從60年代開始,他(tā)在研制新型電分(fēn)析儀器方面做(zuò)了(le)大(dà)量工作,積累了(le)豐富經驗,在他(tā)的(de)組織領導下(xià),先後研制成功直流示波譜儀、卡路薩克交流換向器、極譜自動分(fēn)析儀等。70年代中期,創新性地研制成功我國第一台大(dà)型脈沖極譜儀,其分(fēn)析靈敏度和(hé)穩定性均達到當時(shí)國際最高(gāo)水(shuǐ)平。80年代,他(tā)又研制成功國内外首創的(de)多(duō)功能新極譜儀,并獲國家優秀新産品金龍獎。還(hái)結合生命科學中的(de)化(huà)學問題、環境分(fēn)析中急需要解決的(de)問題,他(tā)開辟了(le)油/水(shuǐ)界面電化(huà)學、生物(wù)電化(huà)學、液相色譜/電化(huà)學的(de)基礎與應用(yòng)研究,發展了(le)一系列通(tōng)常較難檢測物(wù)質的(de)電化(huà)學檢測方法。90年代以來(lái),他(tā)從市場(chǎng)需求出發,立足于科技創新,在已有研究成果的(de)基礎上,開展了(le)電化(huà)學掃描探針顯微法、毛細管電泳/電化(huà)學以及液/液界面和(hé)仿生膜電化(huà)學的(de)理(lǐ)論、應用(yòng)及其新技術新方法的(de)研究,領導研制成功了(le)用(yòng)以監測環保水(shuǐ)質、藥物(wù)質量和(hé)臨床藥物(wù)及生物(wù)分(fēn)析的(de)“在線生化(huà)需氧量(BOD)快(kuài)速測定儀”、“溶氧(DO)快(kuài)速在線檢測儀”、“分(fēn)子識别電化(huà)學分(fēn)析儀”、“毛細管電泳電化(huà)學發光(guāng)檢測儀”等一系列電化(huà)學分(fēn)析儀器。
“九五”期間我國科學儀器事業雖然取得(de)了(le)可(kě)喜成績。但仍有約70%的(de)分(fēn)析儀器依賴進口,尤其是高(gāo)精尖分(fēn)析儀器,一些急需的(de)專用(yòng)儀器尚屬空白。因此,研發具有我國自主知識産權的(de)新産品是每一位分(fēn)析儀器科技人(rén)員(yuán)的(de)曆史使命和(hé)迫切任務。
“科學技術是第一生産力”,除了(le)“拿來(lái)”,更要創新,隻有創新,才能超越和(hé)取得(de)重大(dà)突破,才能爲國家做(zuò)大(dà)貢獻,作爲一個(gè)科技工作者應該有“啃硬骨頭”的(de)精神。
汪爾康院士結合自己多(duō)年來(lái)在電分(fēn)析化(huà)學和(hé)生物(wù)傳感器研制方面深厚的(de)學科和(hé)經驗積累,于2001年12月(yuè)承擔了(le)“十五”國家科技攻關重大(dà)項目“科學儀器研制與開發”之“電分(fēn)析化(huà)學儀器的(de)研制與開發”任務。他(tā)深知這(zhè)既是一項國家重大(dà)需求和(hé)世界科學前沿的(de)項目,又是一個(gè)難攻的(de)“堡壘”。他(tā)更知攻破這(zhè)一“堡壘”的(de)重大(dà)意義:電分(fēn)析儀器在科研生産,特别是在生命、環境、能源和(hé)材料等方面有廣泛的(de)應用(yòng),量大(dà)面廣。國際上雖有一些類似的(de)測試分(fēn)析儀器,但價格昂貴。國内雖也(yě)有一些研究,均不能滿足和(hé)适應我國環保、醫藥、農業、衛生等方面的(de)需求。研制和(hé)開發市場(chǎng)需求和(hé)有自主知識産權、有别于國内外已有的(de)技術方法的(de)儀器,是加強環保與監測,堅持可(kě)持續發展及人(rén)口與健康、生命科學迫切需要解決的(de)問題。例如,研制“毛細管電泳/電化(huà)學發光(guāng)檢測儀”(簡稱CE/ECL),這(zhè)是一種可(kě)用(yòng)于藥物(wù)、氨基酸、多(duō)肽、蛋白質及核酸等分(fēn)析以及蛋白質與藥物(wù)、核酸相互作用(yòng)的(de)創新儀器及其全新的(de)檢測方法,無論在臨床分(fēn)析還(hái)是在醫藥、病毒、免疫等科學實驗中都有重要作用(yòng)。他(tā)将毛細管電泳的(de)分(fēn)離技術與電化(huà)學發光(guāng)檢測相結合,大(dà)大(dà)簡化(huà)了(le)分(fēn)析的(de)技術難度,提高(gāo)了(le)分(fēn)析的(de)準确性,擴大(dà)了(le)其應用(yòng)範圍,目前國際上尚無這(zhè)種檢測儀器,也(yě)很少有相關技術報道。
研制這(zhè)一儀器在設計上遇到很大(dà)困難,科技人(rén)員(yuán)通(tōng)過廣泛深入的(de)理(lǐ)論研究和(hé)科學實驗,認識到先進儀器設備的(de)研制,依靠的(de)是技術路線的(de)大(dà)膽突破和(hé)關鍵技術的(de)集成創新,技術路線的(de)突破和(hé)創新,需要有膽識、有魄力,更需要科學的(de)頭腦(nǎo)。基于這(zhè)一認識,他(tā)們打破傳統思路,改進技術方法,與西安瑞邁公司合作,确立儀器設計的(de)關鍵技術及相關研究内容,克服了(le)如何設計毛細管與工作電極的(de)界面,以提高(gāo)分(fēn)離效率;如何對(duì)ECL非活性的(de)物(wù)質進行分(fēn)離檢測等一系列技術難題,并将這(zhè)一技術應用(yòng)于臨床、藥物(wù)分(fēn)析以及其它樣品的(de)分(fēn)析,體現出良好的(de)實際應用(yòng)性能,從而解決了(le)儀器研制中毛細管電泳分(fēn)離單元設計、電化(huà)學單元與發光(guāng)檢測單元的(de)一體化(huà)檢測;解決了(le)将分(fēn)離毛細管與檢測安裝在一起的(de)電化(huà)學檢測池的(de)設計、器件、組裝等關鍵技術,有效地提高(gāo)了(le)儀器電流随電位變化(huà)的(de)同步性及電化(huà)學控制單元的(de)響應速度、靈敏度和(hé)分(fēn)離效率等性能。成功地将毛細管電泳分(fēn)離和(hé)電化(huà)學發光(guāng)檢測各自特點而集成爲一體,開拓出國際首創,并具有我國自主知識産權的(de)“毛細管電泳/電化(huà)學發光(guāng)檢測儀”。該儀器實現了(le)CE/ECL的(de)在線分(fēn)離,實時(shí)檢測,儀器操作靈敏,軟件功能齊全。其毛細管電泳系統、電化(huà)學系統及接口技術,還(hái)具有可(kě)分(fēn)别或聯合使用(yòng)等功能。根據目前市場(chǎng)需求和(hé)初期産品在藥物(wù)、醫學等方面的(de)使用(yòng)情況和(hé)科學分(fēn)析,預期在生化(huà)、醫藥、臨床、免疫等方面有著(zhe)更爲廣闊的(de)市場(chǎng)前景。同時(shí),它比相關領域通(tōng)常應用(yòng)的(de)進口“毛細管電泳激光(guāng)誘導熒光(guāng)分(fēn)析儀”(每台18萬美(měi)元)和(hé)電化(huà)學發光(guāng)檢測儀(每台18萬美(měi)元)成本大(dà)大(dà)降低(“毛細管電泳/電化(huà)學發光(guāng)檢測儀”每台5萬元人(rén)民币)。
與此同時(shí),汪爾康等科技人(rén)員(yuán)以同樣的(de)開拓創新思路,發揮在電分(fēn)析化(huà)學和(hé)化(huà)學修飾電極研究方面的(de)積累和(hé)人(rén)才、技術等優勢,經過艱苦拼搏,合作攻關,研制成功“十五”國家科技攻關重大(dà)項目中“電分(fēn)析化(huà)學儀器研制與開發”的(de)“在線生化(huà)需氧量(BOD)監測儀”、“在線溶氧(DO)監測儀”等。這(zhè)些儀器可(kě)用(yòng)于水(shuǐ)質分(fēn)析、環境監測、生活用(yòng)水(shuǐ)、廢水(shuǐ)處理(lǐ)、漁業養殖、生物(wù)化(huà)學、食品衛生、工農業等方面監測與分(fēn)析,可(kě)爲國家在防治污染方面提供科學依據,減少因水(shuǐ)質污染給國家經濟造成的(de)重大(dà)損失,具有廣泛的(de)應用(yòng)價值和(hé)廣闊的(de)市場(chǎng)前景,将會在我國經濟建設中發揮重要作用(yòng)。儀器設計制作的(de)科學思路新穎,創新性顯著,具有我國自主知識産權,達到國際先進水(shuǐ)平。
汪爾康等科技人(rén)員(yuán)在取得(de)衆多(duō)電分(fēn)析化(huà)學儀器研發的(de)豐碩成果後,從市場(chǎng)需求和(hé)科技生産發展出發,在現有基礎上進一步研制開發了(le)微型醫用(yòng)毛細管電泳電化(huà)學發光(guāng)儀、便攜式小型溶氧(DO)監測儀、小型化(huà)專用(yòng)型生物(wù)需氧量(BOD)在線監測儀,這(zhè)絕非是前期工作的(de)重複和(hé)簡單延續,而是新的(de)發展和(hé)創新,以實現創新特點和(hé)廣泛适用(yòng)的(de)電化(huà)學分(fēn)析儀器的(de)完全産業化(huà),并推向國内外市場(chǎng)。