产品的发布工作。Reactor Ready过滤反应釜将您的夹套玻璃反应釜和过滤装置合二为一，用于进行反应和样品分离，非常适合结晶、反应后处理和产品分离。进行温度控制、搅拌和过滤您可以升级您现有的Reactor Ready反应釜以兼容过滤釜体或新购置一台过滤反应釜。 过滤釜体采用全夹套设计，以实现精确的温度控制 过滤釜体类型：1L 和2L 过滤组件可实现有效的固液分离，同时将残留量降低 独特的过滤器支撑板将底座与釜体对齐，无需工具即可组装在同一釜体中合成和过滤我们独特的夹套过滤釜体允许在合成和过滤过程中对整个釜体内容物进行精确的温度控制。全夹套玻璃过滤釜体用于精确温度控制过滤的全夹套玻璃过滤釜体产品特性精密设计的硼硅酸盐玻璃釜体采用夹套设计，一直延伸到过滤板，可精确控制整个釜体内容物的温度。上部DN100 抛光平盖法兰与 FEP 包裹的 O 形圈和 PTFE 环相结合，在釜体和釜盖之间提供防泄露密封。釜体内壁垂直设计，便于无阻碍地进行过滤，配有DN150 底部法兰，可轻松接触滤饼。过滤组件可实现高效的固液分离可重复使用的过滤膜有多种孔隙率和材料可供选择。带有可拆卸夹子的滤板便于在过滤后收集产品并重新组装过滤部件。滤板组件Reactor Ready过滤板组件可实现高效过滤和轻松的固体回收。创新的垫圈和O 形圈密封设计降低了泄漏的风险。宽底法兰和可转动的过滤器支撑板使得滤饼取出和系统的重新组装变得非常方便。 玻璃底部放料阀易于拆卸以进行清洁。采用15 mm底部放料出口设计，便于轻松放料。零死角设计可减少反应过程中过滤介质下方的材料损失。螺纹出口便于连接到收集容器和真空泵以进行负压抽滤。过滤膜所有滤膜套装都包括 6 种预先切割好尺寸的滤膜，您还可以根据自己的尺寸切割滤膜材料。滤板和垫圈可选PTFE 或 PEEK材质。PTFE（-30 至 +120℃）具有出色的化学相容性。 PEEK（-30 至 +180 ℃）提供更宽的温度范围和良好的化学相容性。 烧结玻璃膜支架防止过滤介质在过滤过程中损坏。铝制滤板杯在过滤过程中保持滤板刚度，以确保滤板和釜体法兰的紧密密封。垫片 O 形圈套装包括硅胶（-30 至 +180℃）和氟橡胶（-20 至 +180℃）。 便于使用的过滤组件1. 铝制滤板杯让您可以选择 PTFE 或 PEEK 滤板，具有更广泛的溶剂和温度兼容性。2.可拆卸的 15mm口径玻璃底部出口便于清洁。3. 烧结玻璃膜支架防止过滤介质在过滤过程中损坏。4. 预切过滤膜有多种材料和孔隙度可供选择。5. 套装包括硅胶（-30 至 +180℃）和氟橡胶（-20 至 +180℃）。6. 垫圈（可提供 PTFE 或 PEEK）与 O 形圈结合，以确保有效密封。7. 可转动的过滤器支撑板使得过滤器与釜体便于对齐，即使在夹子解锁时也能支撑滤板和滤饼。8. 过滤器夹设计让过滤组件能够轻松地夹在釜体下法兰上。9.釜体和过滤组件更换无需工具，可在几分钟内完成。 Reactor Ready过滤釜体釜架系统套装这个釜架套装包括您开始使用所需常规配件，每个釜架套装包括：釜架组件五口玻璃釜盖 滤板套装滤板套装包括开始过滤所需的常规配件，只需选择具体的材料类型（PTFE或PEEK）即可，每个滤板套装包括：PTFE 或 PEEK 滤板PTFE 或 PEEK 滤板垫圈铝制滤板杯滤板 O 型圈（氟橡胶和硅胶）烧结玻璃膜支撑盘玻璃底部出料口和底阀滤膜评估套装（6种膜）过滤釜体套装 这些釜体套装包括您开始使用所需的釜体和配件，每个套装中包含的Pt100 温度探针和涡轮搅拌桨与釜体尺寸相匹配，每个釜体套装包括：过滤釜体PTFE涡轮型搅拌桨Pt100 PTFE温度探针及其适配器

鸡蛋壳与盐酸反应生成二氧化碳硝酸银溶液滴入硫代硫酸钠溶液中产生黄色的硫代硫酸银沉淀氯化钴在硅酸钠溶液中的渗透压生长金属锌可以将金属铜从硫酸铜溶液中置换出来。在重力的作用下，铜从金属锌表面滑落　　很多人在中学就接触过化学反应，但很少从美学的角度去观察它们。在由中国科学技术大学先进技术研究院和清华大学出版社联合制作的科普项目《美丽化学》中(网址：BeautifulChemistry.net/cn)，我们使用最新的4K摄像机和微距镜头拍摄化学反应，并排除了烧杯、试管等玻璃仪器产生的视觉干扰，将化学反应独有的美丽呈现在大众眼前。(作者系中国科学技术大学科技传播系特任副研究员)

本篇承接上文。《使用ReacSight增强生物反应器阵列以实现自动测量和反应控制（上）》（点击查看）。《使用ReacSight增强生物反应器阵列以实现自动测量和反应控制（中）》（点击查看）。2.4 探索营养缺乏对健康和细胞压力的影响荧光蛋白可以作为报告物来评估细胞的表型特征，也可以作为条形码来标记具有特定基因型的菌株。再加上生物反应器阵列的自动细胞仪，这种能力扩展了可能的实验范围：在动态控制环境中的多重菌株特性和竞争（图 4a）。事实上，一些荧光蛋白可用于基因分型，其他可用于表型分型。然后，自动细胞仪（包括原始数据分析）将提供关于不同菌株之间竞争动态和每个菌株的细胞状态分布动态的定量信息。根据实验的目标，这些丰富的信息可以反馈给实验控制，以适应每个反应器的环境参数。作为可以进行此类实验的概念的第一个证明，作者开始探索营养缺乏对健康和细胞压力的影响（图 4b，左上角）。微生物群落中的不同物种根据其代谢多样性或专业性有不同的营养需求，因此它们的适合性不仅取决于外部环境因素，还取决于群落本身通过营养物质消耗、代谢物释放和其他细胞间耦合。与分批竞争分析相反，连续培养允许控制这些因素。例如，在恒浊器培养基中，营养素的可用性取决于营养素供应（即输入介质中的营养素水平）和细胞的营养素消耗（主要取决于 OD 设定值）。作者使用组氨酸营养不良作为营养缺乏的模型：对于 his3 突变细胞，组氨酸是一种必需的营养素。通过将 his3 突变细胞与野生型细胞在不同 OD 设定值和喂养介质中不同组氨酸浓度下进行竞争，可以测量营养缺乏如何影响适应性（图 4b，右上角）。在这两个菌株中使用应激报告子也可以了解营养缺乏情况下适应性和细胞压力之间的关系。作者将重点放在未折叠蛋白反应 （UPR）应激上，以研究营养应激是否会导致其他事先无关的应激类型，这将表明细胞生理学中的全局耦合。组氨酸浓度为 4µM 时，在考虑的 OD 设定值（0.1-0.8）范围内，his3 突变细胞被野生型细胞强烈竞争（图 4b，左下角）。当浓度为 20µM 时，情况不再如此。在这种浓度下，野生型细胞的生长速度优势在 OD 设定值 0.6 以下接近零（剩余组氨酸足以使 his3 突变细胞正常生长），在最大 OD 设定点 0.8 时超过 0.2 h −1（剩余组胺过低，限制了 his3 突变体细胞的生长）。因此，对于这种营养供应水平，细胞的营养消耗水平对 his3 突变细胞的适应性有很大影响。4µM 到 20µM 之间 的这种定性变化与组氨酸的单个高亲和力转运体 HIP1 的 Km 常数报告值 17µM 高度一致。此外，因为组氨酸浓度为 4µM 的野生型和突变型细胞之间的生长速度差异接近甚至超过野生型细胞通常观察到的生长速度（在 0.3 到 0.45 h −1之间， 取决于 OD 设定值），作者得出结论，突变细胞在这些条件下完全生长。UPR 数据显示，在组氨酸浓度为 20µM 的所有 OD 设定点上，突变细胞和野生型细胞之间几乎没有差异，但在组氨酸含量为 4µM 时，突变细胞中的 UPR 反应明显激活 （图 4b，右下角）。因此，看似相似的生长表型（例如 4 和 20µM OD 为 0.8 的突 变细胞）可能对应于不同的生理状态（如不饱和蛋白反应应激水平的差异所揭示的）。此外，为了展示基于菌株丰度数据的环境反应控制，作者着手动态控制两个菌株的比率。控制微生物培养物的组成和异质性有望实现更有效的生物加工策略。作者推断，当两种菌株中的一种对组氨酸具有营养缺陷时，培养物的 OD 可以用作方向盘。事实上，组氨酸生物合成突变生长速率在 20µM 的中等组氨酸浓度下对 OD 的强烈依赖性（图 4b，左下角）意味着可以通过切换恒浊器培养物的 OD 设定值来动态控制其生长速率。此外，如果这种菌株与组氨酸原营养菌菌株共同培养，但以 OD 独立的方式生长较慢，则可以实现两种菌株比率的双向控制（图 4c，左）。作者利用繁重的异源蛋白分泌构建了这种菌株。然后，作者构建了一个简单的模型来预测组氨酸营养不良菌株的（稳态）生长速率差异。将此模型用于模型预测控制和 ReacSight 事件系统，作者可以以完全自动化的方式在平行生物反应器（图 4c，右）中保持两种菌株的不同比率。然而，作者注意到稳态误差的系统存在。这种行为可能是由于慢菌株的生长速度意外恢复所致。由于在特征化实验中未观察到这种行为，作者假设这种差异是由于特征化或对照实验中使用的氨基酸供应混合物的组成不同（除了组氨酸外，Sigma 的组氨酸缺失补充物比 Formedium 的完整补充物更丰富）。图 4 探索和利用适应性、营养缺乏和细胞应激之间的关系。a 由于共培养、自动细胞仪和反应性实验控制，结合单细胞基因分型和表型分型的实验得以实现，以实时适应环境条件。b 左上角：必需营养素的可用性（例如 his3 突变株的组氨酸）取决于环境供应，也取决于通过营养素消耗的细胞密度。营养素供应不足会阻碍生长速度，并可能引发细胞应激。右上角：实验设计。野生型细胞（标记为 mCerulean 组成表达）与 his3 突变细胞共同培养。这两个菌株都含有一个 UPR 应激报告基因 mScarlet-I 的驱动表达。自动细胞仪能够将单个细胞分配 给其基因型，并监测菌株特异性 UPR 激活。这两种菌株相对数量的动态可以 推断突变细胞和野生型细胞在每种情况下的生长速度差异。左下图：两种不同介质组氨酸浓 度下突变细胞适应度缺陷的细胞密度依赖性。虚线表示野生型增长率对 OD 设定值的近似依赖性。右下角：每种情况下的菌株特异性 UPR 激活。c 左：双应变联合体的原理，其组成可以通过 OD 控制来控制。右：实施和演示。异源难折叠蛋白的分泌被用作营养独立的慢生长表型。使用模型预测控制和 ReacSight 事件系统对 OD 设定值进行动态控制，类似于图 3b （参见方法）。在时间 0 时开始蓝光，并在整个实验期间保持亮起，以诱导慢 his+菌株的慢 生长表型。作者注意到系统存在稳态误差，测得的比率低于目标值。在补充注释 3 中，作者 研究了限制控制性能的机制（慢生长表型的不稳定性、菌株识别错误和模型中未考虑的延 迟），还提供了其他控制实验的结果。源数据作为源数据文件提供。2.5 ReacSight是一种通用策略：通过吸液功能增强平板阅读器为了说明 ReacSight 的通用性，将其作为通过连接实验室设备来生长细胞和 /或测量细胞读数以及吸管机器人来创建实验平台的策略，作者将 Tecan 平板阅读器与 Opentrons 吸管机器人连接起来（图 5a）。移液机器人和驱动读板器的计算机通过 Flask 连接。因为无法访问平板阅读器的 API，所以再次使用了基于 pyautogui 的“点击”控制策略。在第一个应用中，作者使用移液机器人在生长条件下长时间保持细菌细胞数量。更具体地说，大肠杆菌临床分离物在两种不同的培养基（M9 葡萄糖加或不加 casamino 酸）中生长，并存在不同浓度的头孢噻肟（CTX），一种β-内酰胺抗生素。由于β-内酰胺酶的表达，所选菌株对头孢噻肟处理具有耐药性。它对 CTX 的最低抑制浓度为 2 mg/L。当细胞群 OD 的中位数达到目标水平时，介质将按照补偿蒸发的策略更新（图 5b，左）。通过所选策略，作者能够在至少 15 代细胞中 保持 OD 中值接近所选目标（0.05 或 0.1）（图 5b 右图）。有趣的是，作者观察到，当用 1 mg/L 头孢噻肟处理时，细胞在葡萄糖+酪氨酸钠中的抵抗力比单独在葡萄糖中更好。这有些令人惊讶，因为β-内酰胺类抗生素通常对快速生长的细胞有更强的影响。在第二个应用中，作者使用该平台测试了在不同细胞密度下应用第二剂量头孢噻肟的效果。这些实验在概念上非常简单，但其结果很难预测。低浓度头孢噻肟抑制参与细胞分裂的 PBP3 蛋白，从而导致细丝形成，而高浓度头孢噻肟则抑制参与细胞壁维持的 PBP1 蛋白，并导致细菌溶解。由于成丝作用，即使没有细胞分裂，种群生物量在延长的时间内也可能继续呈指数增长。此外，死亡细胞释 放的β-内酰胺酶在环境中降解抗生素。这导致了细胞死亡和抗生素降解之间的时间赛跑，丝状物有助于延迟这一赛跑，同时增加生物量（图 5c 左）。因此，在不同细胞密度下应用第二剂量抗生素的实验有可能启发人们理解不同的作用（图 5c 中间）。当以 5 10−4 的光学密度开始时，单次处理的结果与分离物的 MIC 一 致，因为高于 MIC 的处理会导致生长明显停滞，而低于 MIC 的处理不会（图 5c， “培养基处理”）。还可以观察到，在前一种情况下，生长在数小时后恢复，这是酶介导的抗生素耐受的典型行为。这两个观察结果在使用 16 mg/L CTX 进行第二次处理的情况下仍然有效。有趣的是，当处理后生长停止时，OD 大约是处理时 OD 的 25 倍：12 10−3 ,6 10−2 和 12 10−2，处理时分别为 5 10−4 , 2.5 10−3 和 5 10−3。这表明，生长停止前活细胞对抗生素的降解是有限的，因此，生长停止之前只有有限数量的细胞死亡。因此，对抗生素处理的耐受性使细胞在死亡前的生物量增加了近 25 倍，然后由于酶介导的抗生素降解，使细胞在处理中存活下来，远远 超过其 MIC。还可以观察到，当初始处理为 4 mg/L 时，生长停止和再生之间的延迟相对恒定（~5 小时），与添加的抗生素总量无关（4 或 20 mg/L CTX）。这表明，生长停止后抗生素降解非常有效，延迟主要对应于无法检测到的再生所需的时间，此时活细胞的动态被死亡生物的光密度所掩盖。在作者的条件下，当第一次处理有效（4 或 16 mg/L）时，第二次处理似乎几乎没有效果。需要进行深入研究，以更量化的方式调查这些影响。图 5 基于 ReacSight 的自动化平台组装，实现反应控制和低容量细菌培养物的表征。a 平台 概述。Opentrons OT-2 移液机器人用于提高读板器（Spark、Tecan）的容量。机器人用于在预先定义的 OD 处处理平板读取器中的培养物。b 左：大肠杆菌临床分离物可以通过以 OD 控制的方式更新培养基来维持在生长条件下。必须注意补偿延长时间范围内的蒸发。右图：富培养基中的细胞（葡萄糖+casaminoacids vs 单独葡萄糖）生长更快，但抵抗更好的亚 MIC 抗生素处理。左：由于两种效应的结合，细菌种群可能表现出对处理的恢复力。在单细胞水 平上，细胞可能通过丝状化耐受超过其 MIC 的抗生素浓度。基于纤维的耐受性允许在细胞 死亡之前增加生物量。在种群水平上，抗生素被环境中细胞死亡时释放的酶降解。最终结果 取决于细胞死亡和抗生素降解之间的竞争。中间：这两种效应的各自作用可以通过反复抗生 素处理来研究。右图：大肠杆菌临床分离物在初始 OD 为 5 10−4 时用不同浓度的 CTX（图 例）处理，第二次使用 16 mg/L CTX（红色）或单独使用介质（蓝色），使用用户定义的 OD （2.5 10−3 或 5 10−3 ). 由于仪器限制，OD 读数低于 10−3 个可靠性较差。源数据作为源数据文 件提供。03 讨论作者报道了 ReacSight 的开发，这是一种通过自动测量和反应实验控制来增 强多生物反应器设置的策略。ReacSight 通过允许研究人员将低成本开放硬件仪器（如 eVOLVER、Chi.Bio）和多功能、模块化、可编程移液机器人（如 Opentrons OT-2）与敏感但通常昂贵的独立仪器相结合，构建全自动化平台，大大拓宽了可行实验的范围。作者还证明，ReacSight 可用于增强具有吸液能力的平板阅读器。ReacSight 是通用的，易于部署，应该广泛用于微生物系统生物学和合成生物学社区。正如 Wong 及其同事所指出的，将多生物反应器装置连接到细胞仪进行自动测量，可以实现微生物培养物的单细胞分辨特性。事实上，在微生物系统和合成生物学的背景下，自动化细胞术几年前已经被少数实验室证明，但低吞吐量或依赖昂贵的自动化设备可能会阻碍这项技术的广泛采用。来自连续培养物的自动细胞仪与最近开发的光遗传学系统相结合，变得特别强大，能够对细胞过程进行有针对性、快速和成本效益的控制。作者使用 ReacSight 将两种不同的生物反应器设置（预先存在的自定义设置和最近的 Chi.Bio-optogenetic-ready 生物反应器） 与细胞仪连接起来。这证明了 ReacSight 战略的模块化，而使用 Chi Bio 生物反应器的平台版本说明了其他缺乏现有生物反应器设置的实验室如何能够以较小的时间和财务成本（不包括细胞仪的成本，尽管其价格昂贵，但即使在缺乏自动化的情况下也已经在实验室中广泛使用）构建这样的平台。作者通过以全自动方式并在不同的反应器中并行执行（1）光驱动的基因表达实时控制，展示了该平台的关键能力；（2）在严格控制的环境条件下，基于细胞状态的竞争分析；动态 控制两个菌株之间的比值。然而，作者只触及了这些平台提供的巨大潜在应用空间的表面。最近通过核 糖体移码技术证明，菌株条形码可以扩展到 20 株带有两个荧光团的菌株，甚至可以扩展到 100 株带有三个荧光团。这种多路复用能力对于并行描述各种候选路径的输入-输出响应（或菌株背景库中路径行为的依赖性）特别有用（在反应器中 使用不同的光感应）。免疫珠可用于更多样化的基于细胞术的测量（机器人可实 现自动孵化和清洗，例如使用 Opentrons OT-2 磁性模块）。表面显示或 GPCR 信号等技术也可用于设计生物传感器菌株，用单细胞仪测量更多培养物尺寸，无需试剂成本。除了高性能的定量菌株表征外，此类平台还可用于生物技术应用。基于自动细胞仪的人工微生物联合体的组成，以及培养条件的动态控制（如本文所示，使用组氨酸营养不良和 OD），可以大大减少设计稳健共存机制的需要，因此可以使用更大多样性的联合体。未来，希望许多基于 ReacSight 的平台将被组装起来，它们的设计将被广泛的社区共享，以大幅扩展实验能力，从而解决微生物学的基本问题，并释放合成生物学在生物技术应用中的潜力。参考文献：Bertaux, F., Sosa-Carrillo, S., Gross, V. et al. Enhancing bioreactor arrays for automated measurements and reactive control with ReacSight. Nat Commun 13, 3363 (2022). https://doi.org/10.1038/s41467-022-31033-9 文章来源：本文由中科院上海生命科学信息中心与曼森生物合作供稿排版校对：刘娟娟编辑内容审核：郝玉有博士

PCR反应条件为温度、时间和循环次数。 温度与时间的设置：基于PCR原理三步骤而设置变性-退火-延伸三个温度点。在标准反应中采用三温度点法，双链DNA在90～95℃变性，再迅速冷却至40～60℃，引物退火并结合到靶序列上，然后快速升温至70～75℃，在TaqDNA聚合酶的作用下，使引物链沿模板延伸。对于较短靶基因(长度为100～300bp时)可采用二温度点法，除变性温度外、退火与延伸温度可合二为一，一般采用94℃变性，65℃左右退火与延伸(此温度TaqDNA酶仍有较高的催化活性)。 ①变性温度与时间：变性温度低，解链不完全是导致PCR失败的最主要原因。一般情况下，93℃～94℃min足以使模板DNA变性，若低于93℃则需延长时间，但温度不能过高，因为高温环境对酶的活性有影响。此步若不能使靶基因模板或PCR产物完全变性，就会导致PCR失败。 ②退火(复性)温度与时间：退火温度是影响PCR特异性的较重要因素。变性后温度快速冷却至40℃～60℃，可使引物和模板发生结合。由于模板DNA比引物复杂得多，引物和模板之间的碰撞结合机会远远高于模板互补链之间的碰撞。退火温度与时间，取决于引物的长度、碱基组成及其浓度，还有靶基序列的长度。对于20个核苷酸，G+C含量约50%的引物，55℃为选择最适退火温度的起点较为理想。引物的复性温度可通过以下公式帮助选择合适的温度： Tm值(解链温度)=4(G+C)＋2(A+T) 复性温度=Tm值-(5～10℃) 在Tm值允许范围内，选择较高的复性温度可大大减少引物和模板间的非特异性结合，提高PCR反应的特异性。复性时间一般为30～60sec，足以使引物与模板之间完全结合。 ③延伸温度与时间：TaqDNA聚合酶的生物学活性： 70～80℃150核苷酸/S/酶分子 70℃60核苷酸/S/酶分子 55℃24核苷酸/S/酶分子 高于90℃时，DNA合成几乎不能进行。 PCR反应的延伸温度一般选择在70～75℃之间，常用温度为72℃，过高的延伸温度不利于引物和模板的结合。PCR延伸反应的时间，可根据待扩增片段的长度而定，一般1Kb以内的DNA片段，延伸时间1min是足够的。3～4kb的靶序列需3～4min；扩增10Kb需延伸至15min。延伸进间过长会导致非特异性扩增带的出现。对低浓度模板的扩增，延伸时间要稍长些。

目前，来自美国锡拉丘兹大学(雪城大学)化学系的研究人员研发出了一种能够对化学反应进行实时监测并使其可视化的创新型方法。　　他们设计出了一种纳米材料 当这种材料与化学反应过程中的离子以及其他小分子发生相互作用时则会改变颜色。该研究成果已经发表在了美国化学学会主办的杂志《Nano》上。这项新研究使得研究者们仅仅根据肉眼就能够对化学反应进行定性监控，再配上一些简单的仪器则能实现定量分析。　　“在大多数情况下，溶液中分子或者离子之间发生的化学反应都是无色透明，或者像乳液一样呈现乳白色的”。该研究小组负责人，来自锡拉丘兹大学的化学系副教授Mathew Maye说道：“目前，判断一个化学反应是否会发生的唯一方法就是对该反应体系进行多次纯化处理，随后采样进行更为广泛的分析判断”。　　为了更好的理解化学反应是如何发生的，以及某个反应的发生速度有多快(如果该反应能够发生的话)，该研究小组设计出了一种能够和反应产生的副产物发生反应的纳米颗粒材料。“当反应一旦发生，这种纳米颗粒就会发出不同颜色的荧光 这使得人们能够利用眼睛对该反应进行一些动力学分析，而不再需要用到那些昂贵的仪器设备了”，Maye说道。Tennyson Doane(左)以及Kevin Cruz(右)手握不同颜色的钙钛矿　　该研究小组的核心工作主要集中在研究一种新型纳米材料——钙钛矿。钙钛矿是一类特殊的晶体材料，通常由金属离子和氧原子组成，该研究团队用到的钙钛矿主要由金属离子和卤族元素组成。在纳米尺度上，钙钛矿具有光致发光特性，意味着这种材料在受到激光或者灯光照射下会发出荧光，而且，发出光的颜色在一定程度上取决于自身离子的浓度大小，这种特性使得钙钛矿在纳米材料中显得非常独特。此外，钙钛矿的这一性质在某些方面已经研究的较为成熟 例如，工业领域及学术科研领域的许多研究团队都认为钙钛矿纳米材料在太阳能电池、发光二极管、激光器以及探测器方面具有巨大的潜在应用价值。　　该研究小组内的博士后研究员Tennyson Doane说道：“我们知道这种材料在能源研究领域内的巨大潜力，我们对能源研究也很感兴趣，因此我们产生了一个疯狂的想法：准备尝试利用钙钛矿的不同离子浓度比去检测溶液中的离子，并且对化学反应进行监测 事实上，这是非常困难的，我们一开始并不确定是否能够成功，但仍然决定去尝试一下”。　　该研究小组开始研究的是一套比较简单的体系，主要涉及到氟氯碳化合物分子的有机反应。当这些分子开始反应，卤族元素通常会被消除(通常为溴、氯或者碘元素)，而且会形成碳碳双键，这也就是有机化学里面常见的消除反应。一般情况下，消除掉的卤族元素是一种并不重要的副产物。　　利用钙钛矿发出的荧光对化学反应进行监测　　“直到现在，我们的新技术能够准确的监测到卤族元素的消除”，来自化学专业的 Kevin Cruz说道：“当反应一旦开始，钙钛矿会发出明亮的红光，随着卤族元素在化学反应过程中被消除或者被交换掉，钙钛矿颗粒会将其吸收，荧光颜色也随着卤化物的浓度比例逐渐发生改变，从红色到橙色、黄色再到绿色 当最后变为绿色时，意味着反应已经结束”。　　Doane解释道：“一开始钙钛矿的浓度非常低，需要加入少量进去以便于观察。我们现在已经能够非常准确的校准这种体系 因此，人们现在能够利用这种新的‘比色法’去获取一些化学反应动力学信息”。　　该研究小组负责人Maye对于他们的研究成果这样评价道：“利用很少的预算，在极短的时间内获得这一成果是令人惊讶的。目前，还没有人会想到利用这种方法对化学反应进行监测”。Maye强调道：“我们的研究小组已经能够通过监测颜色的变化准确的测量出相关化学动力学信息，我们需要用到仅仅是一个紫外光灯泡或者一个廉价的荧光光谱仪而已”。　　该论文作者除了Doane、Cruz和Maye，还包括Kayla Ryan博士以及来自布鲁克黑文国家实验室功能纳米材料中心的Mircea Cotlet等人，他们都为该研究提供了重要的测定结果。该小组目前正在就这一研究成果申请国家专利。　　Maye透露他们接下来将对更多的化学反应进行测量以验证该方法的广泛适用性，同时还将对更低浓度的离子及分子发生的化学反应进行监测以进一步验证该方法的有效性。　　“也许，在不久的将来，所有的化学家都会使用到我们研究的新方法对化学反应进行监测”，Maye说道。

成果名称新型能源转化反应及产物在线分析系统单位名称北京大学联系人马靖联系邮箱mj@labpku.com成果成熟度□研发阶段 &radic 原理样机 □通过小试 □通过中试 □可以量产成果简介：能源是经济发展的基础和关键。我国石油、天然气资源严重紧缺，目前探明的可采储量仅为世界人均值的10%和3%，面对石油资源的日益匮乏和不可再生性，寻找一条替代石油资源制备液体燃料和基础化学品的路线已成为当前我国能源发展的重点。我国煤炭资源丰富，从煤基合成气出发制备油品和能源化学品是目前我国最为紧迫的一条能源化学转化路线。由于合成气转化具有周期长，产物分析过程繁杂等诸多问题，所以研制一台高效的反应和分析系统对于能源催化研究来说是至关重要。2012年，北京大学化学学院马丁研究员申请的&ldquo 新型能源转化反应及产物在线分析系统&rdquo 获得了第四期&ldquo 仪器创制与关键技术研发&rdquo 基金的支持。该课题组拟开发的能源催化转化多通道平行反应系统能够有效的缩短反应周期，快速筛选催化剂，优化反应条件，简化分析过程，提高分析精度，而且可以应用于其他高温高压的气固相反应中。在基金经费的帮助下，马丁课题组为该仪器的创制开展了一系列富有成效的工作，包括：（1）反应气体控制；（2）高质量反应炉的设计；（3）新型高压反应管的设计；（4）三路气体的色谱监测技术研究；（5）气体管路及阀门保温系统设计；（6）适用于能源转化的色谱分析方案研究；（7）仪器的自动化控制编程。通过以上创新性工作，课题组所研制的反应、分析系统达到了预定的指标，取得了良好的效果。应用前景：目前，该项目已经顺利结题，其仪器成果在国内属于先进水平，正在同类型研究的实验室中进行介绍推广。此外，该高通量高压多通道反应系统的建成也对其它同类型装置的研制起到推进和示范的作用。

高温、高压和快速反应相关的高能反应系统常常依赖于吸收光谱学进行反应动力学基础研究及在线监控。对于这样的端环境，高带宽的吸收光谱测量可以为非平衡环境中的物质形成、温度测量和量子态种群的研究提供丰富的信息。通常此类反应时间短，且经常伴随复杂的热化学反应，因此在高带宽基础上，光谱测量速度至关重要。然而在如此端的条件下直接进行快速光谱测量是一个具挑战的技术难题。现有的宽带测量技术，例如傅立叶变换红外光谱仪或快速调谐的宽扫描外腔量子联激光光谱，虽然能提供令人满意的光谱覆盖范围，达到宽光谱的测量要求，但由于其原理上低时间分辨率的特点，无法达到快速测量的目的。通常，快速测量解决方法是使用一系列激光测量系统在特定范围波长下获取物质的光谱信息，然后组合形成混合的光谱信息。这种方法虽然可以较快速地实现光谱测量，但其所能提供的频谱信息十分有限，限制了其在相关高能反应系统体系下进行反应动力学研究的应用。针对这一技术难题，IRsweep公司基于快速发展的量子联激光（QCL）双频率梳技术开发了红外固态快速双光梳红外光谱仪 (DCS)。DCS突破了传统傅里叶红外光谱仪受其工作原理和光源限制所带来的时间分辨率低、高的分辨率下信噪比低、红外透射方法难以测量厚度大及毫米尺度的样品等缺点。可同时满足高测量速度（微秒时间分辨率， 1 μs）、高光谱分辨率（3x10-4 cm-1）和宽光谱范围的要求，能够成功用于高温、高压、快速反应的端条件下的快速红外光谱研究。因此，该双光梳光谱仪在相关应用和文献报道中引起了研究者的广泛关注。近期，斯坦福大学的NICOLAS H. PINKOWSKI研究团队与IRsweep公司合作成功利用微秒时间分辨超灵敏双光梳红外光谱仪-IRis-F1（Dual-comb spectrometer, DCS）为我们演示了中红外QCL的双梳状光谱仪在高能气相反应中的微秒分辨单次测量的应用。实验中配备了两个频率梳和多套立的验证测量系统，在压力驱动下的高温、高压反应釜中研究了一种剧烈的丙炔氧化化学反应 （图1）。具体而言，作者在1225 K，2.8 大气压和2％p-C3H4 / 18％O2的预点火条件下，测量了丙炔与氧气之间1.0 毫秒高温反应的详细动力学光谱（图2）。实验所采用的量子联激光的双梳状光谱仪（DCS）是由两个立运行的，非固定频率的频率梳组成，其发射波长带宽为179 cm-1 (1174 cm-1-1233 cm-1), 具有9.86 GHz的自由频谱范围和5 MHz的频梳间距，可实现实测4 μs的时间分辨率（理论时间分辨率 2 μs）。同时，作者使用另一套立的带间联激光（ICL）光谱仪对DCS测量的精度做了仔细的对比研究，确认了DCS测量的准确性。研究结果表明，单脉冲DCS可以以4 μs时间分辨测量速率解析丙炔氧化动力学（图3），DCS数据清楚显示：在反应早期（0-0.6 ms）能观察到宽带丙炔吸收特征峰，而在0.75 ms之后可以观察到水的精细特征光谱。在剧烈的高温高压反应中（1 ms 内约2500K和60倍的温度和压力变化）DCS数据显示了出良好的信噪比，其信号的自然噪声抑制和时间分辨率在高焓测试环境中显示出明显优势。同时，立的辅助激光测量光谱（ICL）结果与DCS系统测量结果具有良好的一致性（图4）。此外，DCS能够解析与温度直接相关的量子态信息。并且，随着光谱模型和高温截面数据库的改进，将来DCS系统的测量准确性会进一步提升。 随着中红外双梳光谱技术的出现，为超灵敏双光梳红外光谱仪在高焓反应和非平衡环境的反应动力学研究中提供了广阔的研究机遇。研究者坚信超灵敏双光梳红外光谱仪在高能反应动力学研究中将会有更多应用前景。图1 高能反应系统实验装置示意图A：QCL双光梳快速红外光谱系统（DCS）包括相应的探测器；B：立的ICL激光系统用于探测p-C3H4反应；C：立的ICL激光探测系统，用于探测反应中水的变化 图2 2％ p-C3H4 / 18％ O2/ 80% Ar 在1225 K，2.8 大气压条件下丙炔氧化反应动力学研究结果（a）测量和模拟反应的热力学条件；（b）DCS测量的吸收光谱随时间的变化关系。 白色虚线区域表示具有高信噪比的两个区域 图3 丙炔氧化反应动力学DCS研究结果（ 1215 cm-1-1225 cm-1）图4 p-C3H4 / Ar在 1120 K、3大气压条件下的高温扫描QCL激光（ICL, 灰色）和DCS（蓝色）光谱对比 参考文献：[1] Nicolas H. Pinkowski et al., Dual-comb spectroscopy for high-temperature reaction kinetics, 2020, Meas. Sci. Technol. 31 055501, https://doi.org/10.1088/1361-6501/ab6ecc.

p　　strong仪器信息网讯/strong 2019年5月9日，第82届中国国际医药原料药/中间体/包装/设备交易会（简称“API China”）召开期间，欧世盛（北京）科技有限公司在会上举办了一场新品发布会并正式推出H-FLOW全自动加氢反应仪，吸引了众多用户参加。/pp style="text-align: center "img style="max-width:100% max-height:100% " src="https://img1.17img.cn/17img/images/201905/uepic/f024a092-d869-4b22-a48d-b3f16407208b.jpg" title="新品发布会.jpg" alt="新品发布会.jpg"//pp style="text-align: center "新品发布会现场/pp　　“H-FLOW全自动加氢反应仪”新品发布会由欧世盛科技CEO金英泽先生致开场辞，并邀请了清华大学化工系张吉松博士作为用户代表发言。最后，由欧世盛科技CTO杨国欣先生进行新产品介绍。/pp style="text-align: center "img style="max-width:100% max-height:100% " src="https://img1.17img.cn/17img/images/201905/uepic/f8030bca-1653-4308-8861-a9d8cbd112b2.jpg" title="加氢反应仪.JPG" alt="加氢反应仪.JPG"//pp style="text-align: center "H-FLOW全自动加氢反应仪/pp　　H-FLOW是一款基于连续流动微反应加氢技术的全自动加氢反应仪，该仪器基于清华大学微反应加氢专利技术，将高纯氢气与连续流动的反应物在装有催化剂的微填充床内混合并发生反应，结合全流程自动控制、在线实时检测、样品自动采集功能等，使加氢反应更加安全、高校、节能。/pp　　该仪器适用于实验室内加氢工艺开发及催化剂快速筛选，应用领域广泛，主要包含硝基还原反应、脱卤反应、烯烃还原反应、亚胺还原反应、氢化去硫反应等。/pp　　欧世盛（北京）科技有限公司成立于2015年，是一家以实验室分析仪器研发、制造及技术服务为底蕴的高科技型企业，公司成立之初便致力于流动化学核心部件、仪器整机、控制软件的开发、生产、销售及整体解决方案。经过三年努力，欧世盛公司已研发制造出流动化学实验室整套设备及软件控制系统。全部产品具有独立知识产权，多项技术和产品填补国内空白。/ppbr//p

水热釜滨海正红---水热反应釜是在一定温度、一定压力条件下合成化学物质提供的反应器。也称水热合成反应釜，水热釜。应用于新材料、能源、环境工程等领域的科研实验中，是高校教学、科研单位进行科学研究的常用小型反应器。另外：根据实验具体要求不同，滨海正红还独自研发了耐受更高温，更耐渗透，更抗变形的进口聚四氟乙烯内杯。如北京科技大学、中国石油大学、南京大学等。特点：1、安全。在设计时充分考虑了安全性，由被动控温转为主动控压罐体采用圆形榫槽密封设计，手动螺旋紧固（扳手机械紧固）密封性能好；杯顶有泄气孔，安全系数高即使在温度失控的情况下，只会内杯变形，外罐不会坏2、使用方便：内杯采用U型设计，易于清洗；内壁光滑，不挂水3、反应釜具有编号，不会出现混配，方便试验中样品的区分4、空白值低，提高分析的准确度和精密度，降低了工作强度和对环境的污染。5、使用温度：200℃以下，耐压：≤5Mpa6、密封性能好，缩短实验分析时间7、材质稳定，无黑点黄点开裂等隐蔽缺陷，提高实验的准确性和可重复性8、内杯盖尖底设计，方便实验结束后样品收集9、使用安全，结构合理，操作简单，外形美观10、水热合成反应釜，内杯/外罐可编号，避免混淆方便实验，提高实验准确性，可重复性11、内外罐优选材质，15年的生产经验，200多家用户的认可，品质保证，值得信赖典型用户：南京大学（微结构国家实验室）用于纳米材料合成反应，使用方便，效果好！水热法相关实验如晶体生长、材料制备等，均有相关领域的客户使用我厂反应釜，且得到一致好评，我厂的反应釜设计融合客户的建议与要求，不断改善更新，进而更好的满足客户实验需求。您也可以根据特殊的实验要求定制配套的反应釜！专家们说：高温水热法的优点：粒子纯度高、分散性好、晶形好且可控制，生产成本低。用水热法制备的粉体一般无需烧结,这就可以避免在烧结过程中晶粒会长大而且杂质容易混入等缺点。品名规格（ml）材质工作温度（℃）压力反应釜5PTFE / 不锈钢2005 Mpa10202530506090100200250500 创新点：1、提高分析的准确度和精密度，降低了工作强度和对环境的污染2、在设计时充分考虑了安全性，由被动控温转为主动控压，罐体采用圆形榫槽密封设计，手动螺旋紧固（扳手机械紧固）密封性能好；杯顶有泄气孔，安全系数高，即使在温度失控的情况下，只会内杯变形，外罐不会坏3、内杯/外罐可编号，避免混淆方便实验，提高实验准确性，可重复性化工反应水热合成反应釜水热釜50ml100ml