2023年6月29日“第六屆質(zhì)譜儀器研發(fā)論壇”于常德舉辦。本次論壇以“國產(chǎn)質(zhì)譜技術(shù)發(fā)展新方向”為主題，邀請了質(zhì)譜研發(fā)和應(yīng)用領(lǐng)域資深專家分享質(zhì)譜研究及相關(guān)技術(shù)的創(chuàng)新進展。本次論壇由中國儀器儀表學會分析儀器分會質(zhì)譜儀器專家組、廣東省麥思科學儀器創(chuàng)新研究院、分析測試百科網(wǎng)主辦。
論壇現(xiàn)場
與應(yīng)用研究為主的學術(shù)會議不同，本論壇聚焦質(zhì)譜儀器研發(fā)、規(guī)?？刂圃?00多人的規(guī)模，重在互動、交流。此次論壇已是第六屆，“高分辨”、“臨床”、“零部件”成為熱詞。
高分辨，各展神通、永恒追求
100多年前人類發(fā)明了質(zhì)譜分析技術(shù)之后，質(zhì)譜技術(shù)飛速發(fā)展，不斷更新迭代，現(xiàn)已成為許多實驗室和各種應(yīng)用中不可或缺的分析技術(shù)。近年來，隨著環(huán)境科學、月球研究、地質(zhì)科學、生命科學、核工業(yè)、材料科學等領(lǐng)域的快速發(fā)展，如新污染物識別、傳統(tǒng)污染物的轉(zhuǎn)化產(chǎn)物鑒定、生態(tài)與環(huán)境風險評估等研究工作的深入開展，分析物質(zhì)日益復雜，高分辨質(zhì)譜的需求也日益旺盛，并且還在不斷提出更多的新要求。
業(yè)內(nèi)通常把分辨率在10000（FWHM）以上的質(zhì)譜稱為高分辨質(zhì)譜，主要包括磁質(zhì)譜、飛行時間質(zhì)譜、軌道阱質(zhì)譜及傅里葉變換離子回旋共振質(zhì)譜。質(zhì)量分辨率是反應(yīng)質(zhì)譜定量能力的核心參數(shù)，高分辨率質(zhì)譜可以提高質(zhì)量分析的化學特異性和準確度，提供更高可信度的分析物鑒定數(shù)據(jù)。
中國質(zhì)譜市場大部分依賴進口，賽默飛、安捷倫、Sciex、Waters、島津等國外企業(yè)占據(jù)了大部分市場份額以及幾乎所有的高分辨質(zhì)譜市場。不過，經(jīng)過時間的積累，國內(nèi)質(zhì)譜研發(fā)的團隊近年來也呈現(xiàn)快速增長的趨勢，很多專家學者和儀器企業(yè)都在不斷努力向著高分辨質(zhì)譜領(lǐng)域進發(fā)。
廈門大學杭緯《再論超高分辨質(zhì)譜成像技術(shù)》、西北核技術(shù)研究所李飛騰《國產(chǎn)磁質(zhì)譜儀器研發(fā)進展及展望》、寧波大學丁傳凡《四極質(zhì)譜的高分辨分析方法探討》、中國科學院大連物理化學研究所李海洋《線性離子阱/多次反射飛行時間串聯(lián)質(zhì)譜的研究及應(yīng)用》、清華大學周曉煜《超高分辨離子淌度質(zhì)譜儀器研制及應(yīng)用》、廣州禾信儀器股份有限公司朱輝《四極桿飛行時間質(zhì)譜的研制》、湖南大學岳磊《質(zhì)譜中的溫度與分子結(jié)構(gòu)分析》、廣州麥思科學儀器創(chuàng)新研究院任熠《大氣壓電離-多次反射飛行時間質(zhì)譜的研制》等，從不同角度、維度分享了高分辨質(zhì)譜的研制與應(yīng)用進展。
探究化學物質(zhì)在生物組織及細胞內(nèi)的分布是生命科學研究的核心方向之一。以二次離子質(zhì)譜為代表的高分辨質(zhì)譜成像技術(shù)已經(jīng)在單細胞生命科學領(lǐng)域逐漸嶄露頭角，但存在譜圖干擾嚴重的瓶頸問題。杭緯近年來致力于發(fā)展激光質(zhì)譜納米成像技術(shù)，如激光誘導針尖近場增強解吸電離飛行時間質(zhì)譜儀，成像空間分辨率可以達到50納米；基于微透鏡光纖的自動化激光解吸電離質(zhì)譜成像平臺，其成像分辨率可達300納米。 四極質(zhì)譜對機械加工精度、電源精度等要求極高。在目前國內(nèi)機械加工精度水平較低的現(xiàn)狀下，四極質(zhì)譜如何實現(xiàn)高分辨技術(shù)的突破？丁傳凡多年來一直致力于低成本、低加工精度下的高分辨方法研究，如，利用非對稱四極桿、高階電場、第二穩(wěn)定區(qū)等進行質(zhì)譜分析，大幅提升了儀器的質(zhì)量分辨率。未來，丁傳凡將繼續(xù)開發(fā)新型離子阱、提升四極質(zhì)譜的性能，并且繼續(xù)研究利用第二穩(wěn)定區(qū)開展質(zhì)譜分析的研究。
在高分辨質(zhì)譜中，飛行時間質(zhì)譜具有質(zhì)量范圍寬、分析速度快、高通量，質(zhì)量分辨率獨立于質(zhì)荷比可以在全質(zhì)量范圍內(nèi)實現(xiàn)高分辨率等優(yōu)勢。廣州禾信儀器股份有限公司朱輝分享了前段時間剛剛發(fā)布的國產(chǎn)第一臺LC-QTOF MS的研制成果。此外，在飛行時間質(zhì)譜研制中，多次反射飛行時間質(zhì)譜（MR-TOF MS）是主要熱點。MR-TOF MS在有限的空間內(nèi)，利用靜電場將離子的飛行路徑折疊反射來延長飛行時間，保證離子束長距離的飛行中不發(fā)散的同時實現(xiàn)質(zhì)量峰的壓縮聚焦，從而極大提高分辨率。李海洋在國內(nèi)較早開展了MR-TOF MS的研制工作，將線性離子阱（雙線性離子阱）與MR-TOF MS串聯(lián)耦合，并開發(fā)直接進樣質(zhì)譜技術(shù)，實現(xiàn)了復雜基質(zhì)中微量元素的快檢分析。此外，廣州麥思科學儀器創(chuàng)新研究院任熠也介紹了大氣壓電離-多次反射飛行時間質(zhì)譜的研制成果。
離子遷移質(zhì)譜技術(shù)/離子淌度質(zhì)譜（IM-MS）獨特的分辨能力可以區(qū)分一般質(zhì)譜技術(shù)無法區(qū)分的異構(gòu)體或同重素，成為了生物分子結(jié)構(gòu)解析重要的技術(shù)工具。源于對高性能無止境的追求，如何提高IM-MS的分離分辨率，成為當前離子遷移質(zhì)譜研究的熱點。其中，清華大學精密儀器系周曉煜依據(jù)強迫振蕩原理，在小型化離子阱質(zhì)譜儀上實現(xiàn)了超高分辨的IM-MS分析，分辨率可達1萬以上，超出現(xiàn)有IM技術(shù)接近兩數(shù)量級以上。湖南大學岳磊采用超高分辨離子遷移譜技術(shù)對異構(gòu)體分離，之后引入到后續(xù)的低溫離子光譜質(zhì)譜分析中，減少了由異構(gòu)體引起的光譜疊加問題，光譜可以進一步驗證離子淌度的分離效果，因此質(zhì)譜、光譜、離子淌度譜的有機結(jié)合在得到異構(gòu)體精確光譜的同時，也為離子淌度質(zhì)譜分析帶來了新的維度和深度。
磁質(zhì)譜具有高靈敏度、高精度、高豐度靈敏度、高分辨和大動態(tài)范圍等優(yōu)點，在核工業(yè)、地球化學、海洋演變、半導體材料、航空航天、生物成像等領(lǐng)域發(fā)揮重要作用。新時期下，磁質(zhì)譜相關(guān)技術(shù)的自主可控尤為迫切，從2016年開始加快了磁質(zhì)譜國產(chǎn)化進程。西北核技術(shù)研究所是國內(nèi)最早開始無機和同位素質(zhì)譜研究的單位之一，持續(xù)公關(guān)，近年來在磁質(zhì)譜儀器通用關(guān)鍵技術(shù)與加工裝配工藝方面取得了突破。李飛騰介紹了激光共振電離質(zhì)譜儀、雙聚焦熱表面電離質(zhì)譜儀、高分辨輝光放電質(zhì)譜儀等的研究進展。
臨床應(yīng)用，黃金賽道、新思維創(chuàng)新
有調(diào)研報告預測，2021年全球質(zhì)譜在臨床檢驗應(yīng)用的市場規(guī)模在150億美元左右，未來行業(yè)增速將在20%左右。中國臨床質(zhì)譜行業(yè)于最近3年開始加速，預計整個中國市場在未來5年將迎來高速增長。緊隨行業(yè)發(fā)展趨勢，本次論壇的另一個熱點即為“臨床質(zhì)譜”。
儀器研發(fā)最終要落在應(yīng)用上，清華大學張新榮強烈表示，質(zhì)譜儀器技術(shù)、應(yīng)用方法開發(fā)都要和生物醫(yī)學等應(yīng)用領(lǐng)域很好結(jié)合，要做“有用”的質(zhì)譜儀器。張新榮團隊研制了一套自動化質(zhì)譜單細胞分析系統(tǒng)，包括單細胞定位、自動化萃取、非接觸式皮升電噴霧質(zhì)譜檢測和代謝組學數(shù)據(jù)分析等四個有機銜接的功能模塊，實現(xiàn)單細胞內(nèi)代謝物的高靈敏和高通量的檢測分析，為細胞生物學研究者提供高效精密的單細胞代謝組學定量分析工具。
山東英盛生物技術(shù)有限公司的副總裁張政祥、安益譜（蘇州）醫(yī)療科技有限公司陳崝?shù)葒鴥?nèi)相關(guān)臨床質(zhì)譜企業(yè)代表，臨床質(zhì)譜應(yīng)用現(xiàn)狀、應(yīng)用痛點及其解決方案等方面展開了探討。張政祥表示，未來臨床質(zhì)譜的發(fā)展趨勢包含：從前處理、色譜分離角度提升通量，提高自動化程度、搭建全自動的質(zhì)譜平臺，拓寬應(yīng)用場景（POCT），豐富生物大分子檢測方案，加速國產(chǎn)替代，標準化日益完善。
零部件，國產(chǎn)化同樣重要
目前，質(zhì)譜儀及其所需的部分核心零部件主要依賴進口，部分市場被壟斷、部分國產(chǎn)核心零部件性能不高、成本高難以定制化等成為行業(yè)突出性問題。作為科技創(chuàng)新重要支撐，高端質(zhì)譜儀及核心零部件成為了攻克“卡脖子”的關(guān)鍵一環(huán)，其創(chuàng)新發(fā)展及國產(chǎn)化越發(fā)重要。 近幾年來，在國家政策支持下，中國質(zhì)譜產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的路上多點開花，離子源、四極桿質(zhì)量分析器、電源、分子泵等核心零部件不斷有新的產(chǎn)業(yè)化技術(shù)涌現(xiàn)。此次論壇上，復旦大學吳曉楠、大連民族大學劉本康、北方工業(yè)大學陳吉文就分別介紹了《應(yīng)用于氣相反應(yīng)研究 離子阱和FTICR碰撞反應(yīng)池的開發(fā)》、《質(zhì)譜用精密高壓電源選型及研究進展》、《直流與脈沖輝光離子源的研制與應(yīng)用》的精彩內(nèi)容。
質(zhì)譜儀器研發(fā)論壇的另一個特別之處在于，會議贊助商多為零部件廠商，如Leybold、EDWARDS、PHOTONIS、航宇九天、IMI ADAPTAS、VALUE飛越、華星陶瓷等真空泵、四極桿、電子倍增器、微通道板、特種電機等關(guān)鍵零部件的供應(yīng)商。
中國儀器儀表學會分析儀器分會秘書長吳愛華《淺析我國質(zhì)譜發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢》、中國科學院蘇州生物醫(yī)學工程技術(shù)研究所天津工研室程文博《國產(chǎn)質(zhì)譜儀器“內(nèi)卷”之現(xiàn)狀及應(yīng)對建議》，從整個質(zhì)譜產(chǎn)業(yè)角度，梳理了政策法規(guī)標準、國內(nèi)外知名生產(chǎn)企業(yè)、重大科研專項等相關(guān)最新動態(tài)，使與會者對整個行業(yè)的宏觀發(fā)展現(xiàn)狀有了清楚了解。
歷時兩天，此次論壇成功閉幕，就像中國儀器儀表學會分析儀器分會秘書長吳愛華、中國儀器儀表學會分析儀器分會質(zhì)譜儀器專家組副主任委員丁傳凡、秘書長周志恒在開幕式致辭中指出的，每次論壇都有新面孔加入、都有新成果展示，從中可以看出中國質(zhì)譜技術(shù)在快速創(chuàng)新發(fā)展，為了實現(xiàn)“中國-質(zhì)譜強國”的目標在一步一步地前進著！
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