质谱技术

p 　　 span style=" color: rgb(0, 112, 192) " strong 仪器信息网讯 /strong /span 王融教授的质谱生涯开始于北京大学医学部，之后在美国从事相关研究。曾任美国华人质谱学会主席的他在2016年12月正式回国，担任华大基因质谱首席技术官。仪器信息网编辑对王融教授进行了专程采访，采访中他向我们讲述了自己的质谱研究经历并多次提到了“民生”这个关键词。那么，王融教授为什么会选择回国?质谱与民生又有什么关系?王融教授就此进行了详细讲解。 /p p style=" text-align: center " img src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201805/insimg/2f9d6168-5048-4beb-9487-c401db3fc6af.jpg" title=" 001.jpg" / /p p style=" text-align: center " span style=" color: rgb(0, 112, 192) " strong 华大基因质谱首席技术官 王融 /strong /span /p p 　　 span style=" color: rgb(0, 112, 192) " strong 专注质谱研究：兴趣是第一老师 /strong /span /p p 　　1982年，王融教授毕业于北京医学院(现北京大学医学部，简称北医)，毕业后留校从事科研工作，由此开启了他的质谱生涯。当时学校中心实验室配置了质谱、核磁共振波谱仪、紫外分光光度计、红外分光光度计等分析仪器。他说：“因为从小就对物理感兴趣，当时毕业后我就负责质谱方面的工作。当年中心实验室的质谱是双聚焦磁质谱，离子源为快原子轰击源，这些源让我们可以做一些简单的生物样品。当时，我们对人工合成心房肽等的多肽的质谱裂解行为以及多肽命名进行了相关研究。留校期间，教育部组织了留校年轻教师培训班，当时陈洪渊院士为我们班主任，另外我们还接受了陈耀祖院士、王光辉教授的指导。” /p p 　　由于个人兴趣与实际工作需要，后来他决定出国进修，就联系了时任ASMS主席的Catherine C. Fenselau教授。Fenselau教授当时在约翰霍普金斯大学医学院用质谱做药物研究非常有名。很幸运，1986年他就过去了。接着就在医学院Robert J. Cotter教授指导下做博士研究，当时做生物大分子阴离子的质谱分析研究，主要是多糖和蛋白磷酸化的分析方法研究。毕业后他到了 Brian T. Chait 教授在纽约的洛克菲勒大学的实验室，用质谱结合Edman降解测序方法进行了蛋白质序列测定的研究，相关研究成果发表在Science杂志。 /p p 　　后来，王融教授的研究方向转成质谱蛋白质分析，集中精力做阿尔兹海默病(AD)研究。主要问题就是样品前处理和检测灵敏度，包括如何从复杂的生化样品中用简单方法纯化目的蛋白。开始是采用色谱柱分离，后来受同事启发，利用生物亲和性方法，利用抗体的选择性进行纯化分析。直接对体液或者培养基的样品进行质谱分析还是很有难度的，样品中的盐、复杂化合物都需要去处理，所以选择了用亲和力的方法把样品纯化和MALDI-TOF直接连接了起来。MALDI不易用于定量，提高其定性定量灵敏度和稳定性是一个很大的挑战。 /p p 　　王融教授认为质谱技术最大的优势是复杂化合物的分析，但是分析思路需要放开，在以蛋白质分析为核心的同时进行其他化合物的分析，如脂质、多糖等，从而得到更全面有用的信息。之前他在美国做过颈状动脉斑块的研究，合作研究发现斑块里不只是多肽、蛋白质，还有脂质和胆固醇等。结合AD形成的新假设，王融教授认为对于复杂化合物的分析，需要对它们做全面分析，质谱是一个手段，是一个工具，实验需要根据目的进行准确设计。 /p p 　　 span style=" color: rgb(0, 112, 192) " strong 为什么要选择回国? /strong /span /p p 　　“随着蛋白质组学研究的兴起，我与北医、香港的合作交流也更加深入。有一次回国，朋友问我是否对工业化蛋白质组学感兴趣。我当即就表示非常对感兴趣。这个要进行大规模蛋白质组学研究的单位就是华大基因。当时他们正在进行人类基因组学的1%项目。2001年初夏我第一次到华大基因，第一次见到汪建老师，我就被他深深的感动和吸引了。同年8月，我接受了华大基因的客座教授邀请，之后一直保持着密切联系。” /p p 　　“多年在国外没有回国是因为要思考回来之后要做什么，我准备做一些不一样的事情。没有计划好回来要做的事情，回来也没有意义。汪健老师希望我回来，他清楚要把生命科学和人类的终极目标联系在一起，必须要把它们系统地连在一起。之后，我们又很仔细地聊了以后的发展方向，应该怎么去做。严肃考虑后，我决定回国。”王融教授说，接着他讲了具体原因。 /p p 　　最吸引回国的有三点，很重要的是在国内可以将科研和应用更快地结合，有很多事情可以去做，尤其是民生方面。王融教授讲他很关注国内的民生项目，什么是民生项目?它可以是政府为老百姓做的事情，也可以是科研单位以科研转化成果为老百姓服务。第一，很多国内可以做的工作是雪中送炭，而不是锦上添花。比如，民生方面，国内包虫病为什么还发生?这和当地人生活习惯、生活水平相关，与缺少简易，快速，灵敏的早期诊断技术有关。西藏的包虫病，实际就是人犬、人牲畜共生情况造成的，这种情况下，需要把国外经验运用到当地老百姓中去。第二，在国内从事组学方面的研究也有非常大的优势。得益于庞大的人口基数，收集样本、临床组织在国内比较容易。这不是说国内降低了标准，或者说不经过患者知情，而是在完全按照国际标准的要求下，国内也要容易得多。第三，华大基因是一个非常特殊的群体，华大做的很多事情都是从国家角度考虑的。华大做的许多事情都是从每一个员工做起，从自我做起。比如华大员工健康计划就是这样的，都是先把自己做好，对自己负好责任，再把它做成一个服务的项目，再推向社会。对自己的高标准、严格要求是一个好的团队、好的组织应有的素质。这也是他选择华大基因的一个因素。 /p p style=" text-align: center " img src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201805/insimg/3a428fe8-b7f0-42bb-a041-66b6091f5199.jpg" title=" 002.jpg" / /p p style=" text-align: center " span style=" color: rgb(0, 112, 192) " strong 华大基因质谱平台实验室 /strong /span /p p 　　 span style=" color: rgb(0, 112, 192) " strong 华大基因质谱平台定位 /strong /span /p p 　　回国后，王融教授直接到了华大基因质谱平台，没有去国内其他一些质谱研究开发平台。他认为华大基因是一个很有社会担当的组织。比如华大基因现在做的一件事情是把测序仪做得更便宜，使测序成本更低，从而可以使更多人受益。华大基因质谱平台开展项目包括新生儿遗传代谢病筛查、代谢营养检测、耳聋基因筛查等。在新生儿筛查方面，国内一般情况是检测两项，即苯丙酮尿症和先天性甲状腺疾病筛查，而华大基因的新筛有40+项，这方面还在发展。目前，国内多数遗传代谢病的筛查并没有作为国家要求，更多项目也需要逐步展开。耳聋基因筛查非常重要。“千手观音”舞蹈表演者中80%多都是因为用药不慎造成的耳聋，这些本来都是可以避免的。在这方面，华大基因直接与多个省市政府签订了耳聋基因筛查服务合同。这些措施可以避免当地孩子因用药不慎而造成耳聋，从而给当地百姓带来实惠。营养代谢方面也有很多事情可做，比如激素紊乱疾病、同型半胱氨酸相关心脑血管疾病等，华大质谱平台可以与临床医生合作，从而更好地服务于医疗。怎么跟医院进行合作，怎么样进一步开展研究，质谱平台可以做的项目非常多。 /p p style=" text-align: center " img src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201805/insimg/93329dd6-2b9c-475e-bbce-403d25c8495c.jpg" title=" 003.jpg" / /p p style=" text-align: center " span style=" color: rgb(0, 112, 192) " strong 药物性耳聋基因筛查项目 /strong /span /p p 　　质谱平台的长远规划会根据机构发展战略制定，短期讲就是新生儿筛查、耳聋基因筛查、营养代谢检测等。现在质谱平台的工作以蛋白质组学研究居多，科研转化与日常生产都在正常进行。对于华大基因质谱平台的总体定位，王融教授讲质谱平台会与基因测序平台做一个相协同的平台，一起提供一个更完善全面的医疗科技服务。与基因检测平台协同共进，这也是华大质谱平台不同于其他质谱平台的地方。 /p p 　　 span style=" color: rgb(0, 112, 192) " strong 科学研究助力民生项目开展 /strong /span /p p 　　华大基因有专门的科研组织架构，具有很强的科研能力。科学研究会产生大量的数据，民生项目需要利用好这些数据。新的民生项目或者疾病诊断技术的转化都需要科研支持，民生项目与科研之间的联系是十分紧密的。现在所有转化好的科研项目，如果对广大人民健康有益，都可以看做是民生项目。之前讲过的民生项目可以是各级政府为百姓做事情，也可以是通过科研成果转化为老百姓服务。比如维生素D检测，到底它与哪些疾病有关系，这需要研究清楚。它是商业项目还是民生项目?考虑角度不同，答案就不一样。大部分机构推广时候会把它作为一个商业项目。而北京苹果基金会，从2012年开始的一个公益项目是给西藏地区的中小学生送维生素，希望他们在发育期有平衡的营养，这样的事情就成了民生项目。微量元素对健康也是有影响的，包括西藏牧民的大骨节病以及贵阳硒矿产区的硒中毒疾病等。所以有时候从哪个角度考虑很重要。 /p p 　　面对这些需求，我们应该怎么去解决?王融教授认为科研可以并且应当助力民生项目的开展，科学的检测就是第一步。这是全社会的责任，是医疗卫生工作者的责任，更是质谱研究者的责任。“从事质谱研究的人没有做好，研究人员都去做组学这些高端前沿的东西，直接服务老百姓的项目谁来做?这也是我回国，到华大的一个原因。华大认为自己有社会责任，所以就一起做这个事情了。民生方面可以做的事情非常多，但是怎么样更有效的把这些事情一件件做好，把自己这么多年的研究经验和组织经验发挥出来，这是一个问题。我相信一步步做，今后五年、十年、十五年逐渐就能做好的。我觉得北医人有一种强烈的社会责任感，这与华大人的使命感是一致的。我希望在华大基因的大平台上能为百姓做些实实在在的事，实现‘基因科技造福人类’的大目标。” /p p style=" text-align: center " img src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201805/insimg/46528089-a9cd-41f0-aa7e-2e952721aecb.jpg" title=" 论文墙合影1.jpg" / /p p style=" text-align: center " span style=" color: rgb(0, 112, 192) " strong 采访合影 /strong /span /p p 　　 span style=" color: rgb(0, 112, 192) " strong 华大基因质谱平台 /strong /span /p p 　　质谱平台配置ultrafleXtreme MALDI-TOF/TOF、G2-XS QTOF、Q Exactive、Q Exactive HF、LTQ-Orbitrap Velos、Triple TOP 5600、QTRAP 5500等质谱仪器，拥有蛋白质组学和代谢组学领域强大的分析工具，如基于液相色谱的无胶分离系统，基于高灵敏度、高分辨率、高精密度质谱的蛋白质和代谢物鉴定定量系统，以及各种强大的生物信息分析软件，可以对人类、动植物、微生物等生命科学领域的各类样本进行大规模的蛋白质和代谢组学研究。 /p

仪器信息网讯 由中国质谱学会主办，中国工程物理研究院核物理与化学研究所承办的“第32届中国质谱学会学术年会”于2012年8月13日至18日在昆明召开。此次大会收到报告、论文200余篇，涉及有机质谱、生物质谱、无机质谱以及同位素质谱、质谱仪器与教育等方面，内容基本反映了近期及最近一年国内国际质谱学工作的进展概况，约超过300位质谱工作者出席了此次大会。本文将在大会期间了解到的质谱技术与市场信息汇总成文，供读者参考。 　　一、全球质谱市场年增长率超过10%，中国市场增长更快 　　近十年来，质谱行业发展突飞猛进，各种质谱新品的推出也是令人眼花缭乱。据仪器信息网统计，2008～2012年期间各大质谱仪器厂商推出质谱新品已经超过了90台，液质占据了绝大多数 其中三重四极杆质谱最多，约占24%，四极杆飞行时间约占14%。同时质谱市场表现出了强劲的增长势头，据统计，质谱仪在国际市场上每年的增长率超过10%， 2012年市场规模预计达到45亿美元。 　　我国属于发展中国家，加上特殊的国情，对于质谱仪的需求增长更快，预计2012年进口各类质谱数量超过6000台 其中绝大部分要依赖进口，大型高端质谱仪基本完全依赖进口。 　　二、跨国公司核心技术有新进展，未来竞争日趋激烈 　　目前市场需求量较大的质谱类型有三重四极杆质谱、单四极杆质谱、四极杆飞行时间质谱以及离子阱质谱。就质谱本身技术而言，各大质谱厂商都有自己的优势，例如：AB SCIEX的QTRAP技术，显著提高三重四极MS/MS的灵敏度 赛默飞革新的Orbitrap技术，小体积轨道阱结构和高场使其分辨率和速度大幅提高 安捷伦ifunnel双级离子漏斗离子传输器、90度弯曲线性加速碰撞池和六孔惰性毛细管接口，灵敏度大幅提升 Waters StepWave偏轴片状离子透镜组，减少透镜清洗，加大了气容量，离子传输效率更好 Bruker maXis QTOF质谱仪ion cooler六级杆离子冷却装置实现一级与二级质谱的全灵敏高分辨高精度质谱数据采集 LECO公司Citius LC-HRT飞行时间液质联用仪，采用多次往返离子飞行技术，分辨率高达10万 岛津LCMS突出超快理念，正负离子切换15ms，扫描速度达每秒15000质量数 珀金埃尔默Flexar SQ 300 MS强调高性价比，其专利的Field-Free APCI源在小流量下仍能保持很好的灵敏度。 　　三、质谱仪器拥有“光辉的未来”，国产厂商渐入角色 　　在此次第32届中国质谱年会，出乎很多专家意料的是一年以前还没有一台质谱的天瑞仪器竟然“天不怕地不怕”，一举拿下了冠名此次大会的“钻石赞助商”称号，这在全国性的大型质谱会议上尚属首次，而且刘召贵博士动情的演讲，也使各与会专家学者为之热血沸腾。质谱仪器毕竟不是普通设备，涉及光、机、电、软件等方方面面，同时需要克服国内精加工基础薄弱、经验不足、缺乏高端人才以及日益增加的劳动力成本等困难；天瑞能在同一时间推出三台质谱仪实属不易，其实天瑞早已在世界范围挖掘高端人才，默默研发了至少五年。 　　我们回过头来看，过去5年来国内质谱技术和产业的发展，可以用“国家支持力度在加大，企业步伐在加快”来形容。在企业方面，2006年东西分析推出第一台国产商用单四极杆质谱仪，标志着国产商用质谱实现了零的突破，此后陆续有广州禾信推出了国内首台气溶胶飞行时间质谱、舜宇恒平推出了在线质谱、普析通用推出了四极杆气质联用仪、聚光科技推出了离子阱以及便携式质谱，毅新兴业推出了国内首台MALDI-TOF，2012年上半年天瑞仪器推出了气质联用仪以及国内首台液质联用仪和ICPMS。可以看出，国产质谱仪器正由原来的星星之火，渐成燎原之势 甚至一些产品可以与国外产品进行抗衡。在政府层面，2011年国家重大科学仪器设备开发专项资金达13亿元，如此支持力度是前所未有，其中对于质谱的仪器的支持占相当大的比例。 　　在此次大会上，中国质谱学会李金英理事长在致辞中表示，国内在精密制造和仪器制造方面有很多欠缺和不足，呼吁大家共同大力推进国内质谱学和仪器设备制造业水平，并且特别赞扬了天瑞在质谱方面取得的突出成绩。显然，不论是在学术领域、政府层面还是企业单位，大家都看到了质谱仪器“光辉的未来”。但是质谱仪器的研发的路上却充满艰辛，其中的酸甜苦辣只有造质谱的人自己知道。禾信副总经理傅忠先生向仪器信息网表示，曾经有一段时间非常艰苦，常常是一笔融资到帐时，前一笔资金刚刚用完 曾经在普析通用质谱新品发布会上，资深研发人员张小华先生当场落泪 天瑞仪器刘召贵博士多次表示卖血也要造质谱。 　　四、国内研发团队如雨后春笋，聚焦离子源技术 　　根据对历年质谱大会报告的跟踪，会发现关于质谱研发方面的文章和研发团队越来越多，已经形成了数十个年轻的质谱仪器研发团队，例如复旦大学、厦门大学、清华大学、东华理工大学、中科院化学所、中国医学科学院药物研究所、中科院大连化物所、中国计量院等单位近几年在质谱仪器研发领域非常活跃。那么在本次大会上关于质谱仪器研发的成果多数与离子源和质量分析器相关，下面将为大家做一简单介绍。 　　北京大学张成森报告中设计了一种新型常压敞开式质谱离子源，多通道旋转电喷雾离子源(MRESI)，通过引入多通道和旋转机制来获得均匀混合的离子流，通过旋转可以使多个通道形成的电喷雾在空间分布均匀并同时进入到质谱检测器，并且多个通道之间的相互作用与所选样品的挥发性有关。质谱多通道旋转电喷雾离子源这一特性可以使其用于在线调控蛋白质离子的电荷分布。 　　珀金埃尔默首席科学家沈世达博士在大会上介绍了直接进行离子化的离子源(DSA)。新型的封闭式直接进样分析(DSA)离子源采用“field free” APCI，与APCI相似，只是电晕放电针被探头保护着，所处于蒸汽流中合适的位置，并且与外部的离子入口的电场隔离开来。DSA离子源使样品直接离子化，可作为质量控制快速筛选，适用于气体、固体、粉末、药片、液体、纸张等样品直接分析。 　　质谱成像技术正在成为质谱领域的前沿和热点，中国医学科学院药物研究所再帕尔.阿不力孜研究员课题组，针对整体动物大面积生物切片的质谱成像难题，采用课题组前期研发的空气动力辅助离子化(AFAI)技术，建立了一种新型免标记高灵敏的常压敞开式整体动物质谱成像(AFAI-IMS)新技术和新方法。其主要特点：无需在真空下操作，无需使用基质，无需标记和化学复杂前处理。AFAI-IMS有望发展成为创新药物研发领域有力的分析工具和手段。 　　核工业北京地质研究院郭冬发研究员课题组自制了热电离飞行时间质谱仪(LA-TOF-MS)，其中大气压飞行时间质谱仪由广州禾信分析仪器有限公司研制(垂直引入反射式)。经过测试证明，该仪器可用于同位素快速测量，并在杂质检测等方面具有一定的应用潜力。 　　新型离子源、质量分析器，最终要能够经受住应用的考验。清华大学张新荣教授在常压解吸附离子源DBDI成像方面做了大量前沿和应用性工作，东华理工大学陈焕文教授采用EESI-MS直接分析粘稠样品，并对其机理进行了解释 复旦大学丁传凡教授利用阵列离子阱进行高通量质谱分析，并对通道间的干扰进行了研究。 　　中国工程物理研究院机械制造工艺研究所承担着军民两用技术开发任务，该所刘兴宝项目主管在报告中介绍了四极杆质量分析器制造技术进展情况。项目研究工作包括分析器理论模型建立、组建制造工艺、专用加工机床、组件装配工艺及装置、测量技术及装置，质谱测试平台等方面取得了阶段性的进展。初步确定了两种金属极杆材料——特种不锈钢及高纯钼，通过消磨表面微观形貌及磨削过程中极杆受力分析等研究，对极杆磨削工艺参数、工艺流程进行了优化 研究了极杆削磨高精度基准中心孔的制备工艺，实现了单杆圆柱度小于等于1微米，表面粗糙度小于0.1微米。进行了钼极杆6个批次的加工实验，随着制造工艺的逐步优化，批加工产品合格率稳步上升，达80%以上。

“2016年度北京质谱年会”在北京蟹岛会议中心与日前成功召开。300余名来自科研院所、高校、检测实验室及仪器公司等单位的代表参加了此次会议。北京质谱年会是北京理化分析测试技术学会主办的系列年会，自2005年第一届开始，每年举办一次。正如会议开幕式上北京质谱学会理事长再帕尔阿不力孜在开幕辞中所述，质谱年会发展至今，规模逐步扩大，形式固定，内容丰富，受到了质谱专家、研究学者、学生和质谱厂商的广泛关注，更吸引了很多京外学者的参与。会议现场北京质谱学会理事长再帕尔阿不力孜致开幕辞　　北京质谱年会已于2016年初完成了理事长换届工作，下任北京质谱学会理事长由清华大学张新荣教授担任。张新荣教授首先肯定了多年来北京质谱年会的发展与成就，对再帕尔教授及各位老师同学的支持表示感谢。张新荣介绍了未来几年我国质谱科学基础研究及应用的发展愿景，希望北京质谱学会能为我国质谱科学、质谱仪器的发展做出贡献。清华大学张新荣教授任新一届北京质谱学会理事长　 本届质谱年会的报告非常精彩，围绕质谱技术在生命科学领域中应用的背景、质谱仪器研制方面的前沿进展等非常广泛的议题展开。南京大学化学化工学院刘震教授做了题为“分子印记微萃取-质谱联用方法及应用研究”的报告；清华大学精密仪器系欧阳证主任做了题为“质谱仪器研究的大小、高低和难易”的报告；中国计量科学研究院王军研究员做了题为“同位素丰度测量技术及计量标准研究新进展”的报告；军事医学科学研究院谢剑炜研究员做了题为“效应标志物质谱定量技术揭示的硫芥毒性作用新特点及应用”的报告̷̷本届质谱年会大会报告传真 岛津企业管理(中国)有限公司倾情赞助本次大会，并向与会者报告并展示了携最新的高端质谱等分析技术、产品与应用，备受与会者的关注。与会者纷纷来到岛津展台与岛津技术专家交流 在大会报告中，岛津中国质谱中心的李艳敏女士做了题为“原位分子分布可视化时代”的报告。她在报告中首先介绍了质谱显微镜的原理和特点，并论述了岛津质谱显微镜iMScope TRIO的优势，特别是其在癌症标记物的发现、药代动力学、疾病发病机理解析、药物控制释放系统、植物类内生分子等多领域的应用引起了与会专家的关注。与会专家就从质谱显微镜的硬件指标到具体应用与李艳敏女士进行了深入的探讨，现场气氛热烈。岛津中国质谱中心的李艳敏女士做了题为“原位分子分布可视化时代”的报告与会专家与岛津李艳敏女士深入探讨 应广大年轻学者及学生的需求，北京质谱年会不仅有学术报告，更准备了内容丰富的学术沙龙和培训内容。在有机质谱培训讲座中，岛津公司分析中心的李长坤先生做了题为“超临界流体色谱质谱联用系统的特点及应用”的报告。他介绍了岛津超临界流体色谱质谱联用系统Nexera UC的特点优势与丰富的应用实例。他强调Nexera UC是统一LC、GC、SFC多种分离模式的分析技术与统一前处理操作和分离的分析技术。Nexera UC从提取到分析全自动操作在线联用系统防止易氧化物质降解，改善了分析流程，减少了手动操作的误差；通过自动更换萃取器对多个目标分析物萃取，最多可进行48个样品的连续提取与分析；实现高灵敏度检测，低延迟体积和低扩散保证了其灵敏度。他介绍了Nexera UC系统的多个热点应用,比如原来分别使用GCMS和LCMS分析的成分可以利用在线联用Nexera UC系统进行一次分析，从农产品中萃取的农药残留约500种成分可同时分析,等等。他的报告受到在座的青年学者的欢迎。岛津公司分析中心李长坤做题为“超临界流体色谱质谱联用系统的特点及应用”的报告关于岛津 岛津企业管理（中国）有限公司是（株）岛津制作所于1999年100%出资，在中国设立的现地法人公司，在中国全境拥有13个分公司，事业规模不断扩大。其下设有北京、上海、广州、沈阳、成都分析中心，并拥有覆盖全国30个省的销售代理商网络以及60多个技术服务站，已构筑起为广大用户提供良好服务的完整体系。本公司以“为了人类和地球的健康”为经营理念，始终致力于为用户提供更加先进的产品和更加满意的服务，为中国社会的进步贡献力量。 更多信息请关注岛津公司网站www.shimadzu.com.cn/an/ 。 岛津官方微博地址http://weibo.com/chinashimadzu。岛津微信平台