高质量发展调研行|在张江科学城探访“科研航空母舰”
2024-05-27 上海

青年报·青春上海记者 郭颖/文、图、视频

“上海光源线站工程”近日通过国家验收。至此,上海光源已有34条光束线和46个实验站服务用户实验,成为现阶段光子能区覆盖最广、运行线站数量最多的中能第三代同步辐射装置,其整体性能已位于国际前列水平!青年报·青春上海记者今天(5月27日)跟随“高质量发展调研行”上海主题采访活动,走进这艘“科研航空母舰”。

  85%以上用户为青年科学家和研究生  

坐落在上海张江科学城的上海光源,是我国大陆第一台第三代同步辐射光源,由国家发改委、中国科学院和上海市人民政府共同投资,于2004年12月25日开工建设,2009年5月6日正式对用户开放至今已整整15年。     

开放15年来,上海光源服务了全国34个省级行政区近800家单位、约4500多个研究团队的超47000名用户,支撑用户完成了2万多个实验课题,在原子、分子尺度上解析和研究了许多重要的物质微观结构和作用机理,解决了许多重要科学和关键技术问题,发表研究论文超过11000篇,包括《科学》《自然》《细胞》等论文220多篇。

在生命科学、材料科学、凝聚态物理、化学、能源环境和医学等学科前沿和应用研究方面,取得了一系列重大研究成果,其中6项入选年度中国十大科技进展新闻,9项入选年度中国科学十大进展,5项入选国外重大科学进展或突破,还有8项获得了国家自然科学奖、国家科技进步奖和国家科技发明奖。

截至2023年年底,上海光源执行机时超过71.6万小时。值得一提的是,85%以上的用户为青年科学家和研究生。

  支持用户取得国际性重要成果  

上海光源支撑用户在蛋白质复合物、膜蛋白以及新发流行病毒相关的蛋白质结构与功能研究中取得了一批具有国际影响的重要成果。

这些成果,如转录激活样效应蛋白特异性识别DNA的结构机理研究、首次解析人源GLUT1的三维晶体结构、解析光合物种硅藻捕光新机制、揭示抗结核新药的靶点和作用机制等,促进了相关研究水平迈向国际前沿。

在面对病毒导致的新发性紧急公共卫生事件时,上海光源支撑科学家第一时间利用大分子X射线衍射实验平台解析了一系列如禽流感、埃博拉、寨卡、基孔肯雅、新冠等病毒的相关蛋白结构并揭示其传播机制,为新型病毒疫情的防控提供了重要依据,并为抗病毒药物的研发奠定了坚实基础。此外,上海光源还进一步支持了多家科研机构与药企联合研发抗击新冠病毒的亚单位重组疫苗、抗体药物及小分子药物等。

上海光源已成为我国基于结构的创新药研发中不可或缺的关键一环。通过发展快速、智能化的小分子片段筛选技术,支撑用户显著缩短了基于结构的新药研发周期,助力提升我国在全球医药研发领域的竞争力,已支撑4款药物在国内外获批上市。

截至目前,上海光源已为40余家药物研发机构提供技术服务,其中百济神州利用生物大分子晶体学线站开发的抗癌新药“泽布替尼”于2019年11月在美国获批上市,成功改变了中国抗癌药“只进不出”的局面,成为我国首个年销售额超过十亿美元的药物分子。其他成功上市的药物包括PD-1抗体百泽安和华领医药的华堂宁,同时还有多款药物正在进行临床试验。

  第三代中能同步辐射光源位于国际前列水平  

眼下,上海光源的综合能力实现了跨越式提升,整体性能已位于国际上第三代中能同步辐射光源的前列水平。

上海光源的加速器在国际上独具特色。上海光源的储存环已安装了24台不同类型的插入件,光子能区从红外覆盖到20兆电子伏特的伽马射线波段。建有束流纯化系统和三次超导谐波腔束长拉伸系统,可使储存环工作在20毫安单束团+200毫安束团串共存的填充模式下,从而建立了皮秒级快速X射线成像实验能力。改造成为带有2个超强磁场弯转磁铁单元的储存环磁聚焦结构,新增了储存环硬X射线弯铁光源点和激光电子束伽玛源。

上海光源的光束线站在数量和性能上均处于中能第三代同步辐射装置的前列。目前,已在国际上率先建成一批性能领先的线站,如:同步辐射红外与硬X射线跨能区组合联用的复杂体系动力学研究线站、具有X射线单脉冲成像能力的快速X光成像线站、与同步辐射线站同步运行的低能激光伽马线站、微束白光串行晶体学实验站。

建成一批性能指标国际前列的光束线站,如:百微米级聚焦的超硬多功能线站、光子通量密度最高的ppb级探测极限的中能谱学线站、同步辐射软X射线与硬X射线跨能区组合联用的逐层电子结构原位分析的能源材料研究线站、束斑优于30纳米的硬X射线纳米探针线站、亚纳米到微米连续结构研究的时间分辨超小角散射线站、适用于亚微米蛋白晶体分析的膜蛋白晶体学线站。

此外,还在国内首次建成一批瞄准特殊应用的具有国际一流水平的光束线站,如:二级生物安全防护的P2生物防护蛋白质晶体学线站、放射性安全防护的稀有元素分析线站、适于大型工程部件原位研究的超硬多功能线站、工业级设备原位研究的时间分辨超小角散射线站。

上海光源已发展了衍射、谱学、散射、成像等近100种实验方法,配套建设了用户辅助实验室和同步辐射数据中心,形成了系统的同步辐射实验方法体系和用户实验支持能力。

15年来,我国同步辐射光源经历了从紧追国际同步辐射光源发展,到跨入国际同步辐射先进行列的转型。上海光源这艘“科研航空母舰”将继续“乘风破浪”!

青年报·青春上海记者 郭颖/文、图、视频

编辑:陆天逸

来源:青春上海News—24小时青年报

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