“浙里”仪器共享好故事第44期报道了湖师院生科院浙江省媒介生物学与病原控制重点实验室核心成员王继栋教授及其领导的团队利用核磁共振波谱仪、制备液相色谱仪，助力深圳天维生物药业有限公司解决新型高效低毒农兽药研发过程中的杂质研究关键问题，指导天维菌素菌种选育的故事。（https://mp.weixin.qq.com/s/Y6KguHuaxfxYp2kVJD4TsQ）
新型农兽药研发刻不容缓
仪器共享搭建桥梁
作为全球农业与畜牧业大国，我国农兽药的生产应用贯穿从田间到餐桌的全产业链条。生产实践表明，农兽药是养殖过程中不可或缺的投入品。然而，农兽药的使用带来良好经济效益，促进农业、畜牧业等产业飞速发展的同时，也带来了威胁人体健康、污染生态环境、造成耐药性危机等风险。由此可见，科学规范农兽药使用已成为保障粮食安全、生态安全与公共健康的关键所在，研发具备活性更优、毒性更低、杀虫谱更广以及更低抗药性的生物杀虫剂迫在眉睫。
自2018年获批以来，湖州师范学院生命科学学院浙江省媒介生物学与病原控制重点实验室（以下简称“生科院重点实验室”）依托多学科交叉优势，在区域重大媒介生物前沿科学问题与病原防控关键技术等方向取得多项创新成果。该实验室的多项科技创新不仅为农业可持续发展提供了科技支撑，更通过构建基因与蛋白质组学、代谢组学、微生物组学、生物药剂高效制备、检测服务等5大功能完备的研究体系，提升了产品的市场竞争力。
【湖州师范学院生命科学学院浙江省媒介生物学与病原控制重点实验室】
生科院重点实验室王继栋教授团队长期从事大环内酯类抗寄生虫药物研究与开发，先后开发了米尔贝霉素和多拉菌素等大环内酯类产品，并为米尔贝霉素肟和莫西克汀等大环内酯类产品提供杂质研究服务。近期在天维菌素的提取、纯化研究过程中，王继栋团队通过直接分离、生物转化等手段发现并鉴定了一些新的天维菌素类似物并评价了其杀虫活性。正是依托生科院重点实验室完备的实验设备，以及王继栋团队深厚的科研积累，深圳市天维生物药业有限公司（以下简称“天维生物”）经由业内人员推荐，通过浙江省大型仪器开放共享平台，与科研团队取得联系并建立了密切的合作关系。
仪器赋能破译杂质密码
加速天维菌素提质增效
药物活性成分的获取通常存在两条技术路径：一是通过全化学合成制备，二是以天然产物为先导化合物进行结构修饰。但无论采用何种工艺路线，均需使用多类化学试剂并经历复杂反应步骤。因此，即使经过纯化步骤，在最终的原料或制剂中，也会存在一定量的和药效无关的杂质。同时，在药品的制剂或储存过程中，也可能生成一定量的杂质。这些杂质不仅无助于药效提升，还可能具有毒性，甚至具有遗传毒性和致癌性，对人体健康造成负面影响。
所以规范地进行杂质的研究，并将其控制在一个安全、合理的限度范围之内，将直接关系到上市药品的质量及安全性。王继栋教授介绍道：“天维菌素作为微生物源创新药物，分子结构复杂，其杂质结构与产品非常相似。尤其是含量在0.10-0.30%的微量杂质，它们的获得及结构鉴定非常困难。”
【王继栋教授正在指导科研团队实验操作】
天维生物通过核磁共振波谱仪采集一维和二维谱图，解析出杂质结构，提升了产量和收率，保障了产品质量，为发酵配方的优化提供方向性指导。同时，制备液相色谱仪的引入，利用反相C8柱及甲醇水系统，将产品纯度从常规工艺的92%提升至99%以上，显著降低杂质残留。在天维菌素的提取、纯化过程中，天维生物借助制备液相色谱仪、核磁共振波谱仪分离并鉴定杂质化合物共10种，为开发高效低毒新型农兽药奠定科学基础。
【核磁共振波谱仪与制备液相色谱仪】
在浙江省大型科研仪器开放共享政策的支撑下，天维生物依托生科院重点实验室完备的科研设备技术，通过高通量菌种选育和筛选，使天维菌素的产量提升至4000毫克/升以上，并结合杂质制备及鉴定，找到了去除和减少杂质的方法，使提取收率由30%提升至40%以上。“通过使用浙江省大型科研仪器开放共享平台（以下简称“大仪平台”）的先进设备，天维药业的天维菌素标准品成功制备，提取工艺开发成功，发酵单位达到了生产水平，为公司产品的后续实验奠定了坚实基础。”天维生物研发负责人黄志鸿表示。天维菌素的成功研发不仅解决了目前市场上农兽药的抗药性、毒性问题，更是填补了水生市场的空白，市场潜力巨大。
【优化工艺前后得到的天维菌素HPLC图谱（上图为优化前，下图为优化后）】
解码新质生产力
“浙里”仪器共享激发创新发展动能
2021年10月21日，农业农村部印发《全国兽用抗菌药使用减量化行动方案（2021—2025年）》，强调全面提升畜禽绿色健康养殖水平，促进畜牧业高质量发展，有力维护畜牧业生产安全、动物源性食品安全、公共卫生安全和生物安全。该行动方案明确提出通过推广高效、休药期短、低残留的新型兽药，逐步替代传统低效、残留风险高的兽药品种，系统性提升畜禽绿色健康养殖水平。在此背景下，大型科研仪器作为突破高效低毒农兽药研发技术瓶颈的核心工具，其战略价值愈发凸显。
2021年以来，省科技厅全面推进大仪平台建设，有效增强了大型科研仪器在科技创新发展中的驱动力，为科技创新生态构建提供数字底座。依托大仪平台上丰富的高精尖仪器，天维生物在新型农兽药领域实现突破、填补空白。同时，湖师院生科院的创制技术具有独创性和新颖性，受到国际同行的高度认可。
【湖师院生科院荣誉成果展示】
浙江省媒介生物学与病原控制重点实验室主任张立钦教授表示：“浙江省大型仪器共享开放平台，高效串联了学校、科研院所、大型研发机构等高研发势能单位和企业、市场的需求单位，很好地助力了各类研发项目的推进和落地，为新质生产力的发展提供了强大动能。”