科學(xué)儀器設(shè)備是科學(xué)研究和技術(shù)創(chuàng)新的基石。2022年9月，國產(chǎn)質(zhì)譜儀迎來好消息。由中國計量科學(xué)研究院院長方向領(lǐng)銜研制的“液相色譜串聯(lián)質(zhì)譜系統(tǒng)”獲批我國醫(yī)療器械注冊證。
該系統(tǒng)主要由液相色譜儀、四極桿—線形離子阱串聯(lián)質(zhì)譜儀和配套軟件組成，這也是我國首臺基于離子阱質(zhì)譜實(shí)現(xiàn)醫(yī)療器械注冊的自主創(chuàng)新質(zhì)譜儀器。
質(zhì)譜儀是按照離子的質(zhì)荷比不同，分離不同的帶電粒子并進(jìn)行分析的一種精密、高效的多功能分析儀器。它根據(jù)帶電粒子在電磁場中能夠偏轉(zhuǎn)的原理，按原子、分子或分子碎片的質(zhì)量差異將物質(zhì)進(jìn)行分離、檢測物質(zhì)成分。質(zhì)譜儀應(yīng)用范圍非常廣。在食品、環(huán)境、臨床、藥物、國家安全等領(lǐng)域，它都因在分析檢測過程中準(zhǔn)確的定性和定量能力而備受青睞。近幾年，全球市場對質(zhì)譜儀的需求增長超過10%，中國市場的需求增長率更是遠(yuǎn)高于這一數(shù)字。
然而，長期以來，我國的質(zhì)譜儀存在核心技術(shù)不足、“空心化”現(xiàn)象?！懊鎸ξ覈?jīng)濟(jì)社會發(fā)展的需求，迫切需要研發(fā)具有自主知識產(chǎn)權(quán)的質(zhì)譜儀器?！狈较蛘f。
方向長期從事質(zhì)譜理論及儀器工程技術(shù)和化學(xué)、生物測量技術(shù)研究，他深知，研發(fā)自主可控的質(zhì)譜儀，關(guān)鍵在于自主研制高水平質(zhì)量分析器、高效離子源等核心部件和穩(wěn)定的系統(tǒng)集成。近二十年如一日潛心科研，研發(fā)團(tuán)隊實(shí)現(xiàn)了多個創(chuàng)新。圍繞質(zhì)譜核心技術(shù)創(chuàng)新和整機(jī)工程化，團(tuán)隊先后攻克了高水平四極桿質(zhì)量分析器、離子阱質(zhì)量分析器、高效離子源、高性能射頻高壓電源、專用模塊化測控系統(tǒng)等多個關(guān)鍵部件和核心技術(shù)，突破了可靠性、電磁兼容、電氣安全、環(huán)境適應(yīng)性、軟件智能化等工程技術(shù)難題，實(shí)現(xiàn)了系列高可靠關(guān)鍵部件模塊和質(zhì)譜整機(jī)的工程化和產(chǎn)業(yè)化，整機(jī)性能指標(biāo)達(dá)到國內(nèi)領(lǐng)先水平。
尤其是在離子阱高準(zhǔn)確定量方面，團(tuán)隊提出了四極場預(yù)分離和氣相離子選擇性富集新技術(shù)，實(shí)現(xiàn)目標(biāo)子離子定向富集，有效降低了離子阱內(nèi)空間電荷效應(yīng)，將離子阱質(zhì)譜儀的定量準(zhǔn)確性發(fā)展到與國際“金標(biāo)準(zhǔn)”三重四極串聯(lián)質(zhì)譜同等水平，同時保持了離子分離富集的巨大優(yōu)勢，兼具優(yōu)異準(zhǔn)確性和靈敏度。
“通俗地說，離子阱體積小，就像一個陷阱一樣，把離子給囚禁起來，從而實(shí)現(xiàn)對離子的同時捕獲、富集和碎裂，而且還可以進(jìn)行多級碎裂，提升測量準(zhǔn)確性?！狈较蚪忉?。
目前，該儀器已成功應(yīng)用于系列生物標(biāo)志物準(zhǔn)確測量，入選中國科協(xié)2022年度優(yōu)秀科研儀器案例。業(yè)界普遍認(rèn)為，該儀器的獲批，將高端色譜質(zhì)譜聯(lián)用儀全面國產(chǎn)化進(jìn)程向前推進(jìn)一大步，開辟了我國質(zhì)譜儀器自主研發(fā)整體實(shí)力與國產(chǎn)化飛躍發(fā)展新局面。
