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近十几年质谱领域有何发展?未来我们期待什么?

中国机械工业联合会机经网  发布时间:2016-07-11 14:24:44  来源:分析仪器维修联盟


关键词: 质谱领域    发展   

越来越多的人开始研究各式各样的小型化质谱仪器,目前除了难以小型化的几种质谱类型,像是磁扇形质谱,傅里叶变换-离子回旋共振质谱(FT-ICR MS)和轨道阱质谱(orbitrap)之外,其他像四级杆,离子阱,飞行时间都有很多实验室和公司在做。尤其是四级杆和离子阱现在已经有不少商业化的仪器了。

  01 小型质谱

  其实质谱仪的小型化老早也开始了,只不过限于市场的需求,没引起足够多的关注。

  随着最近这些年,食品安全,环境污染,公共安全,军事等领域极大需求。

  越来越多的人开始研究各式各样的小型化质谱仪器,目前除了难以小型化的几种质谱类型,像是磁扇形质谱,傅里叶变换-离子回旋共振质谱(FT-ICR MS)和轨道阱质谱(orbitrap)之外,其他像四级杆,离子阱,飞行时间都有很多实验室和公司在做。尤其是四级杆和离子阱现在已经有不少商业化的仪器了。印象比较深的是2013年参加ASMS时,看到美国一家叫908 device的公司出了一款手持式的小型离子阱质谱,大小和打标机相仿,界面极友好,给消防员用,方便及时了解火灾现场易爆易燃,有毒有害气体的快速检测。另外,它的离子阱质量分析器做成了非常易于装卸和维护的模块,已经非常接近易耗品的标准了。而且它的离子阱是用MEMS工艺制作的,如果能上量的话,成本会非常低。相比目前市场上较为人所知的Torion,Inficon,聚光(Mars400)等,908device算是往前又多走了一大截。另外,purdue大学欧阳证教授实验室最近一两年出的mini12也改变了过去单纯把仪器做小的思路,听说现在在美国的医院有了试点,可以快速鉴定血样,而仪器的使用界面想必传统的质谱又变得非常平易近人。因此,业界近几年不少人对质谱未来发展的看法是,1 往大型的多功能高通量高灵敏度的仪器发展(总之三个字,高大上!);2 往小型化发展。而后者的意义正如上面提到的不仅仅是在于把质谱变得更小,更深层的意义应该是向大众普及,降低质谱仪的使用门槛,进而扩大使用范围。当然,现在小型质谱还有一些瓶颈要克服,像是定量能力,不过这都只是暂时的,相信将来会是一片很光明的前景。

  02高端质谱

  这些年发展起来的一些高端仪器,要么是有了新的突破,要么是和其他技术联用。

  新的突破比如轨道阱,这个是俄罗斯的makarov博士基于kindon trap发展的一种静电质量分析器,其特点是有极高的质量分辨率,远超除FT-ICR以外所有类型的质谱仪器。目前,轨道阱是Thermo的独有技术,算是一枝独秀。

  和其他技术的联用技术,典型的例子是各式的迁移谱和质谱的联用。迁移谱一直被业内通俗的称为大气压下的质谱,其特点是可以依据离子的迁移率(主要反映离子的碰撞截面积,间接反映离子的尺寸和结构)把离子在空间或者时间上分开。当然,也有根据迁移率在高电场和低电场下的差别进行分离的,称之为差分迁移谱或高场不对称离子迁移谱。一旦迁移谱和质谱联用,主要可以实现两个用途,一是离子的初步分离,二是离子的迁移率测量或者碰撞截面的测量,好处在于可以便于离子结构的解析,在蛋白组学领域应用极广。迁移谱和质谱的联用可以用色谱和质谱的联用类比,色谱一样也可以对样品组分进行初步分离,同时可以得到色谱图。不过,离子迁移谱优于色谱的地方在于,分析速度远快于色谱的速度,至少是一个数量级的差别。另外,离子的结构信息,目前各类分析仪器中,除了色谱之外,很少有能提供直接,且通用性比较好的方法。从我参加的各类会议以及和质谱用户的直接交流中感觉,国内很多做质谱的工作者,对于离子迁移谱了解的非常少。目前,各大质谱厂商都已经有了自己迁移谱技术,并且多已商业化。像是waters的synapt 系列产品,agilent的6560, Sciex的SelexIon等。相信未来离子迁移谱会是高端质谱的一个标配。当然独立的离子迁移谱仪器本身也一定会有不错的发展。

  03敞开式质谱

  国内学者是这么叫的,英文叫Ambient Mass Spectrometry;

  这类质谱主要是在LCMS中使用了Ambient Ionization Source取代了原本的ESI和APCI,从而去掉了LC这一部分,可以在大气压下直接对未处理或者半处理的样品进行解吸、电离,这类技术的特点就是一个字,快!!!。因此,它至少在以下领域大大拓展了质谱的应用范围:

  a. 便携质谱和车载质谱用于现场分析(不便于把样品带到实验检测的场合);

  b. 样品快速筛查(药品,违禁品,刑侦检测,公共安全,等);

  c. 实际样品中待测成分的成像研究(比如肿瘤细胞在组织内的分布研究,古董的鉴定,药物靶向治疗和代谢研究,等);

  d. 还有化学反应机理的研究,及其他。

  比较有名且应用较广的Ambient Ionization Source有诸如,DART,DESI,LDI, DBDI,其余的各式各样的离子源多是基于这几种离子源的一些变体,有很多也很有特点。

  基于质谱行业相较于其他行业较为狭小,因此学者感觉发展相对还是比较缓慢。但随着国家不断建设发展,质谱在科研领域的地位也会越来越高,人们会静下心来研究新机理,未来十几二十年的质谱领域一定会有更新更快更强的发展!

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责任编辑:机经网编辑部 heyan
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