目前,疫苗是新冠疫情时期的研究重点。与此同时,新冠治疗药物的开发也在取得进展。例如,美国辉瑞制药公司已经为其冠心病药物Paxlovid在美国申请了新冠治疗紧急使用权,阿斯利康的药物Evusheld最近也已获得上市批准。
在德国,德国电子同步加速器(DESY)等机构对数千种活性物质进行了测试,以确定其是否适合作为新冠治疗药物。特别是DESY的X射线光源PETRA III是在分子水平上研究病毒和潜在药物的理想工具。实验中所用到的X光机由X-Spectrum等公司开发,用于记录这一研究过程。X-Spectrum是受益于新开放的巴伦费尔德初创实验室的基础设施的初创企业之一。
X-Spectrum:高效的X光机
作为DESY的衍生公司,X-Spectrum专门为大型研究设施和实验室的X射线实验生产检测设备。其光子计数探测器Lambda能够实现每秒24,000帧的高帧率,非常适合在PETRA III同步辐射中使用,PETRA III被认为是世界上最好的存储环形X射线辐射源之一。PETRA III产生的强烈的X射线能够帮助来自世界各地的研究小组深入观察各自的研究物质。“在这些研究背景下,研究人员无法使用传统的相机来进行实验”,X-Spectrum公司的联合创始人兼CEO Julian Becker解释说。这台X射线相机的探测效率达到了目前的“理论最大值”。“这就是市面上最好的选择”,Julian Becker说,“但应用该设备也需要巨大的计算能力进行数据分析。这就是为什么我们不仅提供相机本身,而且还提供一个完整的系统,其中包括一台安装了软件的控制电脑,确保与最常见的同步加速器光束线控制系统的无缝集成。”
© Yvonne Scheller
X-Spectrum联合创始人Julian Becker与X射线相机
巴伦费尔德初创实验室:深度技术创业的创新中心
X-Spectrum由5名来自探测器开发部门的DESY员工于2014年创立,现在有25名员工。X-Spectrum公司联合创始人兼CEO Julian Becker:“我们是一个嵌入世界领先的研究中心之一的国际团队,并与工业伙伴和来自世界各地许多主要研究中心的科学家合作。”区位是企业发展的一个重要因素。X-Spectrum是八家在2021年9月底搬入新开放的巴伦费尔德初创实验室—DESY深度技术初创企业创新中心的初创企业之一。DESY首席技术官Arik Willner博士解释说:“实验区的理念是支持从科学到工业的技术转移,并创造一个环境,让形成于研究中的商业理念能够得到发展。”园区总共有2200平方米的建筑面积,分为办公室、实验室和工厂。目前只开放了140平方米,Julian Becker很高兴能成为首批入驻的企业。“我们需要一个非常专业的基础设施。例如,使用X射线的工作需要铅加固的墙壁——自行建造这样的环境是非常耗时且昂贵的。”
Dinaqor: 基于基因治疗的医学
Dinaqor公司开发主管Alexandra Rhoden也有非常类似的看法。“我们是一家以基因治疗为基础的医学平台公司,专注于为严重的、遗传性的心脏病患者进一步开发新的治疗方案。”这家从汉堡大学艾彭多夫医学中心(UKE)分拆出来的初创公司开发出了一种生产微型人工心脏组织的技术。
© Yvonne Scheller
Dinaqor开发主管Alexandra Rhoden
这种研究和开发需要实验室。“在汉堡找到具有适当结构要求的、合适的实验室是很困难的”,Rhoden说。根据目前商定的租赁期限,Dinaqor在未来五年里将在位于巴伦费尔德的实验室里进行研究,以改进其技术,以便能够更有效地开发基因疗法,最终实现心脏功能的改善,更理想的是完全治愈患者。“相对而言,基因治疗仍然处于起步阶段。所以我们必须仔细检查每一个步骤,为此我们使用了人工心脏组织。”Rhoden和她的同事们从干细胞中获得获得组织:“例如,我们将病人的皮肤细胞重新编程为干细胞,然后我们可以使其分化为心脏细胞,以生产出有着真实搏动行为的人工心脏组织”,Rhoden解释说。根据心脏的收缩模式,科学家们可以得出重要的结论。“一方面,这使得绘制遗传疾病图谱成为可能,另一方面,我们能够跟踪任何用药或用基因疗法取得的进展。”
Cycle:时间分配和同步系统
Cycle公司致力于在极小的时间单位飞秒(1飞秒=1x10-15秒)和极高的精度下开发和分配产品,以助力超高速实验,例如在欧洲X射线自由电子激光XFEL或其他大型研究基础设施的进行的研究。
© Yvonne Scheller
Cycle创始人Franz Kärtner教授与同步模块
Cycle GmbH公司也是DESY的衍生公司,它不仅开发飞秒级的光纤激光器,也致力于开发精密设备,以确保像XFEL这样的研究设施的所有部件能够以几飞秒(四亿分之一秒)的精度相互协调,换句话说,它涉及高度复杂的时间分配和同步系统。Cycle公司创始人Franz Kärtner教授从2000年代初就开始追求这项技术:“当时我在麻省理工学院(MIT),我们在大学外成立了第一家创业公司。但技术的时机尚未成熟。”现在情况不同了,这位物理学家坚信:“在未来五年内,我们将强劲增长。”欧洲航天局(ESA)的一份重要合同对此做出了贡献,Cycle公司目前正在为航天局的地面站开发下一代基于激光的低噪声微波传输。Cycle公司成立于2015年,目前有20名员工,向欧洲、美国、中国和日本的客户提供全套精密时间分配系统。