质谱分子离子峰分子量

世界精密测量仪器的生产商TSI公司宣布了其新一代MacroIMS高分子离子迁移率谱仪的上市。 MacroIMS高分子离子迁移率谱仪3982是一款全新的可快速测量高分子的分子量和粒径的仪器，并具有非常高的分辨率。MacroIMS高分子离子迁移率谱仪系统是由来自TSI公司的纳米颗粒分析核心技术中发展而来，经过验证，该系统可用于各种生化分析，包括抗体聚合、脂蛋白、病毒、疫苗、类病毒颗粒、聚合物以及纳米颗粒胶体等。 这款新一代的产品具有许多上一代产品所不具有的独特优势，例如通过直接与LC泵和自动取样器相连，新产品能够实现自动分析；并采用了软X射线电离技术，摆脱了为实现电荷中和需要使用放射源的缺陷；而且该设备可自动发现组分；它具有更快的扫描速度，并配备了基于色谱分析的具有扩展分析工具的软件。 TSI公司高级全球产品经理Erik Willis先生说，“这款MacroIMS高分子离子迁移率谱仪的优势就在于它能够分析那些对质谱仪来说粒径过大的高分子和纳米粒子，而且具有光散监测仪所无法达到的高测量精度和分辨率。这款MacroIMS高分子离子迁移率谱仪是对液态色谱分析、场流分析、AUC分离以及质谱分析的有力补充。” 如果您想了解更多信息或寄送样品至本公司进行分析，请点击http://www.tsi.com/Products/Macromolecule-Analyzers/Other/MacroIMS-Macroion-Mobility-Spectrometer-3982.aspx。

浙江好创生物技术有限公司董事长朱一心在2015年美国质谱年会(ASMS 2015)上发布了有关电喷雾离子源(ESI)带电机理，相关的论文在ASMS上作为墙报展示。由于这套理论与传统ESI带电理论有所不同，引起了强烈的反响。仪器信息网编辑将发布的内容整理，供国内感兴趣的专家学者参阅。　　当前，蛋白质组学研究中最大的技术瓶颈之一就是生物质谱的离子源技术，因为现有离子源对离子的利用效率极低。　　事实上，自从80年代中期John B. Fenn 将电喷雾离子源应用于大分子质谱分析以来，全世界成千上万的科学家涌入了这一研究领域。快30年过去了，对于电喷雾离子源机理，还是停留在两个模式：Ion Evaporation Model (IEM) 离子蒸发，与Charged Residue Model (CRM) 电荷残留机理。这两个模式所描述的都是带电液滴离开Taylor Cone 以后的单分子气相电荷的形成过程（如图1所示），至今也无法解释以下两个问题：　　1、为什么电喷雾离子源中存在多电荷离子?　　2、为什么电喷雾离子源存在离子抑制现象?图1 电喷雾离子源机理　　有些学者认为多余的电荷是来自于液滴(Droplets that contain an excess of positive and negative charge detach from its tip.)　　根据电磁场理论，介质在电场中，正负电荷是以成对的形式存在的，不可能形成正、负分离。在电极的同一端更不可能产生正、负离子分离的现象。图2 离子源机理实验图　　下面是朱一心研究团队的实验过程。首先将离子源全封闭起来。图2中，瓶子 1、2、3 可以加上不同的液体或气体，作为辅助液气，控制泰勒锥周围的离子化气氛。图3 离子源离子化室内充满空气和氮气时的离子图　　当离子源离子化室(Chamber)充满空气时，肽段离子信号如图3左所示，肽段离子信号非常强。　　将离子源离子化室(Chamber)充满氮气,并且控制其质谱仪的真空度与离子源离子化室暴露大气时一样，如图3右所示，质谱仪无法检测到肽段离子信号。　　这样我们可以直观的推断(M+H)+ 中的正氢离子并非来自于 Tip 中的液体(流动相)。图4 Air气氛状态下，咖啡因的溶剂为D2O和H2O的谱图　　还有实验也能说明氢离子不是来自于流动相。分别用水(H2O)和氘水(D2O)溶解咖啡因，在没有辅助液体的时候，离子化室充满空气时，得到如图4所示的图谱，图中可见，上下图谱完全一致，这就说明了氢离子不是来自于流动相(Solvent)。如果是自于流动相，那么在用氘水(D2O)溶解咖啡因的质谱图中的主峰应该是(M+2)=196.17，而不应该与用水(H2O)溶解样品时得到的主峰一样(M+1)=195.17。咖啡因的结构如下图，它没有OH键，所以无法产生氢氘交换,最适合我们的实验。咖啡因(Caffeine)，分 子 式：C8H10N4O2， 分 子 量：194.19　　那氢离子到底来自于哪里呢?看了下面实验就知道了。　　在上面的实验中的辅助气中加以D2O为辅助液体以后，得到了完全一致的谱图，主峰均为(M+2)=196.26如图5所示。图5 Air+D2O 气氛状态下，咖啡因的溶剂为D2O和H2O的谱图　　从咖啡因的分子式可以判断，它100%无法进行氢氘交换。所以用氘水溶解样品，咖啡因的分子式不发生变化，在高电场中被电场极化的分子式与水溶解的咖啡因一致，分子量没有发生变化，还是M，吸附上一个氢离子以后形成(M+H)+ 正离子。加以氘水(D2O)辅助蒸汽以后，在泰勒锥(Taylor Cone)周围产生氘离子(D+)，所以极化后的分子吸附一个氘离子(D+)，形成(M+D)+ 正离子。这一实验就证明了氘离子((D+)，是来自于泰勒锥以外的。　　如果用传统的电喷雾理论，在这一实验中，用水(H2O)溶解咖啡因时，是永远见不到(M+2)+ =196.26的离子峰的。　　这三个实验可以说明，电喷雾离子源使分子带电的过程其实是场致水分子电离后产生氢离子，极性分子在高电场中的极化，极化后的分子与氢离子又产生了静电吸附，从而形成多电荷分子离子。　　图6 电喷雾离子源机理　　如图6所示，电喷雾发射针处于正电压，在尖端表面形成一个稳定的Taylor Cone，因为Taylor cone 的曲率半径很小，在纳米数量级，尖端表面的电场很强，将刚刚离开Taylor Cone 的极性分子极化，形成长条形的不稳定极性分子 同时将尖端表面的水分子场蒸发，形成氢离子，氢离子被长条形的极性分子的负端吸附，从而形成了多电荷离子。　　同时可见，当两个极性分子同时出现在Taylor Cone 附近，氢离子被极性大的分子吸附，从而出现了离子抑制现象。　　美国康奈尔大学化学与化学生物学荣誉教授Fred Mclafferty(右)与朱一心先生探讨技术问题　　赛默飞世尔R&D Director Jean-Jacques(右)，与朱一心先生探讨技术问题

质谱法是利用带电粒子在磁场或电场中的运动规律，然后按照质量或荷质比实现分离分析的技术。早在1898年，W.维恩用电场和磁场使正离子束发生偏转时发现,电荷相同时，质量小的离子偏转得多,质量大的离子偏转得少。1913年J.J.汤姆孙和F.W.阿斯顿用磁偏转仪证实氖有两种同位素。阿斯顿于1919年制成一台能分辨一百分之一质量单位的质谱计，用以测定同位素的相对丰度，成功鉴定了多种同位素。质谱计的发展也从只用于气体分析和测定化学元素的稳定同位素到后来用于对石油馏分中的复杂烃类混合物进行分析，并证实了复杂分子能产生确定的能够重复的质谱之后,才将质谱法用于测定有机化合物的结构,开拓了有机质谱的新领域。 图1. 图左为英国物理学家J.J.汤姆孙，图右为诺贝尔化学奖获得者F.W.阿斯顿 质子传递反应质谱（Proton Transfer Reaction- Mass Spectrometry）是分析挥发性有机物（VOCs）的一种新的先进分析手段。该技术具有检测速度快、灵敏度高、无需内标定量测量等优点，特别适合挥发性有机物的实时在线监测与预警。基于多年挥发性有机物在线分析质谱研究经验，法国AlyXan公司研发的质子传递反应-傅里叶变换离子回旋共振质谱（BTrap）通过运用先进的傅里叶变换离子回旋共振质谱技术，使仪器的质量分辨率高达10000，成为质量分辨率高的质子传递反应质谱。BTrap具有高质量分辨率，高度与稳定性、低离子碎片、高灵敏度高、低检测限等诸多优势，可用于材料，环境，汽车工业，化工等多领域的气体组分在线监测分析，适应各种复杂实验气候与环境。 质子传递反应质谱一般采用质子（H3O+ ）作为电离源，该技术的原理是大多数VOCs的质子亲和能高于水而低于高聚水，可以跟质子反应而被电离。但对醇，醛与长链烷烃类化合物，该方法的应用会受到很大限制。如正丁醇在正常测试条件下，不能测到分子离子峰，只能测到脱去羟基的丁烯的峰，为正丁醇的测试带来的很大困难。针对此类问题，法国AlyXan公司研发了一种全新的前驱体——1,4-二氟苯(C6H4F2)[1]。1,4-二氟苯的质子亲合能为718.7 kJ/mol，介于691到750 kJ/mol。因此C6H5F2+可以与大多数VOCs反应，同时产生更少的碎片，可以作为更加温和的质子转移试剂。同时1,4-二氟苯分子非常稳定，生成离子只会发生质子转移反应，不会参与其他反应。分子量比质子大，具有更小的质量歧视效应。 如图2所示，以正丙醇分子为例。在1.26×10-5 mbar的压力下，(a)采用C6H5F2+作为电离源，分子离子（C3H7OH2+）强度非常高，而脱羟基产物（C3H7+）的峰浓度一直维持再非常低的浓度；（b）采用H3O+作为电离源，脱羟基产物将为主要离子，分子离子峰为次要离子。说明有大量分子离子峰发生脱羟基反应，生成C3H7+离子。(c) 在更高的压力7.34×10-5 mbar下, 采用C6H5F2+作为电离源，分子离子峰（C3H7OH2+）依然为主要离子，脱羟基产物，水合离子及高聚水离子的含量非常少；(d) 采用H3O+作为电离源, 脱羟基产物为主要离子，分子离子峰为次要离子，同时有大量水合离子及高聚水离子生成。 图2. 以正丙醇为样品，离子相对强度图 1.26×10-5 mbar压力下， （a）C6H5F2+作为电离源，（b）H3O+作为电离源 7.34×10-5mbar压力下 （c）C6H5F2+作为电离源，（d）H3O+作为电离源。 从下表数据中可以发现，在其他有机物中可以有效重复试验结果，新型前躯体产生的C6H5F2+可以与大多数VOCs反应，并产生少的碎片信号。 除此之外，很多测试实例也证实了质子传递反应-傅里叶变换离子回旋共振质谱技术的先进性和可靠性，1,4-二氟苯作为一种新型的前驱体，有效解决了醇、醛及长链脂肪烃的测定难题，为质子传递反应质谱分析提供了突破性的解决方案。参考文献：[1] Latappy, H. Lemaire, J. Heninger, M. Louarn, E. Bauchard, E. Mestdagh, H. International Journal of Mass Spectrometry 2016, 405, 13.质子传递反应质谱；1,4-二氟苯；VOCs；高分辨率；少碎片相关产品：法国Alyxan公司高分辨质子传递反应质谱（BTrap）：http://www.instrument.com.cn/netshow/C247308.htm

电荷检测质谱法是通过同时测量单个离子的质荷比和电荷数，进而算得离子质量m的单粒子统计方法，在测定超大分子离子的质量分布方面有独特的优势。现有质谱仪在超大分子量测量方面面临的挑战在质谱仪中，被分析物质首先被离子化，随后各种离子被引入真空中的质量分析器，在分析器中的电场磁场作用下，离子的运动特性随其质荷比不同而产生差异，因而造成时空上的分离，并由检测器依次检测出来，因此形成质谱。所以，目前的质谱仪测量的是离子的质荷比（m/z)，而不是质量本身。经过一个多世纪的发展，质谱仪从原先只能分析无机元素和小分子，逐步发展到能够分析有机物分子、生物大分子直至具备生命体特征的病毒颗粒。2002年诺贝尔化学奖之一授予了用电喷雾电离（ESI）进行蛋白质质谱分析的创始人John Fenn。在电喷雾质谱对蛋白质进行分析时，溶液中的蛋白质样品被传送到加有高压的毛细管尖端，强电场促使样品溶液喷雾，喷雾中的液滴通过蒸发，库仑爆炸等过程，形成带有多个电荷的蛋白质离子，被引入处于真空中的质谱分析器。每个离子所带的电荷数的多少，取决于分子的大小、分子在溶液中的几何构象（折叠或打开）以及电喷雾尖端处的电压和气流等参数。通常对蛋白质这种大分子来说，ESI质谱中都会呈现多种价态的谱峰群，群落中的每一组为某个电荷态该蛋白质的各个同位素峰、盐峰以及加合物峰等。由于电荷态z通常是连续的整数分布（例如z = 11，12....21,22...),人们可以通过计算不同电荷数对应的群落m/z的间隔来推算各组的电荷数z，进而求出实际的质量m的分布，也可以用电脑程序退卷积得到m分布。对于分析较小（分子量在5万以下）、较简单纯净的蛋白样品，退卷积还是很有效的。然而，在实际应用中对蛋白和蛋白组的分析，特别是对天然蛋白和病毒颗粒的分析却不那么简单。随着分子量上升，分子结构越来越复杂，各种翻译后修饰使被测蛋白的分子量出现差异化（heterogeneity），很宽的质量m分布（可达上千Da）使得不同价态的峰群连接在一起。图1中，用高分辨质谱仪对二种病毒壳体的质量进行测定，由于各种价态的质谱峰群连城一片，根本无法辨别谱峰，得到样品分子的质量。同时，实际样品也可能因处理不善或自然裂解，使谱图混杂着不同大小的分子离子，它们各自的价态z分布可能导致它们的峰群在m/z轴上交叠在一起。目前对于很多糖蛋白，分子量超过3、4万就出现峰群交叠，无法用退卷积软件来获得分子量的分布信息。事实说明，对于大生物分子的质谱分析，仅靠提高仪器的分辨率是无济于事的。图1 ESI质谱对大型病毒壳体质量测定的困难。(a,b）晶体结构效果图 (c,d) 的“高分辨”质谱分析图。（摘自：Kafader, J. O.， Nature methods, 17(4), 391-394）糖蛋白是生物制品中比例最大的一类药物，其糖修饰对其功能非常关键，准确解析此类药物的糖修饰是药物研发、报批和质量监控的关键内容。但它们在ESI-MS的质谱中，看到的好像是一堆杂草，无法辨别有什么蛋白组分。将一个糖蛋白药物中的各组分进行高分辨检测，是当前生物质谱面临的巨大挑战。电荷检测质谱仪的提出与技术发展早在上世纪90年代，美国西北太平洋国家实验室R.D.Smith组的 Bruce, J. E等就提出可以在傅里叶变换质谱仪中同时测量单个离子的电荷和质荷比，从而算出离子的质量m。随后，美国劳伦斯伯克利国家实验室W. H. Benner 发明了一种线形的静电离子阱，并用其测量单个高价离子的电荷数和质荷比，进而得到单个事件中的离子质量m。只要连续不断地进行大量的单个离子测量，就可以把总离子事件统计出来，形成按质量分布的直方图，而这就是一张电荷检测质谱。图2，Benner小组采用的直线形静电离子阱进行CDMS测量的原理图CDMS技术的关键是如何准确地测量单个离子的电荷。测量中，离子在静电离子阱内进行周期性运动并在电极上感应出“镜像电荷”信号。通过对信号的傅里叶变换，得到离子信号的频率从而决定离子的质荷比，而由频谱峰的强度得到离子所带的电荷数。虽然单个离子的镜像电荷频谱的峰强度与离子的电荷数成正比，它也同时与离子在阱内的轨道形状、离子存活时间有关，而这些参量都存在不定性；并且由于镜像电荷信号强度极弱，回路中的电子噪声对精确测量镜像电荷产生很大的影响，因此早期的电荷测量的RMS误差达2.2e以上,由此计算出的质量精度只比凝胶电泳好一点。近年来随着人们对天然、复杂蛋白分析的需求日益显现，CDMS技术也进一步得到了发展。美国印第安纳大学Jarrold小组通过对线形静电离子阱分析器的不断改进，特别是采用了低温前级信号放大器等优化设计后，实现了最小RMS 0.2 e的电荷测量误差，测量的样品包括2 MDa以上的蛋白复合体（protein complex）和20 MDa以上的病毒外壳。在这个RMS误差下，通过电荷数取整可以大概率获得精准的电荷值，从而得到精准的质谱分布。图3给出了用普通ToF质谱仪和CDMS测量天然态丙酮酸激酶（PKn）多聚体的效果比较。当3个以上四聚体组装在一起时，ToF质谱完全无法辨别其质量分布，而CDMS可以看到近10个四聚体组合的质量峰。图3.用常规ToF质谱（左）和用CDMS测量的丙酮酸激酶（PK）多聚体，使用相同样品和相同电喷雾条件。（摘自D. Keifer: Analyst, 2017,142,1654)目前，虽然用线形静电阱结合傅里叶变换可以得到较好的电荷测量精度，但该方法每次只能测一个离子，否则库伦相互作用会影响测量。在实际测试中，每次引入的离子数是随机分布的，需要用软件鉴别超过一个离子注入的事件，也要发现因为和残余气体碰撞而半路夭折的事件，并把这些“不良”记录剔除。考虑单次分析时间大约需要1s，得到一张良好统计的CDMS谱图需要几个小时甚至一天的数据积累。加利福尼亚大学E. Williams团队对线形静电离子阱分析器的设计和的数据处理方法进行了创新，能让宽能量范围的离子同时进入离子阱进行分析，避免了离子之间的空间电荷作用，可以在一个测量周期内测量10-20个离子，进而有望提高了检测效率。与此同时，其他尝试使用商业傅立叶FT质谱仪进行CDMS的研究团体也逐步浮现。美国西北大学Kelleher团队、荷兰乌得勒支大学的A.R.Heck团队先后使用热电公司的静电场轨道阱(Orbitrap) 系统，通过更新数据处理软件，对CDMS进行了应用研究。除了Orbitrap是成熟的商业化仪器这一优点外，轨道静电离子阱内的离子由于其轨道运动，导致电荷分布在中心电极周围，因此其空间电荷相互作用较小。Kelleher 在Nature Method上的论文声称，基于Orbitrap的CDMS可以同时分析100个离子。不过，在电荷测量精度上，Orbitrap-CDMS目前只达到RMS 1 e左右，较Jarrold的线形静电阱还有一定的差距，但Orbitrap对m/z的测量精度、分辨率远远超过ELIT，一定程度上帮助消除在多离子同时分析时可能出现的m/z相近离子的信号干涉效应。笔者在岛津公司的欧洲研发团队去年也在JASMS发表了用CDMS测量糖蛋白的尝试。该工作采用了一种盘状平面静电离子阱分析器，如图4，而这种分析器也能像Orbitrap那样获得超高分辨质谱。通过对测量硬件和软件进行改进，实现了CDMS实验。该报道给出了一种全新的CDMS数据处理方法，能够克服离子在分析过程中因碰撞夭折造成测量不准的问题，同时实验验证了该方法的有效性，还对多个离子同时分析时的信号干涉等问题提出分析和研判，为深入研究CDMS技术，消除造成电荷测量误差的障碍打下了基础。图4，用于CDMS 实验的平面静电离子阱系统 （A. Rusinov, L. Ding, JASMS, 32, 5, 2021)CDMS技术的应用现状目前，电荷检测质谱技术还处于早期发展阶段，还没有现成的商品仪器出售，只有能够自己开发质谱仪器硬件，或自己改编FTMS（含Orbitrap）软件的专家才能进行这样的实验。 今年初美国沃特世公司宣布成功收购专攻电荷检测质谱技术（CDMS）及服务的初创企业Megadalton Solutions Inc. Megadalton Solutions是由美国印第安纳大学的Martin Jarrold和David Clemmer两位教授于2018年创立，他们目前是研发的CDMS仪器最长久的团队并拥有最成熟的技术。沃特世曾于2021年将Megadalton的CDMS技术引进到了沃特世Immerse Cambridge创新和研究实验室，并应用于各项先进检测及研发工作。沃特世公司首席执行官Udit Batra博士表示要进一步开发Megadalton的CDMS技术并将其商业化。在国内，CDMS无论是仪器技术开发还是应用都属空白。虽然国内在复杂生物大分子结构与功能的研究、病毒载体空壳率监测方面对CDMS已经产生需求，但我们在高端质谱仪器研制方面远远落后于西方。CDMS在技术上是基于FTMS分析原理而演化产生的，但国内目前对FT类型的质谱仪器研究，除了少量理论分析与离子光学仿真工作外，还没有实质性的进展，也没有企业能够提供FTMS类商品仪器。针对这些需求，笔者打算在前期研究工作的基础上，研究开发静电离子阱分析器，并进一步结合开发CDMS特定的数据处理软件，建成一套拥有自主知识产权的新型质谱仪器。同时建立国内的研发应用合作机制，解决目前国内超大分子蛋白质生物药剂质量分析的问题。预测CDMS技术未来的市场空间如前所述，目前对复杂蛋白等大型生物分子进行质谱分析时，由于其分子量的差异性（heterogeneity), 存在着严重的多价态峰群重叠问题，导致无法通过质谱仪获得这些大分子在样品中的质量分布。而用电荷检测质谱仪，无需对电荷态退卷积，可以直接得到蛋白质、蛋白复合体、各种转译后修饰造成的特定质量分布图。因此，该仪器的发展在天然蛋白质、糖蛋白、病毒颗粒的成分和结构研究，抗原-抗体作用机理研究和疫苗研发方面有很大的未来市场空间，具体可以列举以下几个方面：（1）新型电荷检测质谱仪可实现复杂样品的蛋白离子精确分析，可时提供复杂样品中各蛋白分子的结构，密度分布等。（2）可直接测定糖蛋白及其它各种转译后修饰造成的特定质量分布图，为解释蛋白大分子及其转译后修饰分子量或结构表征变化信息等之间的关系，从而对糖蛋白相关的疾病诊断具有重要意义。（3）通过研究DNA等生物大分子离子的电荷分布，以及质量与电荷的关联，可以推断这些大分子的结构，比如它的聚合程度、纤维股数等。（4）在病毒研究中，可以用来确定病毒衣壳的蛋白复合体结构及其组装反应的过程，这将在抗病毒药物的研究中发挥作用。（5）在基因疗法研究和产品质控中，本项目研制的电荷检测质谱仪可以用来测定腺病毒载体的空壳率，检查载体内的基因完整度。推动现代临床医学的发展；（6）电荷检测质谱仪还可以用来测定纳米聚合物分子的聚合度和分散指数，推动材料科学的发展。值得关注的是新冠疫情给质谱分析带来了全新机遇，除了对新冠病毒本身的蛋白进行分析研究以外，也可以在灭活疫苗、病毒载体疫苗以及核酸疫苗产品的质量控制、效果评价、免疫机制研究以及载体类疫苗的体外模拟产物的评价等方面发挥优势。关于笔者：宁波大学材料科学与化学工程学院/质谱技术研究院 丁力1990年于复旦大学物理系获理学博士学位。先后工作于复旦大学材料科学系，以色列魏兹曼科学研究所，英国贝尔法斯特女王大学纯粹与应用物理系。1998年加入岛津欧洲研究所。2007年至2011年任岛津分析技术研发(上海)有限公司总经理。2011-2020年任岛津欧洲研究所高级研究员，研发二部经理。主要领导了多项质谱仪器的研发，是国际上数字离子阱质谱技术的创始人，在离子源，四极场离子阱，静电离子阱，飞行时间等分析器技术及其联用技术方面有很多创新和突破。发表论文、报告、专著一百余篇，有三十余项发明专利。领域：QIT、ToF、Quadrupole、MALDI、APMALDI、ESI、Digital Ion Trap、Linear Ion Trap、Electrostatic Ion Trap，FTMS、 CDMS、MSMS、ECD、Ambient Pressure Ion Sources 等。目前丁力在宁波大学组建团队，继续静电离子阱的设计和优化工作，已提出了静电“和谐阱”的设计概念，充分利用其高次谐波来提高质谱分析器的分辨本领。同时也在探索在国内实现这种精密分析器的加工和组装工艺，为下一步实现超高分辨质谱仪国产化做准备，也为在国内研制电荷检测质谱仪打好基础。

p style="text-align: left "　　strong一、质谱成像技术简介/strong/pp　　成像质谱(IMS)是一种非常灵敏的分子成像技术，可提供组合的分子信息和空间分辨率。它允许从组织切片、单细胞或其他物质表面直接鉴定和定位化合物分子。成像质谱研究的核心特点是质谱仪的高灵敏度、技术的无标签性、对肽和蛋白质的成像能力，以及从个体水平(几百微米)到细胞水平(几十纳米)空间分辨率。成像质谱允许在单个实验中同时检测数千个不同分子的图像。因此，它是一种有效的多组分分子成像技术。科学家们已经开发了许多不同的成像质谱方案和仪器来研究生物内源性化合物，如脂质、肽和蛋白质，以及外源化合物，如聚合物，或者用于研究组织处理药物的分布。这些研究提供了从亚细胞层次到有机体层次生物过程的详细情况。/pp style="text-align: center "img title="00.jpg" src="http://img1.17img.cn/17img/images/201708/insimg/023209d6-c059-4300-b7e9-75b5d86cff30.jpg"/　　/pp 当今，成像质谱主要是用于病理学离体组织研究的技术，并不具备MRI(磁共振成像)或PET(正电子发射断层摄影)扫描的体内诊断能力。然而，它可以作为体内成像的补充技术来验证生物分子的分布代谢规律或不同疾病阶段药物的递送方式。许多研究人员正在探究用这种补充成像方式来解决分子分布的具体问题。这种做法的理由很明显。没有其他单一的成像技术能够以适当的空间分辨率、时间分辨率及生物学状态提供分子结构和解剖信息的适当组合。与其他分子成像方法相比，如MRI，PET或免疫组织化学(IHC)，成像质谱有一个独特的特征：它可以使化合物分子可视化而又无需标记，这可以实现其他技术所不能实现的对新化合物分布规律的研究。通常，它是在使用影响色差的常规染色剂(例如通常用于组织染色的苏木精和曙红(H& E)情况下，可以做化合物分子鉴定的唯一工具。它可以用于常规组织学染色剂不可实现的化合物分子分布规律的研究。这是因为在病理学中使用的常规染色剂只提供一般组织分型，而不识别特定分子，不提供分子修饰及其组合信息等。不能被常见组织染色剂染色的几种药物和代谢物如表1所列。/pp style="text-align: center "img title="(MS@0{[%]6Q49XJ@3VDOVZA.png" src="http://img1.17img.cn/17img/images/201708/insimg/4e4940a0-12c9-4169-b75e-f37f5d2ef818.jpg"//pp　　strong二、质谱成像的解吸和电离技术/strong/pp　　IMS需要从被研究物质的表面解离和离子化化合物分子。主要有两种物理方法：(1)用载能带电粒子碰撞分析物表面，(2)用来自脉冲相干光源的光子照射表面。/pp　　1. 带电粒子的解吸和电离/pp　　带电粒子主要用于二次离子质谱(SIMS)成像。在这种方法中，分析物表面暴露于高能聚焦的一次离子束下。离子撞击会导致表面上下分子的级联碰撞，从而引起表面分子的移动和电离。随后，碰撞产生的二次离子可以进入质量分析器分析以确定其性质。碰撞能量通常会保持较低，以确保一次离子可以与不同区域表面分子相作用，并且确保已碰撞区域不再进行二次碰撞分析。低于表面层分析碰撞能量的实验被称为静态SIMS实验。高于该碰撞能量的实验，被称为动态SIMS实验。在动态SIMS实验过程中，分析物表面会发生持续的变化。在静态SIMS实验中，被分析的表面通常在1%以内。/pp　　在SIMS实验过程中，大量的内部能量被转移到表面分子中。这会导致表层化合物分子产生大量的碎裂。这使得该方法不适合直接研究大分子物质，如肽和蛋白质等。该方法可以较好地观测待测物表面元素和小分子化合物分布规律。化合物碎裂模式与电子碰撞电离中观察到的碎裂模式相似。/pp　　最常用的一次离子种类是铟和镓。它们主要应用于半导体表面上的元素和有机杂质研究，以及薄层表面涂层的研究。受益于较大簇离子或分子离子的应用，切片组织等生物表面也可以被分析。较大的一次离子有Aun+、Binm+、C60+等。这些离子可以使完整次级分子离子的产率更高，并且减少了分子离子碎裂。此外，这些离子的应用还可以显著降低对表面下层分子的破坏，从而增加三维成像实验成功的可能性。/pp　　所有的SIMS实验与以上所述的离子光束均需要保持真空环境，否则初级离子会因为平均自由程太短而不能到达分析物表面。解吸电喷雾电离(DESI)是大气压下的解吸和电离技术。它会产生电喷雾液滴，然后在大气条件下被传送到待分析物表面。溶剂液滴吸附到表面分子上，从而产生与常规电喷雾质谱电离相似的二次离子。这种方式可以产生带多电荷的准分子离子。据报道，该方法适用于多种待测物的表面分析，包括药物片剂、血迹和组织切片等。研究显示，DESI技术用于组织成像可以可视化观察脑和肿瘤组织切片中的磷脂和脂质。/pp　　2. 光子解吸、电离/pp　　2.1 LDI和MALDI/pp　　能够从表面解离和电离分子的第二种方法是光子与表面分子产生相互作用。通常，脉冲激光束聚焦在分析物表面上。由表面层吸收的光子能量会导致表面材料的爆炸性去除或消融。/pp　　当使用红外(IR)或可见光时，光子能量主要转化为表面振转能量。在紫外线或真空紫外线(VUV)光下，光子能量增加可以引发大量的电子激发。如果积累在待分析化合物分子中的内部能量足以引起直接电离，该过程被称为激光解吸和电离(LDI)，如图1(a)所示。在激光解吸过程中积累的内部能量通常比较高，表面分子可以发生大量的碎裂。此外，有机化合物的低电离效率使得该技术不太适合于大分子质谱分析。这些情况下，可以应用激光解吸后电离(LDPI)策略来电离解吸过程中产生的中性粒子(图1(b))。后电离策略可以在真空条件下通过UV或VUV波长范围内的二次能量激光束照射实现。最近研究表明，激光解吸可以有效地与ESI离子源联用，从而在大气压力条件下可以进行激光烧蚀电喷雾电离(LAESI)(图1(c))。这种组合增加了可以用激光解吸策略分析的化合物类别，并能减少化合物碎裂。当与电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)组合时，激光烧蚀可以成功地用于待测品表面元素的定量分析。烧蚀的组分被等离子体源雾化并离子化成构成元素和同位素离子，随后通过质谱仪进行分析。当与光发射光谱法结合时，使用从ICP发射的光可以获得更多定量基本信息。/pp　　由于存在大量碎裂，直接LDI策略不适用于分子量超过500Da的生物大分子分析。这时可以选择使用能量调节基质。分析物混合或被涂布在待分析物表面上(参见图1(d))可以克服这个限制。在20世纪80年代晚期，由Karas和Hillenkamp构想的这种技术被称为基质辅助激光解吸和电离(MALDI)。它是现代蛋白质组学研究中的关键技术，可以应用于生物大分子，如蛋白质和DNA分子的解吸和电离。在复杂待测物表面的MALDI分析中，基质辅助方案有更多的用途。/pp style="text-align: center "img title="2.png" src="http://img1.17img.cn/17img/images/201708/insimg/44bc0e85-da34-4110-9c06-ae524e9d48ad.jpg"//pp　　首先，应用基质后，它可以将复合物样品中的待测分子重构在基质晶体中间或者表面。这些分析物掺杂基质晶体的形成，可以将待分析物与其他辅助因子如盐等分离，并可以将大分子分散在基质中。用脉冲激光对晶体表面的后续照射能够快速地使样品过热。这是作为激光能量强吸收体的基体受到电子激发(UV-MALDI)或振动激发(IR-MALDI)作用的直接结果。协同运动的过热基质与其夹带的分析物可以被引导到的真空中。这有助于分析物分子气相化的非破坏性转变。基质的最后一个目的是通过电荷转移促进分析物分子的电离。该方法通常会使[M+X]+型的阳离子转化成完整的准分子离子，其中X表示产生的阳离子的类型。最常见的阳离子是氢、钠和钾。为保证分析成功，分析物分子必须与固体基质材料共结晶，并且这些基质应该是过量的。最常用的基质与分子的比例在103：1至105：1的范围内。根据经验，研究的分析物的质量越高，完全解吸所需的基质剩余越多。/pp　　2.2 MALDI在敞开环境中的应用/pp　　近来敞开式解吸策略的发展已经产生了一些进步，该策略也需要使用基质。类似于LAESI方法，其基质、分析物混合物需要在基材上共结晶，这样可以有更多完整样品从表面移除。 MALDI离子会受质谱入口和样品表面之间电场的作用而发生偏转。从MALDI基质上产生的中性粒子含有大量在真空MALDI实验中丢失的分析物分子。它们可以被吸附在尚未完全雾化的电喷雾液滴表面。接下来是常规的产生多电荷离子的电喷雾电离过程。该过程又缩写MALDESI(基质辅助激光解吸电喷雾电离)，它可以将MALDI在敞开环境中的优点以及电喷雾电离的灵敏性结合起来。/pp　　2.3 MALDI和液相色谱/pp　　MALDI技术和液相色谱(LC)分离技术的成功联用，提高了复杂混合物的分离检测效率。分析复杂混合物时，MALDI会受到显著的离子抑制。不同物化性质的化合物分子共存通常会导致一种或几种组分优先于其他组分离子化。离子抑制效应是许多分析学科量化研究的主要障碍。对MALDI质谱强度差异的解释本质上是定性的。克服该问题的一个方法是进行色谱分离以降低混合物的复杂性。许多nano-LC-MALDI方法已经实现了将分离时间尺度转换为空间分布尺度。自动点样技术可以将一系列二维纳升液相洗脱液滴(通常每滴为150纳升)沉积到MALDI基质预涂层上。也可以采用其他方法将基质溶液与LC洗脱液混合，并将该混合物液滴有序沉积在干净的基质靶板上用于质谱分析。/pp　　3. SIMS中基质的使用/pp　　使用能量调节基质材料的优点并非仅限于光子解吸和电离技术。MALDI质谱技术的成功使MALDI基质在SIMS(二次粒子质谱分析法)样品制备中的应用成为可能。分析物与MALDI基质(2,5-二羟基苯甲酸/DHB)的共结晶，更加方便了采用基质增强型SIMS(ME-SIMS)方法对质量超过10kDa的大分子离子进行检测。因此，这种仅基于SIMS电离方法产生完整大分子离子(肽，蛋白质，寡核苷酸)的技术是成功的。有人提出，基质在ME-SIMS中的作用与在MALDI中的作用相似：都是为分析物分子提供了一个嵌套环境，并提供了质子来增强电离。以DHB为基质可以获得最佳结果，可能解释是DHB提高了样品表面区域中分析物的浓度。由于ME-SIMS(与MALDI相比)仅检测表面50nm之内，所以分析物的定位在样品制备中至关重要。分析物分子必须存在于晶体的表面，因为在静态SIMS条件下不能检测到基质共结晶的较深层次。/pp　　strong三、成像质谱的空间分辨率/strong/pp　　IMS的一个关键参数是可实现的空间分辨率。空间分辨率决定细胞和组织表面可观察到的细节。获得质量分辨率图像的最常见方法是使用微探针或扫描模式。微探针模式质谱成像通过SIMS扫描样品上的电离探针束或移动样品通过MALDI对焦进行。对于每个特定位置，带电离子束与样品相互作用，存储坐标，并获得位置相关离子产生的质谱数据。以这种方式构建光栅，光栅中的每个点都具有与其相关联的质谱数据。使用专用软件，可以从这些数据集中构建质量分辨的离子图像。微探针成像实验中最大的可实现空间分辨率由微探针的尺寸决定。在技术上，光栅中每个点的精度是控制分辨率的另一个因素，但是对于SIMS和MALDI成像，通常这不是一个问题。此外，实验实现的空间分辨率受样品制备(基质)和灵敏度(信噪比)相关因素的影响。/pp　　1. 二次离子质谱(SIMS)和解吸电喷雾电离质谱(DESI)成像质谱的空间分辨率/pp　　SIMS使用离子源的大多是由液体金属离子枪构成。 Ga +和In +主要用于表面元素和小分子分析。使用这些枪可以获得的空间分辨率由发射器的大小，离子柱中的静电光学元件和主光束电流决定。后者通常保持较低以防止光束的空间电荷膨胀和分辨率损失。当在低电流下进行调谐时，这两支枪可以提供50nm的焦点。金属簇光束Aun+、Bin+以及C60+可以在非常低的光束电流下提供100-200nm的光斑尺寸。低光束电流通常需要更长的实验时间。因此，为了应用更大的束电流增加分析速度，空间分辨率通常会受到一定损失并减小到大约1μm。 DESI使用指向表面的带电溶剂液滴喷射流。喷射流与表面的润湿相互作用中，作用区域大小决定了空间分辨率。研究表明，DESI成像的常规空间分辨率为1mm左右。/pp　　2. 激光直接成像(LDI)和基质辅助激光解析电离(MALDI)成像质谱的空间分辨率/pp　　聚焦激光束的分辨率是波长决定的，并受阿贝衍射极限的限制。长波长的红外激光器难以聚焦在50μm以下。商业仪器中的UV激光光斑的物理尺寸限制在约10μm。在商业仪器上，大多数实验用激光光斑尺寸在50和250μm之间。这个选择是由灵敏度和完成实验所需的时间决定的。特殊的共焦目标可以将斑点尺寸减小到1μm，但是使用MALDI的这些小斑点所需的激光阈值通量对于组织中化合物的无损分析是不是太高仍存在实质性的争论。初步实验显示了其从分析物获取高分辨率图像的能力。替代方法是使用常规MALDI-ToF仪器的过采样方法增加空间分辨率。在这种方法中，激光探针点的移动增量小于光点直径。所有样品在第一个采样点完成后，每个采样增量都会从比激光焦点尺寸小得多的区域采集信息，从而达到增加空间分辨率的目的。这种方法的两个缺点是有限的质谱串联可能性和较大的总样品消耗量。/pp　　strong四、成像质谱仪：发展和改进领域/strong/pp　　使用上一节描述的解吸和电离技术，可以在复杂表面产生原子和分子离子。质谱图像的产生需要对这些产生的离子进行后续质量分析。现代质谱方法提供了一系列质量分析仪器来达到此目的。本文介绍三种类型的质量分析仪器，为生物表面的MALDI或SIMS质谱成像提供独特的分析能力。/pp　　1. 飞行时间成像质谱法/pp　　IMS中最常用的质量分析器是飞行时间分析仪。它需要产生脉冲离子，这一要求理想地与MALDI和SIMS要求兼容。所有离子都具有相同的加速电位。相同质荷比的离子将在其解吸过程产生的初始动能之上获得相同的动能。因此，它们的速度取决于它们的质荷比，并且离子可以通过在无场区域中的漂移而分离。离子检测是通过多通道板(MCP)类的粒子检测器实现的。ToF分析提供了非常宽的质量范围，该范围仅受大分子物质检测灵敏度的限制。MALDI-ToF-MS最多可以对数百万道尔顿的分子进行分析。微秒范围内的高传输效率和总飞行时间，为使用高重复率激光器进行高灵敏度表面检测提供了可能性。这使得高通量分析成为可能，而高通量分析正是大表面积样品分析的关键要求。分辨能力的提高可以通过补偿解吸过程产生的初始动能来实现。使用延迟提取，半球形静电扇形器件和反射镜等技术可以在m/z 1000下将半峰宽(FWHM)质量分辨率增加到m/△m = 30 000。用于化合物鉴定的串联质谱通常通过碰撞诱导解离(CID)或通过观察电离后亚稳离子的衰变实现。为此，两个独立的ToF系统可以以所谓的ToF / ToF配置串联。第一个ToF用于前体选择，第二个ToF用于产物离子分析。/pp　　2. 傅里叶变换离子回旋共振质谱法/pp　　傅里叶变换离子回旋共振质谱(FT-ICR-MS)是一种离子捕获技术，它决定了强磁场中潘宁离子阱中捕获离子的回旋加速频率。在外部离子源产生离子后，离子被转移到潘宁离子阱中，直到进一步分析。使用宽带射频电激发，所有离子被激发到大的回旋加速轨道。它们的轨道半径不仅增加，而在潘宁离子阱中，相同质荷比的离子也相互连贯地在轨道绕行。在绕行期间，它们可以在一组双检测电极中引起振荡图像电荷。该时域信号被数字化并进行傅里叶变换以产生回旋加速频谱。质谱图可以通过对回旋加速器方程w=qB/m校准产生。/pp　　FT-ICR-MS的主要优点是具有无与伦比的质量分辨率和质量测量精度，可用于从MALDI图像分析中发现新的结构细节。此外，使用捕获离子技术不仅允许CID，而且允许红外多光子解离(IRMPD)和电子捕获解离用于串联质谱的结构测定。分析速度受观测时域信号的长度和相关质量分辨率的限制。质量分辨率取决于轨道离子的相干时间。典型的分析时间是每像素1 s，与所用的离子源无关。可以通过增加磁场强度来降低相同分辨率下的瞬态长度。MALDI组织成像实验可以在FT-ICR-MS系统上进行，FWHM分辨率范围从40000到400000。(图2)。/pp style="text-align: center "img width="450" height="616" title="3.png" style="width: 450px height: 616px " src="http://img1.17img.cn/17img/images/201708/insimg/91f3b7ae-f7c9-4edd-81d2-1fe8a264e388.jpg" border="0" vspace="0" hspace="0"//pp　　3. MALDI离子迁移成像质谱法/pp　　通过MALDI生成离子的迁移分离，质谱图中可以得到更多附加信息。离子迁移谱是基于离子通过碰撞横截面面积的分离技术。在离子迁移质谱中，有充气的漂移池用于质谱分析之前的离子分离，这些离子由于构象或组成变化而具有不同碰撞截面。当用于质谱成像时，除了空间维度和质谱维度之外，还增加了时间漂移的气相分离维度。离子迁移光谱法在两个主要方面有利于MALDI成像质谱的研究。首先，增加额外的分离维度能够检测到更多的质谱峰。离子迁移有利于减小质谱分析复杂度，并有助于不同种类化合物的分离，例如肽和磷脂。第二，质量与漂移时间选择结合使得等压肽或其它类似物分解为分裂谱。/pp　　离子迁移、MALDI与用于IMS的ToF-MS组合，能够通过其相关的消化肽片段定位和鉴定蛋白质。离子迁移分离可以鉴定通过常规MALDI-ToF-MS无法鉴定的等压离子。与传统的MALDI-ToF相比，该方法每次测量的观察峰数量增加，能够产生质量和时间选择的离子图像，同时可以对单个离子进行鉴定。图3所示结果证明了离子迁移飞行时间成像质谱(IM-ToF-IMS)对来自组织的蛋白质鉴定的可行性。/pp style="text-align: center "img title="4.png" src="http://img1.17img.cn/17img/images/201708/insimg/bfc037cb-3061-4ea0-b5a6-6c3b3bf23e09.jpg"//pp　　组织消化与MALDI-IM-ToF-IMS方法相结合，可以对不同种类组织蛋白质鉴定实行“自下向上”的策略。/pp　　strong五、MALDI成像策略/strong/pp　　1. 质谱成像流程/pp　　不同解吸电离方法与不同质量分析器组合，为在单个组织样品上进行互补实验提供了可能性。/pp　　需要仔细的实验设计来确保获得相关的互补分子图像信息。图4中显示的实验工作流程提供了从单个组织生成六个补充图像数据集的示例。在该示例中，通过外科手术获得一块组织。组织中的细胞表达荧光标记的蛋白质，因此成像工作流程中的步骤是产生荧光图像。这提供了一种特定蛋白质的详细位置。在将衬底表面上的10-20μm薄片进行组织切片和安装之后，进行SIMS分析。这提供了在高空间分辨率下的低分子量成像MS数据。静态SIMS除去表面材料的不到1%，因此残留的表面仍然可以进一步分析。SIMS研究完成后，可以用基质涂层覆盖组织表面(参见“基质涂层”一节)。根据感兴趣的分析物，表面可以或不能被洗涤。洗涤方案对所得结果有重要影响。在图4的实验工作流程中，在基质沉积之前不进行洗涤以允许小的水溶性分子成像。在基质沉积后，进行的第一次分析是ME-SIMS。再次只有少量化合物分子从表面去除，晶体表面保持可用于后续的MALDI分析。ME-SIMS数据集提供了更大的完整有机分子(如脂质和分子量小于2000 Da的小信号分子)的信息。进行的下一个分析是具有略高于解吸阈值的激光注量的MALDI-ToF分析。 MALDI-ToF数据集包含有关内源性肽和完整蛋白的信息(取决于使用的洗涤方案和基质)。可以获得的最后一个MS成像数据集是MALDI-FTICR-MS数据集(或离子迁移率图像数据集)。这些技术需要去除大多数基质材料。它们可以提供高质量分辨率和质量精度信息，有助于识别构成图像的分子。任何残留的基质材料都可以从多次分析的表面上洗去，以便进行最终的H& E染色。这提供了其他的组织学信息，可以与成像质谱数据集结合来鉴定特定区域或组织类型。/pp style="text-align: center "img title="5.png" src="http://img1.17img.cn/17img/images/201708/insimg/6e50bb6c-daeb-4a23-895c-3da7452a8caa.jpg"//pp　　2. 基体涂层/pp　　在MALDI和ME-SIMS分析之前，必须将基质溶液涂布于组织表面。基质溶液由有机溶剂如甲醇或乙腈组成，添加剂为弱有机酸如芥子酸(SA)或2,5-二羟基苯甲酸(DHB)和三氟乙酸(TFA)。加入TFA可增加分子的离子化质子的量。基质应用方法将强烈影响成像MS结果。应用方法将对灵敏度，表面扩散与空间完整性，空间分辨率，表面平坦度和分析速度产生影响。组织性质和环境参数影响组织中蛋白质的提取效率和基质的结晶。因此，控制基质沉积环境也是很重要。有几个实验室正在考虑创新的沉积方法，如基质升华。对于一般实验室，一般有两种基质沉积方法：点样和喷涂。/pp　　2.1基质点样/pp　　将基质溶液点样到组织部分时需要将分析物的扩散限制在斑点大小范围。已经开发了两种基质检测方法：手动或自动检测。手动点样产生微滴液滴，经常用于不需要生成图像的MALDI组织分析。自动点样使用更小的体积(pl)液滴，并产生约120-150μm的点样尺寸和约200μm的最小分辨率。两种不同类型的自动识别器用于基质沉积：喷墨式压电喷嘴和使用聚焦声波的液滴分配器。两个喷射器都可以释放100μl在组织上干燥成150μm直径的液滴。在这种情况下，成像MS分析的分辨率通常会受到大于分析光束直径的基质点样点的限制。/pp　　2.2 基质喷涂/pp　　基质喷涂使均匀小滴的基质溶液覆盖了样品的整个表面。气动、振动喷头或电喷雾可以使基质溶液变生液滴喷雾。喷涂可以手动和自动化的方式进行。手动喷涂采用手持气动喷枪或TLC喷雾器。通过喷雾装置与x-y机器人联用可以实现自动喷雾应用，也可以在较大的区域上进行基质沉积。使用振动喷雾器在较小的区域也可实现自动喷涂，其小型腔室主要控制湿度。喷涂后形成的晶体通常为10-20μm。为了获得更小的晶体，可以使用电喷雾，减小敏感度产生甚至小于1μm的晶体。当使用喷雾沉积时，激光束的直径限制了MALDI成像质谱的空间分辨率。/pp　　3. 鉴定策略/pp　　用于产生分子图像的质谱峰的识别是所有质谱图像策略中的关键步骤。选择时候，可以使用高质量分辨率以及准确的质量进行测量。通常需要结合其他策略，如使用MALDI串联质谱或其他分析策略来识别表面化合物种类。/pp　　3.1 MALDI串联质谱法/pp　　串联质谱使用是识别表面产生的不同化合物离子的合理选择。限制因素是前体离子选择的分辨率、裂解效率和方法灵敏度。在相同的位置，通常只能进行几个质谱实验。可以在单个位置进行的实验数量仍然取决于提供信号的激光照射的数量。在相邻位置执行串联实验的隔行扫描成像方法可部分克服此问题。一旦裂解模式已知，可以应用多重反应监测来确定化合物分布。/pp　　4. LC-MS / MS鉴定/pp　　研究可以使用互补组织匀浆和提取来产生组织成分的信息库。也可以使用LC-MALDI来解决混合物复杂性的问题，增加灵敏度，以及降低离子抑制效应。/pp　　在直接MALDI成像实验中观察到的MALDI图谱比较分析可以用作识别策略的一部分。在这些研究中，串联MS可用于识别在LC-MALDI靶上发现的各个化合物成分。/pp参考文献：/ppa title="" href="http://sci-hub.cc/10.1016/B978-0-08-043848-1.00028-6" target="_self"The Development of Imaging Mass Spectrometry./a/ppa title="" href="http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/B9780123744135000087" target="_self"MALDI Techniques in Mass Spectrometry Imaging. /a/pp /p

p　　2016年全球质谱仪器市值估计为53亿美元，预计到2025年将达到105亿美元，从2017年到2025年该市场年复合增长率为7.7%。/pp　　质谱法是一种基于质量和电荷分离分子离子来确定化合物的分子量的分析技术，持续的技术发展促使质谱应用增加，质谱技术在生物、物理、化学、临床医学、空间探索等领域都有应用。质谱技术应用领域不断增长推动了全球质谱仪器市场的发展。/pp　　由于化学和石油化工行业的巨大需求，生命科学和制药行业的应用不断扩大，对质谱系统的需求也在不断增加。此外，质谱联用技术如气质联用、液质联用技术也促使质谱仪器应用更加广泛。/pp　　截至目前，北美是最大的区域性质谱市场，而美国主导北美质谱市场。该地区由于存在不断发展的医疗保健和生物技术研究基础设施以及私人和公共资助研究与开发方面的优势，新产品得以在美国市场迅速进入。此外，美国是主要质谱制造公司的所在地，使得该地区在市场上占据先机，并且获得了新技术的进入并接受。/pp　　报告期内，亚太地区预计将成为增长最快的质谱市场。推动亚太地区质谱市场的一些主要因素包括该地区主流产品的快速进入，亚太地区作为CRO和CMO活动的中心地位升级，医疗保健和生命科学研究基础设施的快速发展。/ppbr//p

p　　毫厘之差，已远不能形容现代科技测量的变化范围。高新技术企业北京毅新博创生物科技公司研发的飞行时间质谱仪，能在纳秒级对物质分子量进行测定，更敏锐地发现基因变化。记者日前获悉，该技术产品已获得北京市科委新技术新产品认证。/pp　　1纳秒相当于十的负九次方，即十亿分之一秒，飞行时间质谱仪的精度可见一斑。通过这一技术，可测定基因、蛋白、糖基的变化，从而发现肿瘤、缺陷基因等突变，在优生优育、精准医学、分子遗传育种等领域有着极广的应用。此前，该技术和产品均被国外垄断。/pp　　据项目工程人员介绍，该技术利用试剂把基因、蛋白质等生物大分子离子化后，在高能脉冲电压作用下，让其“飞一会儿”，最终通过测量离子飞行时间，计算分子量的变化，分析出基因或蛋白中发生的具体变化。/pp　　“精度可以达到分子量的千分之一量级。”毅新博创董事长马庆伟介绍。在一般初中和高中的化学课本中，精确到个位数的分子量，已足够人们去计算各种化学反应中物质种类、数量的变化。测量到千分位后，对分子内部变化都可以“明察秋毫”。举例说，水的分子量是18，如果精确到千分位，就可知道水分子中不同元素的同位素比例，来自长江、黄河的水即使提炼为纯净水，也一样可以迅速、精确地分辨出来。/pp　　该项目运用到临床中，可提前预警肿瘤。一位70岁的患者肺部出现阴影，但无法确诊是否是肿瘤。通过飞行时间质谱仪，检测到基因出现变化，并准确判断出血液循环肿瘤DNA中“KRAS”基因发生了突变。这名患有结肠癌合并肺转移的患者手术后，通过测量血液循环肿瘤DNA，术后第二周就可以发现基因突变，预警肿瘤复发，而目前临床检测手段直到术后第八周才能确诊肿瘤是否复发。/pp　　据介绍，飞行时间质谱仪对肿瘤的检测灵敏度，要比基因测序检测提高十倍。基因测序需要将所有基因测一遍，才能发现突变基因；而飞行时间质谱仪可以很精确地检测发生突变的基因位点。过去寻找基因中的突变靶位，需要几天时间才能完成基因测序，解读测序数据又需要花费几周时间。而利用飞行时间质谱仪几个小时就能完成检测，速度提升数十倍，患者所花费的检测费用也会大幅降低。/pp　　高精度的飞行时间质谱仪应用非常广泛。例如，用在优生优育领域，可以无创检测侏儒症、先天性耳聋等基因，完成产前检查、新生儿筛查 用在分子遗传育种领域，可以快速、准确找到优势基因，实现精确杂交，过去几年才能完成的杂交育种筛选，有望一两年内就能完成。目前飞行时间质谱仪已经开始在水稻、玉米、小麦等品种中建立基因数据库，下一步将在花卉、蔬菜、奶牛、蛋鸡等品种中开展基因数据库的建设，为推出高产、高质的新品种奠定分子基础。飞行时间质谱仪还可以用于病毒分析等微生物检测。/pp　　“之前，这一领域是外国技术的天下，现在终于实现中国‘智’造。”马庆伟介绍，这项完全自主知识产权的技术，已经申请发明专利60余项。今年年底到明年年初，马庆伟计划与美国霍普金斯大学合作建立一个实验室，让这项新技术接受国际竞争与挑战。/p

你可能很难将小小的纳米发电机和质谱仪关联起来，但聪明的科学家们怎么能放过任何一个解决问题的机会?我们先来一小波关于质谱仪的科普：　　质谱仪主要进行成分和结构分析，可以准确测定物质的分子量以及根据碎片特征进行化合物的结构分析。　　分析时首先要将分子离子化，然后利用离子在电场或磁场中运动的性质，把离子按质荷比大小排列成谱，这就是质谱。然后利用不同离子的质荷比的不同，就能将不同分子分开啦。　　那么问题来了，如何将分子离子化呢?简单的说，可以通过失去或者捕获电荷的方式生产力子，例如：电子发射、质子化或去质子化的方式。　　但是这个步骤并不容易，首先效率很低，非常低，如果利用传统的高压电源，99%的能量是被浪费掉的，那都是钱啊!!!更重要的是，目前所有的离子化方法都无法对离子数量进行精确地控制，也就是说，精度不高。这就尴尬了!　　摩擦纳米发电机有一个很重要的特性，它可以实现固定电荷量的高压输出。也就是说，如果能将它与质谱仪结合，不仅仅能够准确控制离子数量提高精度，设备的耗能也会大大降低，仪器可以小型化，进而应用于航天和军事等领域。　　说起来容易，但解决这个问题，需要国际化的顶尖团队。在佐治亚理工学院、中国科学院北京纳米能源与系统研究所王中林院士和 FacundoFernández 教授共同指导下，李安寅博士和訾云龙博士组成的合作团队，用摩擦纳米发电机(TENG)驱动离子源，实现了离子源在电荷数量、正负极性、信号长短等诸多方面的精确控制，这项工作发表在 Nature Nanotechonlogy 上，思路之巧妙，控制之精确，请看下文!　　首先，他们利用摩擦纳米发电机(TENG)将电喷雾离子化和等离子体放电离子化。由TENG提供的固定电荷量可以实现对离子化过程前所未有的精确控制，可以进行纳库精度(nanoColoumb)的可控离子产生。　　另外样品消耗也大大减小，通过纳米发电机的驱动，离子脉冲的持续时间、频率、带电性都可以得到有效控制，这样就能将样品消耗降到最小。　　与传统高电压技术相比，由于纳米发电机产生的电荷很少，避免了质谱分析中DC高电压下常见的电晕放电现象，首次实现了超高电压(5-9千伏)纳电喷雾(nanoESI)。　　这篇 Nature Nanotechonlogy 对工作进行了非常详细的介绍，以下是简单的图文导读：　　 　　图1. 离子喷雾枪图片　　摩擦纳米发电机所产生的离子源用于分析极其微量的化学和生物样品，其精度可以达到几百个分子。　　 　　图2. 通过 TENG实现离子化示意图。　　a)实现接触-分离式摩擦发电机(CS)的力学图示。　　b) 独立滑动式摩擦发电机(SF)的力学图式。　　黄色：Cu电极层　　蓝色：FEP层( ?uorinatedethylene propylene)　　红色箭头：摩擦发电机电极的移动方向　　脉冲：电子向离子源移动方向(e?,I)　　尖针：纳米电雾发射枪　　垂直方块：用于接受电子束的钢板，电流值可以用皮安电流表测得(图中的“A”)　　c).纳米电子发射枪的暗场图像可以看到摩擦发电机发射的羽毛状电子束，长度单位：1毫米　　d).在等效电路中，TENG用电容器(C1)和其他原件来表示(左虚线框)。nanoESI发射枪等效于电容器(C2)，可以按设定值发射出电荷，用右虚线框表示。发出的电荷(产生的离子)穿过发射枪和质谱仪(或皮安电流表A)之间的间隙。　　另外，CS-TENG电极(a)接在一侧，可以在接触位置重设静电状态，图d中用开关CS表示。　　 　　图3. TENG对纳米电子喷雾的离子化实现精确控制　　a)代表TENGs控制离子束过程VOC -QSC线代表TENGs提供一定电荷后的电压-电荷关系。当纳电喷雾接上时，只有当电压达到特定电压Vonset，电荷才会传递到这个离子源(Cion source)　　接着，大量电荷以电喷雾的离子化形式释放，直到TENG电压降到设定值以下，用绿线Qpulse表示　　b)时间-电荷图描述了单CS-TENG驱动的纳米喷雾发射器的离子化脉冲。四条线是使用了不同电阻的结果( 0 GΩ (黑), 0.5GΩ (蓝),1 GΩ (红) 和 1.25 GΩ (绿))，用于调控电荷。绿线对应一种设定条件，约50%电荷并能变成电子喷雾。　　c)长时或短时的总离子时间记录图 。使用 SF-TENG得到按需产生的高频脉冲: 5 s (黑), 600 ms (蓝), 300 ms (红) and 60 ms (绿)。　　d) 一次实验中交变极性喷雾脉冲(红+绿)的总离子时间记录。in one experiment and 另一实验中校正的单极脉冲(黑)。　　纳米发电机可以帮助质谱仪提高在低浓度下的电喷雾离子源的灵敏度，并将样品的利用率最大化，而且，该纳米发电机已经成功检测各种有机小分子和生物大分子，并达到了可以检测到几百个分子的灵敏度。此外，纳米发电机驱动的交流离子喷雾还可以用于在绝缘表面进行沉积离子材料。　　其实，该研究的意义并非如此，这项突破对摩擦纳米发电机(TENG)也同样具有开创性意义，这是第一次将纳米发电机用于设备仪器中，为以后类似的研究提供了思路。TENG取代了质谱设备上原有的离子喷雾电源，为小型质谱设备实现便携化并在极端条件下(例如军事或航天上)应用提供了可能，为了开展空间实验提供了极大地便利。

TOF-SIMS(飞行时间二次离子质谱)采用一次离子轰击固体材料表面，产生二次离子，并根据二次离子的质荷比探测材料的成分和结构。TOF-SIMS是一种非常灵敏的表面分析技术，可以精确确定样品表面元素的构成：通过对分子离子峰和官能团碎片的分析可以方便的确定表面化合物和有机样品的结构，配合样品表面的扫描和剥离，可以得到样品表面甚至三维的成分图。相对于XPS、AES等表面分析方法，TOF-SIMS可以分析包括氢在内的所有元素，可以分析包括有机大分子在内的化合物，具有更高的分辨率。　　2013年，德国ION-TOF公司在中国成功安装了4台TOF-SIMS，据介绍该仪器目前在中国的保有量也不过10台左右。在2013 全国表面分析科学与技术应用学术会议召开期间，德国ION-TOF公司中国区总代理北京艾飞拓科技有限公司总经理高聚宁接受了仪器信息网编辑的采访，介绍了德国ION TOF公司的基本情况，以及TOF-SIMS技术目前的发展应用情况。北京艾飞拓科技有限公司总经理高聚宁　　Instrument：首先，请您介绍一下ION TOF公司，及其TOF-SIMS产品的技术发展历史?　　高聚宁 ：国际上对TOF-SIMS分析研究已经有近35年历史，代表性单位是德国ION-TOF公司所在的德国明斯特大学。可以说，ION-TOF的历史就是TOF-SIMS的发展史。下面的照片是1977年在德国明斯特召开的第一届国际SIMS会议的参加者。ION-TOF公司创建于1989年，是专门研究和生产飞行时间二次离子质谱仪器(TOF-SIMS)的高科技公司。其创始人贝宁豪文(Beninghoven)教授是静态二次离子质谱的奠基人，创建并长期担任国际二次离子质谱学会议主席。1977年在德国明斯特召开的第一届国际SIMS会议的参加者ION-TOF创始人贝宁豪文教授　　ION-TOF公司创立前，在Beninghoven教授指导下，明斯特大学物理系已经开发了第一代到第三代的二次离子质谱仪器，公司创建后的产品是从第三代TOF-SIMS开始销售的。2003年10月，ION-TOF推出了第五代TOF.SIMS 5仪器。2005年，ION-TOF推出了具有独立专利的Bi源，可以完全取代原来的Ga源和金源。该分析源对无机物和有机大分子等的分析都可以胜任，并且在不损失系统的空间分辨率的前提下大大提高其质量分辨率。第一代SIMS(1982年)　　2010年，ION-TOF开发了第二代Bi源，使得空间分辨率和质量分辨率又上了一个新台阶。第二代Bi源还可以提供Mn离子，对国际最新的G-SIMS(Gentle-SIMS)分析提供支持。　　2012年，ION-TOF公司对分析器新研制了EDR功能，对系统结果矫正和定量分析很有帮助。还推出了可以用于有机大分子和生物分析的Gas Cluster Source。新的研究成果将TOF-SIMS的分析从无机物拓展到有机大分子和生物分析领域，可以广泛应用在半导体，物理，化学，材料，生命科学，医药等领域。　　Instrument：请您谈谈TOF-SIMS技术未来的发展趋势?　　高聚宁：TOF-SIMS未来的发展趋势，我认为主要在以下三个方面：　　一是应用领域的拓展，尤其是在生物和有机大分子应用方面的拓展。这包括多方面的内容，如对有机分析源的开发完善，有机分析源已经从Au，C60，发展到现在的Bi源和气体团簇离子源(GCIB)。对于生物和有机分子的分子离子峰获得已经取得突破性进展。而在另一方面，有机材料的结果非常复杂，需要有经验的专门分析人员。我们正在尝试一种简化谱图的方法，G-SIMS提供了一种思路，但仍有待完善。　　其次是定量分析。由于Matrix效应，某种元素的离子产额是与当时所处的化学环境相关的。所以TOF-SIMS的定量分析比较复杂，需要对标准样品同时进行分析对比。另外，成份含量可以相差到十几个量级。如何保证在如此大的跨度下不损失，不丢失测试信号也是一个难点。ION-TOF已经有很好的尝试，如与XPS结合，EDR功能的开发等。　　最后是与其他表面分析手段的结合，如形貌(AFM)，SEM，XPS，LEIS（Low-Energy Ion Spectroscopy），激光共聚焦显微镜等。这些分析手段可以帮助用户获得全方位的表面和界面信息，并通过结果对比，解析出样品表面和界面的原始状态。但这些手段实现原位分析还需要一个过程。ION-TOF正在着手这方面的研究，并已经取得了部分成果。　　Instrument：您认为TOF-SIMS的市场发展前景怎么样?　　高聚宁：目前，国际上一致公认TOF-SIMS将是XPS之后的可以广泛应用的分析平台，所以对其前景非常看好。现在，国际上已经安装了约280套TOF-SIMS，每年约20-25台的增长量。相比之下，中国的TOF-SIMS研究刚刚起步，目前仅有约10套系统，这还包括ION-TOF今年安装的4套系统!按照我们的分析，中国TOF-SIMS的保有量和年销量都应该达到世界的1/4。这还需要很多的培训和推广工作。　　Instrument：您如何看待TOF-SIMS在中国高校科研院所及企业单位的市场需求前景?　　高聚宁：目前，世界上TOF-SIMS的用户群半导体工厂和科研院所用户各占半壁江山。如韩国Samsung集团就安装了超过10台的TOF-SIMS。然而，随着TOF-SIMS在生物分析领域的拓展，科研院所和高校的需求将会增加。对中国的用户，我们在生物领域的研究已经达到世界先进水平，尤其是中医中药的研究也非常需要TOF-SIMS这样的分析手段，所以我个人非常看好TOF-SIMS在中国科研单位的前景。而对于工厂企业的需求，一些半导体工厂已经在中国设立了研究基地。而配合生产线进行失效分析也会有大量的需求。其他分析领域，如钢材，汽车等领域，国外已经广泛应用TOF-SIMS，而国内仍然需要一定时间追赶国际步伐。

仪器信息网讯 由中国仪器仪表学会分析仪器分会质谱仪器专家组主办的“第四届质谱仪器研发论坛”于2021年6月24-26日在浙江省淳安县千岛湖景区成功举办。本次论坛以“新技术、新应用及产业化”为主题，涉及质谱仪器研发、质谱技术在环境、生物医学以及临床领域的应用进展概况，超过200位质谱工作者出席了此次会议。本文特别摘录了部分质谱仪器研发进展、质谱新技术、新方法的精彩报告，供读者参考。　　根据对质谱仪器研发论坛报告的跟踪，会发现国内质谱研发团队越来越多，如复旦大学、厦门大学、清华大学、东华理工大学、浙江大学、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、宁波大学、南开大学、中科院合肥物质科学研究院、西北核技术研究院等在质谱仪器研发领域非常活跃，也取得了很多不错的研发成果。　　经过十余年的发展，中国质谱已经取得了长足的进步，产品种类也从单四极杆拓展到离子阱、飞行时间质谱，从实验室台式质谱拓展到在线、车载、便携式质谱。但一段时间内，高端质谱仪器市场可能依然会是国外质谱仪器的天下，但是，中国的专家学者和仪器企业都也在不断努力向着高端质谱领域进发。　　报告题目：电荷检测质谱——FTMS　　报告人：宁波大学质谱技术与应用研究院 丁力博士　　傅里叶变换离子回旋共振质谱仪(FTMS)是一种超高分辨率的质谱仪，测定的准确度高，数据采集速度快，可以与多种离子化方式连接，可进行多级质谱的检测。在化合物相对分子质量测定、结构信息获取及反应机理的研究等方面发挥着重要作用。报告介绍了FTMS仪器硬件和技术特点，丁力也提出了研制高分辨质谱的一些挑战与机遇，引发讨论与思考。　　报告题目：高场非对称离子迁移谱技术的研发和仪器特性探究　　报告人：宁波大学质谱技术与应用研究院 唐科奇教授　　高场非对称离子迁移谱(FAIMS)和传统的弱电场离子迁移谱(IMS)是两种基于不同原理的气相离子分离技术。唐科奇在报告中表示，由于两种技术之间对气相离子分离的正交性，如果将其复合组成二维迁移谱，可以大幅度提高仪器的分辨率。报告还详细阐述了FAIMS灵敏度和分辨率的关系以及独立平板型FAIMS仪器所能达到的检测限。此外，报告介绍了其团队利用二维迁移谱和高分辨率飞行时间质谱集成后的近期实验数据，展示该技术特有的高分辨率分子构成和结构分析能力。　　报告题目：环境中抗生素催化降解机制研究　　报告人：北京师范大学 谢孟峡教授　　抗生素广泛应用于人类和动物细菌感染的治疗，但近些年抗生素的过度使用带来的污染问题严重威胁着生态环境和人类健康。因此，探索具有绿色、可持续、高效、低成本降解水环境中抗生素残留的新方法具有重要意义。报告介绍了谢孟峡课题组开展的环境中抗生素催化降解机制的研究工作进展。　　报告题目：基于超强电离技术的新型质谱仪　　报告人：中国原子能科学研究院 姜山研究员　　在同位素和无机质谱仪测量中，由于存在分子离子干扰和同位素分馏效应等问题，严重影响了同位素质和无机谱仪(AMS、MS)测量的灵敏度和精度的提高。基于此，姜山团队发明了一种基于多电荷态电离器的质谱仪，采用了电子回旋共振电离器(ECR)，可消除分子离子的干扰，也极大地减弱了同位素分馏效应。利用该技术，可以将加速其质谱(AMS)的丰度灵敏度提高10-100倍，精度提高3-10倍，还可以将质谱的灵敏度提高100-1000倍，精度提高10-100倍。　　报告题目：化学成分与形貌共成像-近场解吸质谱仪的研制　　报告人：厦门大学 杭纬教授　　为了进一步深入单细胞成像领域的研究，杭纬课题组开发了基于形貌控制的纳米有孔针尖解吸电离源，研制了一台纳米有孔针尖解吸电离飞行时间质谱(Nano-ATDI-TOFMS)，并将其应用于单细胞的化学-形貌共成像研究。　　报告题目：气液界面化学动力学　　报告人：南开大学 张新星研究员　　无论是环境中占地球表面70%的海洋表面和云彩表面，还是人体中肺部、眼睛和各种粘膜的表面，均为气液界面。然而气液界面仅有数十到数百纳米厚，因此在技术上如何采样而不收到体相的干扰成为了十分关键的问题。基于此，张新星团队自主研发了一系列场致液滴电离-质谱技术，报告介绍了其利用该技术开展的研究工作进展。　　报告题目：智能升级，超越定性——智能化未知物定性新流程介绍　　报告人：赛默飞世尔科技(中国)有限公司 徐牛生博士　　报告介绍了报告介绍了赛默飞全新产品IQ-X超高分辨三合一质谱，该系统采用全新智能化数据采集模式并实时数据库检索增强小分子未知物的深度高效覆盖，拥有超过1百万的分辨率再结合新型碎裂模式，为小分子以及小分子的结构剖析提供更多可能。此外，该系统的自动化校正模式和升级AcquireX功能对使用操作更友好。　　报告题目：紧凑型三重串联四极杆质谱之关键技术探究　　报告人：安捷伦科技(中国)有限公司 马浩博士　　质谱的小型和紧凑化是未来发展的重要方向，报告介绍了安捷伦的ultivo小型质谱的关键技术，该系统是一款可叠放的三重四极杆液质联用系统，通过将质谱融入液相色谱堆栈中，从而缩小质谱仪的占地面积。此外，报告还介绍了Ultivo系统如何满足高分辨质谱的研究需求。　　报告题目：从90年代的普度质谱研究看质谱技术和应用的未来　　报告人：宁波大学质谱技术与应用研究院 胡军教授　　报告认为90年代是现代质谱技术和应用发展的重要分水岭，因此胡军介绍了其对当时普度质谱技术和应用研究的观察和思考。　　报告题目：否定之否定，国产GCMS的市场化竞争策略与启示　　报告人：聚质科技(杭州)有限公司 姚继军博士　　报告回顾和预测了国产GCMS发展的不同阶段，也提出一些报告人的思考和想法，引发思考和讨论。　　报告题目：我国质谱仪器现状分析及发展期望　　报告人：中国仪器仪表学会分析仪器分会秘书长 吴爱华　　报告梳理了质谱仪器市场的需求、国产质谱仪器的发展态势以及“十二五”以来科技部及基金委仪器专项对质谱仪研发的支持情况，也对未来我国质谱仪需求趋势和立项趋势做了简要预测。　　报告题目：基于真空紫外灯的复合光电离质谱研制及应用研究　　报告人：中国科学院大连化学物理研究所 花磊研究员　　真空紫外(VUV)光电离是一种阈值光电离技术，能够使电离能低于光子能量的物质分子产生高效“软”电离，其分子离子产率高，灵敏度高。当前，基于VUV灯的光电离质谱已在大气环境监测、人体小分子代谢物高通量检测、工业过程分析灯领域得到广泛应用。报告介绍了花磊团队针对痕量挥发性有机物(VOCs)的分析需求，改进了仪器技术，可在1分钟内实现ppt量级VOCs的高灵敏检测。　　报告题目：月球样品分析对质谱仪的新需求　　报告人：核工业北京地质研究院 郭冬发研究员　　嫦娥5号月球样品返回地球后，引起了国内外科学机构和科学家的极大兴趣，在此背景下 研究机构有机会通过申请获得月球样品进行科学研究。针对不同的科学问题，需要采用不同的科学仪器对月球样品进行观测和测量研究，其中高分辨、高灵敏度和高精密度的质谱仪扮演了重要的角色。报告也进一步介绍了成立月球样品分析检测实验室为质谱仪器研发带来的新需求。　　报告题目：质子转移反应质谱灵敏度增强技术研究　　报告人：中国科学院合肥物质科学研究院 沈成银研究员　　质子转移反应质谱(PTR-MS)是一种可将在大气光化学反应研究以及大气痕量有机污染实时在线检测、肺癌等疾病辅助诊断的技术。报告简述了该技术的原理、特色和主要应用领域，进一步介绍了沈成银团队在PTR-MS灵敏度增强技术方面的最新研究进展。　　报告题目：原位分析专用小型台式数字离子阱质谱及在有机合成监控中的应用　　报告人：岛津分析技术研发(上海)有限公司 孙文剑博士　　原位质谱分析在过去17年间得到了快速发展，其在食品安全、毒物检测、有机合成监测灯领域都发挥了重要作用。当前大部分原位电离技术是和传统质谱仪偶联，软硬件整合的一体机，其对充分发挥原位电离功能方面会带来一定的局限。不仅如此，由于传统质谱仪具有体积较大、操作需专业人员等特点，使其离原位分析现场、简单、快速的目标还具有一定距离。报告介绍了岛津研发的小型专用台式质谱仪，该系统将自主研发的金属丝热脱附-电喷雾电离技术和数字离子阱技术，并将其应用于有机合成监控过程中的样品进行一键式分析。　　报告题目：质谱和红外光解离光谱联用仪器的搭建和应用研究　　报告人：复旦大学化学系 吴晓楠研究员　　质谱技术能够快速准确的检测出分子的分子量，然而其对于确定分子的结构缺乏有力的证据。尔红外光谱能够通过检测分子的伸缩振动来确定分子结构。基于此，报告介绍了通过联用质谱和红外光谱技术，表征物质的结构和研究动力学反应的相关工作进展。　　报告题目：直接电离质谱离子化装置标准制定介绍　　报告人：宁波大学 闻路红教授　　报告介绍了敞开式大气压直接电离质谱技术从发现至今在国内外的发展历程，进一步介绍了闻路红团队牵头承担国家重大科研仪器的研发和制定的我国《直接质谱离子化装置通用规范》行业标准。　　本次会议还得到了安捷伦、赛默飞、莱宝、SCIEX、TECAN、爱德华、普发真空、英盛生物、皖仪、航宇九天、飞越真空以及华仪宁创等多家质谱厂商和仪器零部件公司的大力支持。会议特别设置小型展览，厂商携最新产品与技术而来，交流最新应用与动态。　　编辑视点：　　中国质谱曾经有过辉煌时期，早在上个世纪六十年代，我国就已经生产出第一台质谱仪。但由于历史原因，1965年一直到20世纪80年代左右，我国质谱市场基本被进口仪器所垄断。21世纪初以后我国质谱仪器真正开始起步，目前国内有约40家企业拥有自己的质谱仪器品牌，其中29个品牌具有自主研发质谱仪的能力。经过不懈的努力，中国质谱已经取得了一定成绩。　　不过，如同本次会议期间多位专家都提到的一样，虽然百花齐放才是春，但中国的质谱研发团队更需要拧成一股绳，共同发力攻克难题与挑战。　　就质谱研发本身来说，一方面需要开拓创新性的研发成果，一方面需要以应用为牵引，让仪器研发为应用研究提供更便利的工具。就2020年科技部公布的国家重点研发计划项目获批情况来看，其中包括广州禾信牵头的“高灵敏度高分辨率串级质谱仪器研制”和安徽皖仪牵头的“四极杆飞行时间液相色谱质谱联用仪的研制及应用开发”等项目。我们已经看到国内有团队已经开始“啃”研发高端质谱这一“硬骨头”，因此，我们有理由对中国质谱的再次突围充满信心，可以期待再过10年国外质谱仪器一统天下的局面必将得到改变。

仪器信息网于12月启动“质谱主题月”，围绕质谱热点话题组织系列活动，包括“第十四届质谱精品大会”、“第三届质谱采购节”、以及“圆桌对话-临床质谱将何去何从”等。希望通过一系列主题活动，帮助大家了解更多质谱知识。今天小编就带领大家一起了解下“质谱主题月”热门的质谱仪器有哪些~一、气质联用仪（GC-MS）气相色谱质谱联用（气质联用）技术起始于二十世纪五十年代，其主要用来分析测定沸点较低、热稳定性较好的挥发性或半挥发性有机物。气相色谱质谱联用仪主要工作原理是化合物进入气相色谱进样口气化后，通过色谱柱按照保留时间大小进行分离，在进入质谱检测器，根据化合物的质量数与电荷的比值(m/z)进行定性定量分析。质谱仪主要由离子源、质量分析器、检测器三部分组成。根据质谱质量分析器的工作原理可分为：四极杆（简写为Q）气质联用仪、离子阱（Trap）气质联用仪、飞行时间（TOF）气质联用仪和磁质谱等。目前最常用的是三重四极杆气质联用仪，相比于单四级杆气质联用仪，三重四极杆简单来说是将三个多极杆进行串联，大大提高了质谱的定性和定量能力。气质联用仪（GC-MS）11月仪器热度榜 TOP仪器名称TOP仪器名称1舜宇恒平 GC1290/MS8100 气相色谱-质谱联用仪top16 Agilent 7000E 三重四极杆气质联用系统2天瑞仪器GC-MS 6800气相色谱质谱联用仪top27磐诺AMD10气相色谱质谱联用仪3天瑞仪器快速热裂解气相色谱质谱联用仪UPY-6800top38岛津三重四极杆型气相色谱质谱联用仪GCMS-TQ8050 NX4岛津四极杆型气相色谱质谱联用仪GCMS-QP2020 NX9TSQ 9610 三重四极杆 GC-MS/MS5东西分析GC-MS3200型气相色谱（四极）质谱联用仪10全二维气相色谱-高分辨高通量飞行时间质谱二、液质联用仪（LC-MS）液质联用仪适合于不挥发性、极性、热不稳定及大分子量化合物（包括蛋白、多肽、聚合物等）化合物的分析测定，其工作原理与气质联用仪类似。样品通过液相色谱分离后的各个组分依次进入质谱检测器，各组分在离子源被电离，产生带有不同质荷比（m/z）的离子，在经过质谱质量分析器时，根据不同离子在电磁场中的运动行为不同，可得到依质荷比顺序排列的质谱图，从而得到样品定性和定量结果。液质联用仪与气质联用仪不同之处有，除了色谱部分的流动相等区别之外，在质谱部分，离子源电离方式亦不同。液相色谱常用的离子源有电喷雾（ESI）电离源和大气压化学电离（APCI）电离源，二者适用范围不同。电喷雾（ESI）电离源适用于不挥发性、热不稳定化合物的电离；大气压化学电离（APCI）电离源需要化合物有一定的挥发性且化合物必须是热稳定的，实验前，应该根据目标化合物的类型选择合适的离子源。液质联用仪（LC-MS）11月仪器热度榜TOP仪器名称TOP仪器名称1SCIEX ZenoTOF™ 7600 系统top16沃特世Xevo G3 QTof四极杆飞行时间质谱2三重四极杆液质联用仪 LC-TQ 5200top27Waters Xevo G2-XS QTof 高分辨质谱3Agilent 6475 三重四极杆液质联用仪top38高效液相色谱质谱联用仪4赛默飞Orbitrap Astral 高分辨质谱仪9新一代Orbitrap Exploris 240质谱仪5岛津三重四极杆液质谱联用仪LCMS-805010Waters Xevo TQ-S cronos三重四极杆质谱仪三、电感耦合等离子体质谱ICP-MSICP-MS（Inductively coupled plasma-Mass Spectrometry）是以电感耦合等离子体（ICP）作为离子源，以质谱进行检测的无机多元素分析技术。其工作原理是分析样品以气溶胶形式在常压和约7000K高温的ICP通道（通过在电感线圈上施加强大功率的高频射频信号在线圈内部形成氩高温等离子体）中被蒸发、原子化和电离，离子在加速电压作用下进入质谱仪，不同质荷比（m/z）离子选择性地通过四级杆质量分析器，用离子检测器检测。ICP-MS 11月仪器热度榜TOP仪器名称TOP仪器名称1德国耶拿PlasmaQuant MS 高灵敏度电感耦合等离子体质谱仪top16 Agilent 7850 ICP-MS 质谱仪2Agilent 8900 ICP-MS/MStop27PerkinElmer NexION 2000 ICP-MS3NexION 5000 多重四极杆ICP-MStop38 莱伯泰科 LabMS 3000 电感耦合等离子体质谱仪4谱育科技EXPEC 7200 高灵敏型电感耦合等离子体质谱仪9北京衡昇仪器有限公司 — iQuad 2300系列电感耦合等离子体质谱5赛默飞iCAP TQ电感耦合等离子体质谱仪10PerkinElmer NexION 1000G ICP-MS四、生物质谱/MALDI-TOF基质辅助激光解析电离飞行时间质谱(MALDI-TOF)是近些年来发展起来的一种新型的软电离生物质谱，离子源是基质辅助激光解吸电离（Matrix-assisted laser desorption/ionization, MALDI），质量分析器是飞行时间（time of flight, TOF）分析器。其工作原理大致是，分析物被包埋在大量过量的小分子基质化合物中，干燥后，脉冲激光照射基质和样品，基质因吸收能量而激发，带动分析物样品逐步离子化（这一过程并不导致高分子发生链断裂，通常只生成分子离子以及分子离子的多聚体），电离的化合物分子在电场作用下加速通过飞行管道，根据到达检测器的时间及离子的数量得到质/荷( m/z) 比值及信号值而形成相应的谱图。MALDI电离形式通常使分析物分子带有单个正电荷。MALDI-TOF在生物领域通常用于微生物分类和鉴定、抗生素耐药性检测、细菌的分型鉴定及检测酶活性等。MALDI-TOF 11月仪器热度榜TOP仪器名称TOP仪器名称1双极性台式线性MALDI-TOF质谱仪top16融智生物 QuanTOF新一代宽谱定量飞行时间质谱2安图生物全自动核酸质谱top27德国TransMIT高分辨率常压质谱成像系统3禾信康源全自动微生物质谱检测系统CMI-1600top38autoflex maX MALDI-TOF(TOF) 质谱4microflex LRF MALDI TOF 质谱9融智生物 QuanID微生物质谱系统5布鲁克ultrafleXtreme MALDI TOF/TOF质谱10布鲁克rapifleX MALDI Tissuetyper更多质谱仪器，请访问：https://www.instrument.com.cn/show/sort-4/。

关于质谱仪，通常我们是按照质量分析器来进行分类，如四极杆质谱、离子阱质谱或者飞行时间质谱等，此外对于同一台质谱来说又可以配几种不同的离子源，如GCMS会配电子轰击电离源（EI）和化学电离源（CI）。EI是目前常用的GCMS电离方式，由于其丰富的质谱库（如NIST、Wiley ）被广泛应用于定性分析和定量分析，但这种硬电离的离子化方式通常得不到化合物的分子离子信息，尤其是对于质谱库中没有的目标化合物，采用EI则比较困难对其进行较为准确的定性，此时就需要用到CI源这种软电离的离子化方式，通过获得分子离子信息进而推断化合物的结构，对定性非常有用，此外一些化合物采用CI分析可以获得更高灵敏度。 相对于EI源来说，CI源需要额外的甲烷、异丁烷等反应剂气体在离子源内电离，与目标化合物发生分子-离子反应，因此传统的离子源都是独立的EI源和CI源，需要更换离子化模式时就需要卸除真空进行硬件的更换，众所周知更换过程以及真空系统的稳定需要很长的时间，这就给实验工作带来非常大的不便，岛津Smart EI/CI复合离子源应运而出，巧妙的设计在保证EI源灵敏度不受影响的前提下轻松实现一个离子源EI和CI两种离子化模式无缝切换，满足不同领域客户定性和定量需求。接下来让我们一起来认识下吧！ 01节约大量时间，提升实验效率 02基于分子量的相似度检索，加强鉴定结果准确性通过CI模式获得分子离子峰确定目标化合物分子量，再通过比对EI模式获得相似度检索的定性结果加强鉴定的准确性。↓↓↓↓↓↓03保证高灵敏度，与独立离子源具有相同的定性定量效果 【树脂材料中添加剂分析】电子电器和日常用品使用的树脂材料，常使用各种添加剂以提高材料的稳定性和耐久性，近年来RoHS、REACH等加强了对有害人体健康的化学物质的限制，严格控制树脂材料中的添加剂。通常情况下EI离子化法不会得到这些添加剂组分的分子离子峰，复杂的基质情况很难对待测组分进行准确的定性，因此结合CI离子化模式加强鉴定结果就显得尤为重要了。使用Smart EI/CI复合源通过简单的方法切换轻松获取EI和CI数据，不仅提高了定性识别的准确性，更大幅度提高了分析过程效率。Py-GC/MS树脂材料添加剂分析TIC图（EI+CI）注：标星的色谱峰为EI模式不能准确定性的化合物 部分添加剂EI与CI的质谱图对比（CI辅助准确定性） PY+GCMS-QP2020 NX 本文内容非商业广告，仅供专业人士参考。

近日，斯坦福大学化学系Richard N.Zare教授课题组在Angewandte Chemie上发表了题为“Immuno-Desorption Electrospray Ionization Mass Spectrometry Imaging Identifies Functional Macromolecules by Using Microdroplet-Cleavable Mass Tags”的研究论文。　　解吸电喷雾电离质谱成像 (DESI-MSI) 是在常压敞开式环境下，利用电喷雾液滴对生物组织成分软电离，并将其引入质谱进行检测与可视化的一种分析技术。自DESI-MSI技术发展至今，已广泛应用于体内药物分析、临床分子诊断、空间代谢组学等生物医药研究领域，其可检测分子主要涵盖有机合成药物、内源性代谢物和脂质等分子量低于1000的小分子化合物。　　靶点研究是药物研发的重中之重，包括在疾病发生发展进程中起关键调控作用的酶、受体、转运体、离子通道等生物大分子。这些药物靶点是参与信号通路及代谢通路调控等功能的重要执行者，且与药物治疗或毒副作用有直接关联。阐明药物干预下靶点及其信号通路分子在体内分布与变化，对预测候选药物的分子靶向性、评价药效与毒性、深入理解药物作用分子机制等至关重要。然而由于上述功能生物大分子的超高分子量、低丰度和低电离效率，直接对组织样本进行蛋白质成像目前仍然是对DESI-MSI的一大挑战。　　基于免疫识别与分子标签的成像策略为DESI-MSI实现生物大分子的检测提供了一种切实可行的思路。标签分子及其裂解方式的设计是其中的核心技术问题。根据已知的微液滴化学研究报道，DESI在正模式高压电下产生的微米级水相液滴，在其气-液界面富含高浓度的质子，因此可以加速酸催化有机反应的进程。本研究设计合成了一系列苯硼酸类标签分子，在碱性条件下，将其与抗体非识别区人工修饰侧链上的半乳糖胺通过苯硼酸酯键共价结合。利用酸性电喷雾溶剂可在微秒时间内快速将苯硼酸酯键断裂的特性，实现了标签分子的在线原位释放，使得DESI-MSI 在单张组织切片上定位多个不同的功能生物大分子成为可能，实现了基于DESI质谱成像的多重免疫组化检测，本研究将这种方法被命名为“immuno-DESI-MSI”。　　苯硼酸类标签分子硼元素的引入，不仅实现了pH调控的可逆结合/释放，还使标签分子离子在质谱中具有可辨识的独特同位素分布模式(M+1基峰)。标签分子含有叔胺及季胺基团，因此具有极高的解吸电离效率，此外，标签分子中具有高度共轭的刚性平面结构，因此具有荧光发射特性，使得合成的标签分子-抗体探针，具有组织微区域可分辨的质谱成像和细胞分辨的荧光显微成像双重功能。通过常规DESI-MSI与immuno-DESI-MSI图像配准，即可关联药物、靶点、信号通路、酶以及下游代谢通路多个层次的空间关联信息。作为概念验证，本研究最后选取拉帕替尼为受试药物，探究了其对于药物靶点EGFR及其信号通路相关分子的抑制作用以及下游代谢层面的影响。　　图1. 设计的标签分子及探针结构和immuno-DESI-MSI的一般工作流程　　图 2. 免疫荧光显微镜成像 和 immuno-DESI-MSI 的交叉验证　　图3. EGFR通路中6个大分子的immuno-DESI-MSI图像及其与抗EGFR药物拉帕替尼的空间相关性分析　　图 4. 由immuno-DESI-MSI 获得的药物、靶点、信号通路和代谢组信息用于药物作用分子机制分析　　作者简介　　本研究的通讯作者为斯坦福大学化学系理查德杰尔(Richard N.Zare)教授，国际知名物理化学和分析化学家，中国科学院外籍院士，美国国家科学院院士，美国艺术与科学院院士，英国皇家学会外籍院士，欧洲科学院院士，瑞典皇家工程科学院外籍院士，发展中国家科学院院士。主要研究方向包括激光化学、微液滴化学、质谱分析等，目前重点聚焦于微液滴化学的理化性质与基础理论研究，以及微液滴在材料、合成、催化、生物医学诊断等领域的应用。本研究的第一作者宋肖炜，2017年毕业于中国医学科学院/北京协和医学院药物研究所，师从再帕尔教授，获药物分析学博士学位，研究方向为定量质谱成像分析方法及其在药物研发中的应用。2017年9月-2022年6月在复旦大学化学流动站开展博士后工作，期间于2020年1月起在斯坦福大学交流访问和继续博士后工作，主要方向为微液滴化学与常压原位电离质谱分析新方法研究。在PNAS、J. Am. Chem. Soc.、Angewandte、Anal. Chem.、EBiomedicine等综合性期刊、化学、分析化学、质谱分析或生物医学类期刊以第一作者及通讯作者发表论文18篇，申请国家专利6项，主持国家自然科学基金青年基金项目1项、中国博士后基金面上项目1项。　　原文链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/anie.202216969

p　　在国家自然科学基金委和中国科学院的大力支持下，中国科学院化学研究所活体分析化学院重点实验室的研究人员长期致力于动物组织质谱成像技术的研究，先后开发了系列小分子新基质(Anal. Chem. 2012, 84, 465 Anal. Chem. 2012, 84, 10291 Anal. Chem. 2013, 85, 6646 )，并对半脑缺血(Anal. Chem. 2014, 86, 10114)、肿瘤转移等生物模型小鼠(Anal. Chem. 2015, 87, 422)的脑、肾、脾等组织进行了分子组织学质谱成像研究。最近，研究人员发展了一种通用、免标记的直接质谱成像方法，快速检测并对小鼠体内的碳纳米管、石墨烯和碳量子点等碳纳米材料进行定量成像研究。相关结果发表在近期的《自然· 纳米技术》(Nature Nanotech. 2015, 10, 176)杂志上。/pp　　碳纳米材料因为其独特的物理化学性质，在材料学领域具有非常广阔的应用前景。近年来，碳纳米材料由于在药物输送、光动力学治疗、组织工程以及生物成像等方面的重要价值，成为生物医学研究领域的热点材料。但是有关碳纳米材料的生物效应及生物安全性问题目前依然存在争论，因此生物组织中的碳纳米材料的生物分布研究具有重要的实际价值，尤其是亚器官的生物分布成像研究，有助于揭示纳米材料与生物体之间的相互作用。但是目前为止，这方面研究仍缺乏实用有效的方法。/pp　　对于碳纳米材料的生物监测或成像，通常采用放射性同位素或荧光标记法，因费时费力且标记物有解离的可能而具有一定局限性。而免标记的光谱学方法又存在成像速度慢、发光信号弱、背景干扰强等缺点。质谱成像技术提供了一种同时获取生物样品形貌及其分子信息的检测手段，各个种类分子可以在10微米及以下的空间分辨率被独立检测出来。这种技术属于内源性的“免标记”法，因为分子都有其固有质量，只要分子可以被离子化就可以被检测出来。在质谱成像中最常用的分子离子化方法是基质辅助激光解吸/电离(MALDI)，但需要有机基质(通常为被测物的10000倍)与目标样品共结晶并用激光照射。基质吸收激光辐射后被快速激发并蒸发，随后共结晶的样品被转移到气相环境，样品分子可以通过基质的电荷转移离子化。然而，没有人证实过MALDI质谱检测完整碳纳米材料的能力，因为很难找到与其共结晶的合适的基质。如果没有基质，完整的分析物就很难被释放到气相中。而且，碳纳米材料的巨大分子量也远远超出了质谱能够检测的质量范围。/pp　　为了解决这个问题，研究人员放弃传统基质，发现并利用碳纳米材料在紫外激光解吸电离过程中产生的固有碳负离子簇(C2-C10)指纹信号，该质谱信号几乎不受任何生物分子的背景信号干扰。结合飞行时间质谱，同时实现了小鼠体内碳纳米材料的亚器官质谱成像和定量分析。该碳负离子簇质谱指纹信号的发现，克服了传统质谱方法无法直接检测纳米材料的难题，将质量信号窗口转移到了质谱灵敏度高的小分子质量范围。与传统的标记方法相比，该激光解吸电离质谱分析方法由于采用内源性的化学信号，避免了标记基团在活体循环过程中可能产生的解离、衰变或者失活。同时，与免标记的光谱方法相比还具有高信噪比、低背景干扰以及准确可靠的优点。/pp　　研究人员证实并比较了碳纳米管、石墨烯和碳量子点的亚器官生物分布。研究发现，碳纳米管和碳量子点在肾中主要分布在外部的实质区域。而在脾组织中，这三种碳纳米材料主要分布在脾的红质区域，还发现在边缘区中碳纳米管的浓度最高。定量结果表明，尺寸较大的未修饰碳纳米管和石墨烯主要富集在肺组织中，而碳量子点主要停留在内皮网状系统丰富的肝和脾中。此外，还意外地发现碳量子点在小鼠器官中的超长清除时间。最后，将该方法拓展到小鼠肿瘤组织中药物负载的碳纳米管成像以及二硫化钼二维纳米材料的组织成像研究。/pp　　这些重要的应用和发现，进一步表明该方法可以结合质谱成像和定量的优点，进行纳米材料与生物体系相互作用研究，并有望发展成为一种碳纳米材料乃至其它纳米材料生物分析的通用方法。论文发表后，Nature Nanotechnology 杂志专门邀请国际知名质谱学专家Richard W. Vachet撰文在同期的“新闻视角”专栏评论：“这种成像技术提供了一种强大的活体定量纳米材料的方法，一个特别让人激动的优势是该方法可拓展同时检测纳米材料及其附近的蛋白质或其他生物分子，将深层次揭示生物分子和材料的相互作用。无论如何，活体纳米材料的质谱成像研究将有一个光明的未来。”/pp　　a href="http://www.nature.com/nnano/journal/v10/n2/full/nnano.2014.282.html"论文链接/a/pp style="text-align: center "img title="W020150319401924220724.jpg" src="http://img1.17img.cn/17img/images/201512/noimg/0797cf49-646a-4e6a-8c55-eec276e5949f.jpg"//pp style="text-align: center "质谱成像揭示碳纳米材料的亚器官生物分布/p

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在2012年以前，汪福意研究员一直带领团队通过有机质谱，如电喷雾电离质谱(ESI-MS)、基质辅助激光解析电离质谱(MALDI-MS)等进行药物相互作用组学研究、抗肿瘤药物的研究和开发等工作。一次与生物学家偶然的讨论给汪福意带来了启发，他萌生了使用高空间分辨率的二次离子质谱成像进行化学生物学和分子生物学研究的念头。中科院化学所领导对于他的想法非常赞成，在中国科学院和国家自然科学基金委的大力支持下，该团队在2012年购置了一台飞行时间二次离子质谱(ToF-SIMS)仪，从此汪福意研究员和他的团队开始了生命科学领域SIMS成像新技术和新方法的研究工作。　　SIMS与其它质谱相比有什么特点?SIMS在哪些领域的应用中具有显著优势?汪福意团队用SIMS这个“庞然大物”在生命科学领域进行了哪些研究?国际上的SIMS相关领域有哪些前沿的创新?日前，仪器信息网编辑围绕二次离子质谱的应用，在中国科学院化学研究所采访了汪福意研究员。汪福意研究员离子源的发展把SIMS带到了生命科学门口　　二次离子质谱(Secondary ion mass spectroscopy，SIMS) 的原理是利用聚焦的一次离子束轰击样品表面，使样品中的化学物质溅射产生二次离子，通过质量分析器后进入检测器记录离子的荷/质比，获得样品表面化学成分的结构信息。配合对样品表面的扫描和溅射剥离，还可获得样品的二维/三维化学成像。SIMS能检测元素周期表中所有元素及其同位素，质量分辨率较高(对29Si的质量分辨率大于11000)，检测限达到ppm到ppb级。SIMS成像的横向分辨率小于100 纳米 基于溅射源的性能，纵向分辨率可达1 纳米。　　根据一次离子束运行方式和质量分析器的不同，SIMS又分为NanoSIMS和ToF-SIMS。NanoSIMS的质量分析器为单聚焦或双聚焦磁质量分析器，其一次离子束为单原子或双原子离子，如Cs+和O2+。聚焦的离子束以连续方式轰击样品表面，溅射产生低质量数的离子碎片。基于这些特点，NanoSIMS多用在天体化学、天体年代学、地质沉积学、地矿探测和材料科学，特别是半导体材料研究等领域。顾名思义，ToF-SIMS的质量分析器为飞行时间质量分析器，其一次离子束以脉冲方式轰击样品表面，电离能量较为温和，与NanoSIMS相比，产生的碎片离子具有较高的质量数。ToF-SIMS的一次离子束经历了长达半个世纪的发展，从早期的Ga+、Aun+ (n = 1 – 5), 到后来更易于聚焦的Bin+ (n = 1, 3), 再到现在的C60+、Arn+ (n 高达4000)等团簇离子。团簇离子源的诞生，使ToF-SIMS 离子化产生的离子的质荷比更高，甚至可获得大分子量物质的准分子离子。因而SIMS数据包含的结构信息更为丰富，这对复杂生物体系的研究具有非常重要意义。可以说，正是离子源的发展将SIMS带到了生命科学研究的门口。　　由日本京都大学教授Jiro Matsuo (松尾次郎)发明的氩气团簇离子源是SIMS技术领域一个里程碑式的事件。氩离子团簇包含上千个氩原子，其离子半径可以通过增加或减少亚原子数目进行调控，最多可达4000个氩原子。氩团簇离子源既可作为溅射源用于生物样品如细胞和生物组织的溅射剥离，也可作为分析源进行生物样品的表面分析。因而，配备氩团簇离子源的ToF-SIMS在生命科学研究领域得到越来愈多的青睐。　　随着一次离子源团簇离子的直径变大，SIMS成像的空间分辨率也会相应降低。对此，汪福意说：“应用SIMS成像进行生物研究的时候，找到离子碎片大小和空间分辨率的平衡非常重要，也就是说在获得质量数较大的、结构信息丰富的碎片离子的前提下尽量保证质谱成像的空间分辨率。”　　在团簇离子源发明之前，SIMS在生命科学领域的应用受到限制，因为强调生物大分子结构解析的生物学研究无法从SIMS产生的小碎片离子中得到足够有用的信息。在上个世纪90年代，开始有人尝试基于SIMS在同位素质谱研究中的优势，从生物代谢的角度去了解生物合成过程。汪福意提到：“在这方面，哈佛大学医学院有一支有名的研究团队，他们自己搭建SIMS装置，研究的重点就是利用SIMS成像探索生物合成和生物代谢过程，如DNA的合成、复制与转录。这种研究不是关注高质量数的离子碎片，只需要获得N-15和C-13等同位素标记的碱基碎片在细胞核内的分布信息，就可以分析研究由化学刺激或抑制作用导致的生化过程。”该研究组利用SIMS在细胞生物学前沿领域的研究中取得了很多高影响力的研究成果，对SIMS在生命科学研究领域的应用起到了极大的促进作用。“强强联手”，SIMS与显微技术共缔超高分辨细胞成像　　作为传统意义上的无机质谱，SIMS与有机质谱都可以应用于生物组织成像研究。“能够用于组织成像的质谱技术有不少，但并没有哪类技术能被取代。利用MALDI-MS、DESI-MS等有机质谱技术进行生物组织成像分析比SIMS更快捷和简单，而SIMS在空间分辨率上的优势是其它质谱成像技术无法超越的。”在介绍不同质谱技术在生物组织成像中的应用和区别时，汪福意说：“SIMS不擅长分析生物大分子，如果想进行多肽、蛋白质或大DNA片段分析，有机质谱是更好的选择。SIMS的空间分辨率很高，即使是用氩团簇离子源也能达到微米、甚至亚微米级的空间分辨率，能够进行单细胞或亚细胞器的成像分析。仪器厂商都在提高质谱成像空间分辨率方面下了功夫，但到目前为止还是SIMS成像的空间分辨能力更有优势。”　　在研究金属抗肿瘤候选药物细胞摄入和分布时，SIMS成像可以通过特征生物碎片，如磷脂碎片和DNA脱氧核糖碎片指示亚细胞器的位置，进而确定金属药物在细胞中的定位和分布。但是，在这些特征生物碎片离子的信号较弱或其指代的生物信息并不唯一时，仅仅基于SIMS离子信号的药物亚细胞器定位可能出现误差。在这种情况下，结合亚细胞器荧光染色的光学显微镜成像可以弥补SIMS信号低，不能准确定位的劣势。常与SIMS结合使用的光学显微镜有激光共聚焦显微镜和超高分辨率的受激辐射耗尽(Stimulated Emission Depletion，STED)显微镜技术。二者的区别在于空间分辨率：激光共聚焦显微镜的空间分辨率在亚微米级，STED荧光显微镜分辨率可以达到30纳米。　　通过这种光学显微镜成像与SIMS化学成像相结合的方法，汪福意团队发现他们自主研发的一种有机金属钌抗肿瘤化合物可同时定位在细胞膜和细胞核上，证实了他们在分子水平上的研究结果，即该化合物可以同时作用于细胞膜上的受体激酶和细胞核内的DNA，具有潜在的双靶向特性。　　利用SIMS与光学显微镜成像的融合，在完成金属抗肿瘤化合物在细胞中的分布研究之后，团队又进行了金属药物损伤DNA在细胞内与蛋白质相互识别、相互作用的机理研究。　　“我们用顺铂等金属抗肿瘤药物中的金属离子指示药物损伤的DNA，用光学显微镜来定位抗体染色或融合荧光蛋白定位DNA结合蛋白。如果光学成像信号与SIMS化学成像信号完全重叠的话，说明它们在细胞水平能相互识别和相互作用。”汪福意表示，这个研究工作能够证实从分子水平研究获得的药物分子作用机制的猜想，“很多人在体外生理模拟环境中做这类研究，但细胞水平上药物损伤DNA与蛋白质相互识别和相互作用的研究还没有文献报道。”目前该工作进展顺利，团队还将继续研究DNA结合蛋白与药物损伤DNA的相互识别可能导致的细胞凋亡等生物过程。　　在用SIMS成像与光学显微镜成像联用，研究细胞内和细胞间生物分子相互识别时，必然需要先后使用两类仪器寻找、定位样品板上微小区域内的同一个或几个单细胞。而在1平方厘米甚至更大面积的样品板上准确定位同一个微米级的细胞，是个不小的技术难题。为了解决这一制约研究进展的技术问题，汪福意团队在硅片或玻璃样品板上以光刻方式刻写上200微米的方形网格，并给每个格子一个标号，制备了一种简单、实用的可寻址样品板。这样对于相同网格内单个细胞的成像数据进行叠加处理就变得简便易行。“通过光刻网格定位单细胞仅是一个很小的技术改造，但确实给我们的研究带来很多方便。”汪福意介绍到。(图)ToF-SIMS与共聚焦激光扫描显微镜(CLSM)成像联用时的可寻址细胞定位借力微流控技术实现液相反应体系的SIMS实时原位分析　　SIMS是基于高真空的分析技术，分析室内真空度极高，无法分析液态样品，生物样品一般都是采取冷冻干燥或树脂包埋等方式处理后再进行SIMS分析。在2010年前，没有人尝试过用SIMS分析液体样品，直到美国太平洋西北国家实验室的两位华人科学家朱梓华(Zhu Zihua)和于晓英(Yu Xiaoying) 开始研究真空兼容的微流控技术和装置。　　汪福意从2013年初开始与两位科学家合作，进行基于微流控技术的液相SIMS技术研究。其研发技术的核心是真空兼容微流控装置，在留有微通道的聚合物基底上嵌入100纳米厚度的氮化硅薄膜，两端连接上微流控管道，通过一次离子束的轰击可在薄膜上打出2微米的小孔。由于小孔直径很小，即使在高真空中，液体的表面张力也能将微流控池内的液体限制在小孔内。这时的小孔内液面即为分析表面，用一次离子束轰击液面溅射出带电离子，即可进行反应池内化学反应的原位实时分析。　　由于液体表面可以实时更新，所以该装置可以测定瞬时反应中间体。在氮化硅薄膜上镀上一层金属电极，在反应池内嵌入对电极和参比电极，即可构成三电极电化学反应系统，加上电压之后，可进行电化学氧化还原反应过程的原位实时检测。对于液相SIMS分析技术，汪福意评价说：“这样的分析对研究化学和生物反应很有帮助，能让我们更深入地了解化学、生物反应过程。实时和原位分析的优势是能够捕捉到一些转瞬即逝的中间产物。” 据了解，国内外都有不少科学家致力于用电喷雾电离(ESI)和解析电喷雾电离(DESI)等质谱技术进行反应中间体研究，而用SIMS进行(电)化学反应过程和中间体研究的团队相对较少。汪福意团队还将利用此装置开展电池的充放电反应和均相或液相催化反应研究。　　SIMS研究固体样品，无论是矿物质、材料还是生物质冻干切片都是分析其最终状态，而液相SIMS技术让研究活细胞的生物化学过程，如神经递质的释放等成为可能。增进交流与学科交叉，铺就SIMS发展之路　　凭借超高的空间分辨率，发挥在药物及代谢物成像研究和生物反应中间产物分析中的优势，SIMS理应在生物研究领域大有作为。然而，国内用于研究的SIMS仪器数量仍然不多，包括地学和材料分析在内也仅有二十多台。据汪福意分析，目前ToF-SIMS的价格在800万左右，NanoSIMS的价格更高，价格昂贵是限制其广泛应用的主要因素。另外，SIMS仪器维护较为复杂，维护费用高，样品制备等过程对技术要求也比较高，也是制约SIMS广泛应用的因素。　　汪福意对今后SIMS的应用发展并不担忧，他说：“国家在仪器研发和应用研究方面的投入越来越大，相信以后会有更多的实验室引进SIMS仪器。” 在十二五国家重大科研仪器研制项目中，有两个项目涉及二次离子质谱，分别为“高分辨多功能化学成像系统”和“同位素地质学专用TOFSIMS科学仪器”。汪福意参加了中科院化学所万立骏院士领衔的 “高分辨多功能化学成像系统”的研究，负责SIMS和高分辨光学显微镜技术联用成像子系统的研究工作 北京离子探针中心刘敦一研究员领导的 “同位素地质学专用TOFSIMS科学仪器”项目主要研制和开发用于高精度同位素丰度分析的TOFSIMS新技术。　　我国在二次离子质谱在地球科学领域的应用研究与国际上同类研究的水平相当，在一些领域甚至处于国际领先水平。“但是在生命科学领域的应用研究与国际同行相比仍然有较大的差距，推进SIMS在生命科学研究领域的应用需要国内同行共同努力。”汪福意和其他二次离子质谱领域的专家们在不断加强与国际SIMS应用研究同行的联系与交流。他们把每两年一届的国际二次离子质谱大会看作一个让国内研究学者直接接触国际前沿SIMS技术的绝佳平台，在中国物理学会质谱分会等组织的支持下，中国二次离子质谱研究的专家学者们也一直致力于申请该会议的主办权。采访编辑：郭浩楠　　后记：今年10月“第六届中国二次离子质谱会议”将在大连举办。汪福意研究员是此会议学术委员会的共同主席，他与其他SIMS领域的科学家们共同邀请到一些国际SIMS专家来介绍他们的前沿技术和最新研究成果，与国内研究者们共同探讨SIMS技术及应用。正在或有意应用SIMS技术进行科学研究的科学家们希望通过会议或其他各种形式与国内外同行交流、沟通，寻求与其它学科的交叉合作。　　生命科学领域的科学家可能并不完全了解SIMS技术，也不太清楚SIMS技术能解决生命科学研究中的哪些具体问题 而SIMS分析的研究者也可能不太了解生命科学的研究焦点，彼此存在“背靠背”的窘境。希望更多的科学家能够了解SIMS技术，实现多领域跨学科合作以解决更多生命科学难题。附件：汪福意研究员简历　　学习经历　　1999年6月 武汉大学化学系毕业，获理学博士学位　　1991年6月 华中师范大学化学系毕业，获理学硕士学位　　1983年7月 华中师范大学化学系毕业，获理学学士学位　　工作经历　　2007 – 至今 中国科学院化学研究所“百人计划” 研究员、课题组长、博士生导师、北京质谱中心主任　　2002 – 2007 英国爱丁堡大学化学系　英国研究基金会(RCUK) Research Fellow　　2000 – 2002 英国爱丁堡大学化学系　英国皇家学会皇家奖学金Research Fellow　　1997 – 1999 华中师范大学分析测试中心　副教授，副主任　　1991 – 1997 华中师范大学分析测试中心　讲师，无机分析部主管　　1983 – 1988 湖北咸宁师范高等专科学校　助教，讲师　　学术任职　　中国物理学会质谱分会常务理事、有机质谱专业委员会委员 (2008.9 – 2012.8)，生物质谱专业委员会副主任委员(2012.8 –)　　中国生物化学与分子生物学学会蛋白质组专业委员会委员 (2011.4 –)　　美国化学会会员　　中国化学会会员　　国际生物无机化学学会会员

『编者加注：飞行时间(Time of Flight, TOF)质谱仪的原理：由离子源产生的离子经加速后进入无场漂移管，以恒定的速度飞向离子接收器；离子到达接收器所用的飞行时间和离子的质荷比(m/z)相关；通过测量各种离子到达飞行管的飞行时间，就可以得到离子的m/z值。飞行时间质谱仪具有可检测分子量范围大、扫描速度快、仪器结构简单等优点。』 　　第一次见到周振博士是2008年9月26日在嘉兴召开的第六届分析仪器发展与创新论坛暨第一届中国科学仪器南湖论坛上，他在“国产质谱研发与产业化”的会议上做了题为“飞行时间质谱的研制”的报告，给与会者留下了深刻的印象。　　周振博士从事质谱仪器的研究十几年，目前担任上海大学研究员。在德国吉森大学读物理学博士期间，得到了无网反射飞行时间检测器发明人H. Wollnik教授和垂直引入式飞行时间检测器发明人A. Dodonov教授的指导，并于2000年成功研制了分辨率达20000的高分辨垂直引入式飞行时间质谱仪，技术指标为当时国际同类仪器的最高水平。2000年开始，周振博士往返于欧美与中国，与志同道合的朋友一起，希望把这一技术在中国实现产业化。　　　　上海大学环境与化学工程学院周振研究员　　2004年周振博士全职回国，创办了广州禾信分析仪器有限公司，开展飞行时间质谱仪的开发和产业化工作，同时被聘为中科院广州地球化学研究所的研究员，潜心于飞行时间质谱分析器的研究，2006年研制成功国内首台分辨率达10000的大气压基体辅助激光解析离子源高分辨飞行时间质谱仪，获得了2008年度广东省科学技术一等奖 2007年完成小型化的分辨率达2000的飞行时间质谱分析器 取得了3项国家发明专利。现主持国家863项目、广东省科技攻关重点项目和粤港关键领域重点突破项目等。　　Instrument：周老师，您好!非常感谢您接受仪器信息网的采访。据了解，您在质谱仪相关技术方面做了很多工作，涉及离子源、真空接口、以及质谱整机的系统化等，请您给介绍一下相关情况。　　周振研究员：从1991年我就已经开始从事质谱仪方面的研究了，硕士毕业论文做的是电子轰击源扇形磁式质谱仪的研究，博士毕业论文是做辉光放电飞行时间质谱仪器和电喷雾飞行时间质谱仪器的研究，一直以来都是在做整机工作。　　质谱的关键部件是离子源和质量分析器 在我所做的工作中，涉及扇形磁式质谱仪、飞行时间质谱仪、Penning(超导)离子阱等质量分析器，研制过辉光放电离子源(GD)、电子轰击源(EI)、电喷雾(ESI)、大气压基体辅助激光解析离子源(APMALDI)、气溶胶电离(A-TOFMS)等离子源，当然还有与质谱相关的四极杆真空接口等重要电子离子光学部件。　　目前，我主要的研究方向是“垂直引入式飞行时间质谱分析器的理论和实践”，同俄罗斯质谱研发科学家一直保持着紧密的合作关系。这里要强调的一点是我们目前只专心做飞行时间质谱仪及其相关设备 科学仪器研发是多学科的高度集成，尤其是质谱仪器，它的一个离子源、一个质量检测器、甚至一个零部件就够一个人钻研一辈子，希望我们尽快能把这个分析器做好，做精。　　Instrument：请您介绍一下2001-2004年期间您在德国重离子加速中心和美国阿岗国家实验室所做的一些工作。　　周振研究员：我在这两个实验室的主要工作包括：射频四极杆离子传输器和分子离子反应器、高分辨飞行时间质谱分析器、Canadian Penning Trap(CPT)等。　　　　周振研究员与俄罗斯科学家垂直引入式飞行时间检测器发明人A. Dodonov教授一起在吉森大学调试仪器　　研制多台高分辨飞行时间质谱仪，用于德国重离子加速中心、俄罗斯科学院和美国橡树岭国家实验室等单位 参与了在天体物理中具有重大意义的64Ge、68Se、108Sb、22Mg等同位素的质量精确测量(世界首次的质量直接测量) 参与研制了一种新型四极杆分子离子反应器，可用于蛋白质，多肽的氨基酸序列测试 与美国橡树岭国家实验室合作制成首个负离子冷却装置，此装置可以将高达40keV能量的负离子束相空间减少10倍以上，以提高离子传输效率。　　　　在美国Argonne国家实验室庆贺CPT小组在国际上第一次完成22Mg精确质量测量　　科学研究的确需要很好的配套服务，像德国吉森大学物理研究所这样的科研机构，有很强的电子和机械队伍，有好的想法很容易付诸实施，我们在这方面落后的太多了。　　Instrument：请您谈谈飞行时间质谱在质谱家族中的地位及其发展前景?与四级杆质谱相比，飞行时间质谱有哪些自己的特点?　　周振研究员：飞行时间(TOF)和四级杆(Q)都是非常重要的质量分析器。第一台飞行时间质谱仪的发明要早于四级杆质谱仪。但由于当时基础技术不过关，比如快电子和大面积的离子探测器技术等，导致飞行时间质谱的总体性能指标一直停留在一个很低的水平，而四极杆一出现就达到了一个较高的水平，所以目前四级杆用的比较多有一定的历史原因。　　近些年来，随着技术的不断发展，TOF有了较大的技术进步和市场增长。特别是当涉及高检测速度和大分子量、高精度方面的测定，首选是TOF。当然，四极杆技术进步也很快，其分辨率和质量上限都在提高。比如串级四极杆定量能力强、检测限很好。串级四极杆一般由三个四极杆相串连，各个四极杆起不同的作用，比如过滤噪声、产生子离子等功能。串级四极杆是实验室仪器，十分娇贵、复杂，对操作人员素质要求较高，而且价格都在200万元以上。　　与普通单极四极杆相比，TOF在定量、检测限方面基本相当， TOF在一些行业应用领域，如一般的气体检测需求，已经完全能够达到要求。如果从国产化的角度看，实现核心技术完全国产化，价格便宜，维护方便，将更易于普及。针对在工业质谱领域的应用，我根据自己的理解，把Q与TOF的性能指标和生产难度大概作一下对比，如表1和表2所示：　　表1 飞行时间(TOF)和四级杆(Q)检测器主要技术指标比较　　表2 飞行时间(TOF)和四级杆(Q)检测器生产难度比较　　Instrument：目前，飞行时间质谱的具体应用领域有哪些?您所研制的飞行时间质谱的应用定位方面又是如何规划的?　　周振研究员：飞行时间质谱仪器主要有三种特殊应用。利用其大质量上限，可以做大分子的检测，如与MALDI相连 利用其高质量检测精度，如Q-Star这一类型的仪器是做分子式判定的最好工具之一 利用其快速特点，如作为高效毛细管电泳，全二维气相色谱的检测器。其他领域的应用TOF与Q相似，但还没有Q广。　　目前我们做的仪器还不能与国外进口仪器竞争，因此主要是定位在中低端应用客户，比如工业应用。我们拟先完成气体实时在线监测仪的产业化，应用于环保和工业领域，获得一定经验后再做气相色谱的检测器，最后再考虑与MALDI、ESI等离子源联用，做高端应用的质谱仪器。　　另外，在防恐、军事等方面的应用将是一个重点，由于进口的限制问题，只能靠自主研发，希望我们也能在这方面为国家做些贡献。　　Instrument：请谈谈广州禾信分析仪器有限公司的成立背景、以及目前发展情况?　　周振研究员：质谱仪的应用范围非常广，涉及食品、环境、人类健康、药物、国家安全、和其他与分析测试相关的领域，而我们国家的中高端质谱完全依赖进口。我们掌握了TOF的核心技术，在这样的形势与背景下，我们的目的非常明确：质谱仪器，非做不可 并且根据自身的优势，目前只做飞行时间质谱仪器，并一定要把它做好。　　广州禾信分析仪器有限公司成立至今，投入了大量的研发经费，承担了国家、广东省、广州市、广州开发区的一些重大科研项目。近期即将获得一些风险投资，这将为公司的发展增添更强大的动力。公司的定位是飞行时间质谱分析器及相关技术开发和生产的专业公司，目前有研发人员15人，配合生产的人员10多人。　　　　广州禾信分析仪器有限公司去踏青　　目前，已完成EITOF500型TOF分析器产品样机、2000 ESI/TOFMS实验室样机(小型化)、手提式飞行时间质谱分析器等的研发。其中EITOF分析仪正在北京钢铁研究总院进行测试，将用于冶金行业的气体在线分析。这些质谱仪器拥有完全自主知识产权，已申请多项专利。　　　EITOF500型TOF分析器产品样机参加广东省产学研展　　在市场方面，公司目前的定位是针对专业市场、中低端用户做市场，不与国际成熟产品竞争，尽量不与国内其他同行竞争。计划用1年的时间，实现产品投放市场；几年后达到批量销售的目标 同时与相关同行广泛合作，实现共赢。　　Instrument：您在回国创业过程中所面临的最大的困难是什么?　　周振研究员：资金缺乏是我们所面临的最大问题，前面也提到过，很多投资企业或投资人根本就不知道质谱为何物。另外，作为一个新的企业，从国家层面上申请经费也有一定困难。相关专家曾经到我们公司来调研，认为有研制大型仪器的条件和经验，因此得到了广东省政府的支持。现在我们只能埋头苦干，要用事实来证明我们是有能力做成这件事情的。　　在人员方面面临的问题也很大，尤其是目前国内能从事质谱研究的专业人才奇缺，完全要靠自己培养。在仪器设计和精加工方面，能满足要求的人员也非常缺乏。国内基础工业相对落后，导致在电子、机械零配件选用方面还不能完全满足设计要求，需要花大量的时间做筛选工作。相关人员还没有深刻意识到精密分析仪器的生产制造其质量控制的重要性，这方面的工作，不仅仅是靠钱就能解决的，需要花时间进行团队培养。　　比如，虽然我曾在实验室成功研制出了20000以上高分辨率的飞行时间检测器，但是我们目前主推样机的分辨率定位是2000。其主要原因，一方面高性能的TOFMS需要的成本更高，产业化过程中要投入大量的资金，我们还不具备与国际高端仪器面对面竞争的实力 另一方面我们所定位的专业市场，对性能指标的要求不是很高，而高端的产品还有待其他条件的进一步成熟。　　飞行时间质谱仪器属于大型仪器，技术上的高端仪器，涉及多方面的理论、专业技术以及复杂的工艺细节等，需要丰富的整机研制经验，只能说我选择了一个做高难度产品的道路。我想质谱仪的技术含量高应该是我们国家一直没有实现有冲击力产品的一个主要原因。　　Instrument：请谈谈国内分析仪器企业如何才能与跨国公司同台竞争?　　周振研究员：国内少数分析仪器企业做的不错，但是更多的企业首先面临的问题是如何生存。在我们目前还很弱小的情况下，想成为能生产具有自主知识产权产品的企业，只能踏踏实实一步一步地走，认认真真一个一个地出每一个产品，深入研究相关行业需求，或直接走专用仪器的路线，避免与跨国公司的直接竞争。　　另外，国家对分析仪器企业的要求最好与其他行业区别对待。比如科技创新方面，分析仪器企业属于高科技企业，就我们现在的水平，大部分的仪器能够消化吸收国外先进技术就算是很好了，慎提世界首创、国际一流等指标。我个人认为我们目前即使有什么创新，可能也只是在枝节上的，因为在质谱领域，大的革新几乎都是可以获得诺贝尔奖的。不能盲目冒进，只能一点点攻关。国家在研发、采购政策能方面加以支持也很重要，因为我们与国外公司相比太弱小了，竞争管理机制也不完善。　　当然，在总体上，我们是乐观的，我们面对的市场很大。“千人千山千担柴”，一个人不可能把所有的事情都做完，也不要担心别人可能在做同样的事，发展好自己的团队最重要。　　Instrument：对我国仪器研发人才的培养您有什么建议?　　周振研究员：首先，要大力培养仪器人才。我们国家的科学仪器要想得到更好的发展，系统地培养科学仪器研发人才至关重要，而且我们现在比西方其他国家已经晚了很多年了。早在80年代，天津大学和厦门大学就已经建立起了分析仪器专业，由于种种原因现在都已经不一样了。我想尽自己的能力，从质谱仪器入手，着手进行分析仪器后备人才的培养工作。　　我们正与上海大学一起建立紧密的产学研用合作关系，以上海大学作为新技术、新应用的研发平台，为解决国民经济中的重大问题提供理论和技术基础，培养专业人才。如果进一步能在上海大学重新开启分析仪器学科，那么意义更加重大，具体事宜正在筹划之中。　　其次，作为一个企业要千方百计地吸引并留住人才。我们辛辛苦苦培养的优秀人才学成之后到外企工作去了，有关部门也早已意识到这个问题。希望能够采取灵活的措施，提供宽松的科研环境，鼓励这些优秀的人才回国创业。　　　　周振研究员的研发团队召开技术研讨会　　采访即将结束时，周振研究员向我们表示，要特别感谢傅家谟院士。当年参加广州留学生交流会的初次见面，傅家谟院士就给予他足够的信任与厚望，“两天内就决定了一个大型仪器的开发”，直接促成了广东省第一台飞行时间质谱仪器的研制成功，“也使我义无反顾地回国创业。同时也十分感谢863、广东省科技厅和广州市科技局开放、创新的态度”。　　采访手记　　质谱仪已经深入地渗透到了各行各业，成为保障人类健康、促进环境安全，以及探索未知世界不可或缺的工具，其重要性已得到了广泛认同。但我国的质谱仪一直存在核心技术不足、“空心化”现象，国内逐年扩大的质谱仪市场一直被国外公司垄断。面对我国经济、社会发展的需求，迫切需要研发具有自主知识产权的质谱仪器。　　在与周振研究员交谈中，给笔者印象最深的是“执著、专注”，对飞行时间质谱研发工作的无比热情，十几年如一日、专心做这一件事情，就是为了心中那份梦想：“做中国的飞行时间质谱仪”。我们衷心期待周振研究员能够实现自己的梦想，为我国的国产质谱事业贡献力量。　　采访编辑：刘向东　　附录：周振研究员简介.doc

有机质谱分析基于不同质量数的带电离子在电场或磁场中的不同运动行为的原理进行定性或定量分析，具有灵敏度高、样品用量少、分析速度快、可同时进行多组分分析等优点，近年来在我国发展很快，广泛应用于食品安全、环境保护、化学化工、制药、生命科学、材料科学等各个领域，成为一种非常重要的定性定量分析方法。质谱的定性分析是基于对质谱谱图的解析实现的，但由于有机化合物种类繁多，繁杂的裂解规律不容易记忆，又缺乏解析的思路和方法，很多质谱分析人员在拿到谱图后常感觉到无从下手。 为适应广大分析技术工作者的需求，我们将与仪器信息网合作于2014年7月22日-25日在北京举办有机质谱谱图解析专题培训班，欢迎有志提高有机质谱谱图解析水平的分析人员来参加。培训日期：2014年7月22日-25日培训地点：北京 外国专家大厦培训日程：主要课程及讲师授课时间及主要内容有机质谱解析基础&mdash &mdash 王光辉7月22日-23日全天①基础知识（原子中电子的排布；奇电子离子与偶电子离子；氮规则；环加双键值；分子离子的识别；同位素峰；单分子反应）②离子丰度（质荷比与离子丰度；影响碎片离子丰度的基本因素）③离子碎裂的基本机理（电荷及游离基定域的概念；离子碎裂的类型）④由质谱图推测分子结构常见有机物质谱解析7月24日全天常见有机物质谱解析（碳氢化合物、醇、醚、醛、酸、酯、胺、卤代物、硝基化合物）质谱解析小结&mdash &mdash 苏焕华7月25日全天①质谱解析方法小结（各类化合物的质谱特征，质谱推导结构的基本方法）②质谱解析练习题 & 答疑专家介绍：王光辉 中国科学院化学研究所质谱中心研究员，中国最早从事质谱研究的专家之一，曾参与国内多项质谱仪器的研发工作，有丰富的理论知识、实践经验和培训教学经验。代表著作： 《有机质谱解析》； 苏焕华 北京石油化工科学研究院高级工程师,70年代初开始有机质谱应用研究，曾参与国内质谱仪器的研发工作，组织过多种质谱应用技术培训，有丰富的教学经验。著作：《色谱-质谱联用技术及应用》； 其他课程：2014年7月29-31日 液质联用（LC-MS）应用技术培训班（医药）2014年10月21-23日 液质联用（LC-MS）应用技术培训班（食品/环境）报名方式：电话：010-51654077-8123 15801554077 安老师Email：job@instrument.com.cn报名地址：http://www.instrument.com.cn/training/train_sign.asp?TRI_No=101113

广州禾信康源医疗科技有限公司（以下简称“禾信康源”）在全面掌握核心技术和先进制造工艺下，历时5年，完全自主、正向研发的一款基于基质辅助激光解吸电离法的质谱检测系统--全自动微生物质谱检测系统（CMI-1600）近日获广东省药品监督管理局颁发的医疗器械注册证（注册证编号：粤械注准 20202220695）。全自动微生物质谱检测系统（CMI-1600）全自动微生物质谱检测系统（CMI-1600）应用于临床细菌等微生物的快速鉴定分析，主要原理是利用已知菌种建立数据库，通过检测获得微生物的蛋白质图谱。由于不同菌种核糖体蛋白（2～20k Da）大小有差异，将所得的谱图与数据库中的微生物参考图谱比对，从而实现细菌等微生物的快速鉴定和分型。相比于表型鉴定、生理生化法、化学发光法等传统微生物鉴定技术，质谱鉴定在鉴定速度、鉴定准确率、技术成本、操作便捷等各方面都具有明显优势，是微生物检验技术史上一次里程碑式的革新。应用领域1.临床微生物鉴定2.疾病预防控制中心病原微生物鉴定3.食药监局微生物污染检测4.科研院所微生物研究5.科研院所微生物研究6.其他微生物鉴定领域技术原理质谱分析技术的基本原理是使样品分子离子化，具有不同质荷比（M/Z）的离子经质量分析器通过测定得到该样品的分子量。硬件系统▲一体化免清洗离子源，集成独创的微小角度激光入射，有效提高灵敏度▲智能化、高抽速真空泵系统，进靶即可采样，无需等待▲超高频、长寿命固体激光器，寿命优于传统氮气激光器，使得样品分析速度更快，终身免维护▲专利性双脉冲延时引出技术，提升全质量范围分辨率▲高稳定性信号采集系统，极大提升了仪器的重复性▲模块化设计，内置前级泵，整机结构更加紧凑，维护更加简单软件系统▲拥有自主知识产权的自动化控制采集软件，全过程智能化监控仪器状态，可自由切换多个数据库▲提供专业的菌种中文名称，无需另外翻译，国内客户使用更便捷▲多台云服务器同时执行鉴定，全面提升鉴定效率，可及时完成软件升级与数据库更新▲专业便捷的离线分析软件，满足各类用户数据分析需求数据库▲源于中国疾控中心（CDC）多年研究积累，品质保证，包含3500余种、60000余菌株谱图，满足各应用领域微生物检测需求▲数据库存于云服务器，可随时更新，客户也可根据自身需求建立自己的专属数据库产品研发历程2014年7月：微生物鉴定质谱仪项目启动2015年2月：开展系统搭建及测试2015年9月：采集第一张微生物鉴定质谱仪谱图2017年10月：全自动微生物质谱检测系统（CMI-1600）首次亮相......产品不断升级中2019年5月：通过注册检验报告2020年5月：获批医疗器械注册证自主创新，20余项产品专利 “十年磨一剑”，熬过了漫长的研发期，也赶上了《“十三五”医疗器械科技创新专项规划》将质谱技术作为科技创新重点的好时期，一家国产高端医疗质谱企业就要崛起了。 关于禾信康源禾信康源系广州禾信仪器股份有限公司控股子公司，专注于高端医疗质谱仪器的研发、制造、销售及服务。秉承“锲而不舍，开拓创新，打造健康之源”的宗旨，在微生物鉴定、基因检测、药物分析等新业务领域，为用户提供全面领先的临床质谱综合解决方案。

pbr/ 　　他们在质谱分析领域兢兢业业，掌握最前沿的应用技术，具有丰富理论知识和实践经验，我们都应向他们学习讨教。他们的在学术上的深度、钻研的态度值得我们追仿。br/br/br/王光辉br/　　中国科学院化学研究所质谱中心研究员，中国最早从事质谱研究的专家之一，参与了国内多项质谱仪器的研发工作，有丰富的理论知识、实践经验和培训教学经验。代表著作： 《有机质谱解析》br/br/br/br/苏焕华br/　　北京石油化工科学研究院高级工程师,70年代初开始有机质谱应用研究，参与了国内质谱仪器的研发工作，组织过多种质谱应用技术培训，有丰富的教学经验。代表著作：《色谱-质谱联用技术及应用》br/br/br/br/李重九br/　　中国农业大学理学院应用化学系教授，农残分析领域著名质谱专家，在大学主讲色谱、质谱等仪器分析课程。代表著作：《有机质谱应用：在环境、农业和法庭科学中的应用》br/br/br/　　本月，大家有机会跟这三位资深的专家学者面对面，探寻质谱在分析领域有何最新进展，快速提升自己现有谱图解析水平，从掌握到精通...br/br/br/br/第15期有机质谱谱图解析应用技术培训班即将开始~br/br/ br/会议安排br/br/　　会议时间：2016-11-29至2016-12-2（4天）会议地点：北京外国专家大厦（华严北里8号院外国专家大厦（北四环））适用对象： 使用有机质谱联用仪进行常规检测、科研或研发的技术人员。br/br/ br/您能学到什么br/br/　　1、本课程将有机质谱繁杂的裂解规律归纳提炼为简要、易学、易记的六大裂解类型br/br/　　2、课程将讲解如何使用专属应用软件或手工计算的方式，计算未知物的元素组成br/br/　　3、本课程将介绍若干免费网站，进一步查找特定元素组成可能的对应结构br/br/　　4、本课程将以实例讲解偶电子离子的裂解规律，应用于ESI源(CID谱)br/br/　　5、本课程将讲解合理的中性碎片及氮规则等谱图解析中的核心原理，以识别分子离子峰br/br/　　除此之外，你不懂的或者工作当中遇到的问题都可以带到课堂上来，授课专家会为您一一解答指导！br/br/br/课程内容br/br/　　一、谱图解析基础知识1、原子中电子的排布2、奇电子离子与偶电子离子3、氮规则4、环加双键值5、同位素峰6、单分子反应br/br/　　二、离子的丰度1、质荷比与离子丰度包含的结构信息2、影响碎片离子丰度的基本因素br/br/　　三、离子碎裂的基本机理1、断裂2、环的开裂3、重排反应4、置换反应5、消除反应br/br/　　四、常见有机化合物的质谱图特征1、碳氢化合物2、醇、酮、醛、酸、酯、醚3、胺类、酰胺类, 氨基酸,硝基化合物,腈基化合物4、卤代物5、多官能团化合物br/br/　　五、由质谱图推测分子结构1、基本方法及思路2、实例练习br/br/　　六、NIST谱图库检索实用技术1、NIST谱图库简介2、NIST谱图库主要功能3、NIST谱图库检索实例注：学员可自带原始数据采集文件，讲师可采用学员的文件作为案例进行分析）br/br/br/报名咨询br/br/　　联系人：李老师 座机：010-51654077-8119 电话：15910410867邮箱：a href="mailto:liru@instrument.com.cn"liru@instrument.com.cn/a/p

岛津制作所(SSI)宣布发布新型高分辨气相色谱质谱联用仪GCMS-QP2020。该仪器的创新之处在于配备了专用多功能离子源、专利高速扫描控制和新超快分子涡轮泵。集这些创新点与综合数据库、多功能样品进样装置于一体的整体系统能够为环境、食品和法医等领域的实验室提供卓越的仪器性能和量身定做的配置需求。　　GCMS-QP2020的质谱配备的新型大容量分子涡轮泵能实现更高效的抽真空功能。这一特点显著提升氦气、氢气、甚至是氮气作为载气时的仪器性能。泵的微分排气系统能在使用任何载气时实现分别排空离子源和四极杆系统以达到最佳仪器条件。　　专利离子源技术使得GCMS-QP2020获得了稳定的高灵敏度分析能力。此技术为离子产生提供了稳定的空间，防止离子源交互带来的污染，并能够在不卸真空的情况下实现离子源模式切换。操作人员可在不浪费卸真空和换源时间的情况下做快速化学源分析(Quick-CI)。Quick-CI 功能使操作者在使用EI源时可通过引入试剂气体找到分子离子。另外，智能SIM(选择离子监测)功能可自动生成高灵敏度的多组分交互SIM分析程序。　　“此系统的创新为研究者们带来了更多方便。在智能SIM功能提高了灵敏度的同时，Quick-CI给操作者带来了更长的运行时间。” 岛津制作所市场副总裁Terry Adams说。“系统不仅具有智能SIM、节能模式等特点，还结合有能配合各类载气的强劲新型分子涡轮泵、卓越的系统稳定性。用户可以通过使用此系统有效的节省资金并提高实验室效率。”　　改进后的GCMS解决方案软件为GCMS-QP2020提供了更加直观的操控系统。专业并可供选择的数据库能够为大多数的色谱柱提供附加的保留指数。这些保留指数能够支持高精度的定性分析、定量方法开发和筛查。用户可根据需要选择进样设备来满足特定的分析需求。　　编译：郭浩楠

p　　金属有机复合物、自组装超分子化合物、短链双链DNA等，在食品、药物、蛋白质分析等领域都具有极其重要的作用，但是由于这些化合物“热不稳定”，一直是质谱检测的难题，进口仪器也无能为力。/pp　　近日，由广州禾信仪器股份有限公司独立研制开发的具有完全自主知识产权的金属有机复合物高分辨飞行时间质谱仪MOC-TOFMS悄然上市，快速打破行业的寂静。/pp style="text-align: center "img src="http://img1.17img.cn/17img/images/201712/insimg/58303cb5-664f-4984-992b-09fbe716dd98.jpg" title="001.jpg"//ppspan style="color: rgb(0, 112, 192) "strong　　工作原理/strong/span/pp　　液体样品经过电喷雾离子源电离产生离子，在电场牵引下通过低压分子离子反应器MIR，随后离子在射频四极杆RFQ里进一步碰撞冷却聚焦，再经直流四极杆DCQ及离子光学透镜LENS调制后，由高分辨飞行时间质量分析器进行检测分析。/pp　　整套系统采用专利大气压接口，可以同时控制离子束能量分散和离子束与背景气体碰撞能量的大小，是目前全球少数的极柔和离子传输器之一。该技术与垂直引入反射式飞行时间分析器相连，整机性能完全媲美进口冷喷雾电离质谱仪器。/ppspan style="color: rgb(0, 112, 192) "strong　　特点与优势/strong/span/pp　　1) 柔性大气压接口专利技术，有效传输热不稳定分子离子 /pp　　2) 三级差分真空系统，极大提高仪器灵敏度 /pp　　3) 紧凑式“V”型飞行时间质量分析器，最优尺寸分辨比。/ppspan style="color: rgb(0, 112, 192) "strong　　应用领域/strong/span/pp　　药物研究、生物医学研究、环境与食品安全、功能材料研究、催化机理研究等。/ppspan style="color: rgb(0, 112, 192) "strong　　应用案例/strong/span/pp　　span style="color: rgb(0, 112, 192) "分析目的：/span鉴定金属有机复合物合成产物的分子结构，为合成路线提供数据支撑。/pp　span style="color: rgb(0, 112, 192) "　待测样品1：/span/pp　　目标化合物分子式：Csub246/subHsub276/subFsub24/subNsub4/subOsub46/subPsub12/subPtsub4/sub/pp　　目标化合物结构式：/pp style="text-align: center "img src="http://img1.17img.cn/17img/images/201712/insimg/fae951cf-2cd5-4de3-80c2-57b1601a2b05.jpg" title="002.png"//pp style="text-align: center "span style="color: rgb(0, 112, 192) " strong分子离子分子式最大丰度质荷比m/z/strong/span/pp style="text-align: center "img src="http://img1.17img.cn/17img/images/201712/insimg/3bf16853-b73c-47ac-85ce-bd489f0f1b31.jpg" title="004.png"/　/ppspan style="color: rgb(0, 112, 192) "　　分析结果：/span/pp style="text-align: center "img src="http://img1.17img.cn/17img/images/201712/insimg/9bcb5748-33d3-4a9a-91fa-c6d72cd30981.jpg" title="005.png"//pp　span style="color: rgb(0, 112, 192) "　待测样品2：/span/pp　　目标化合物分子式：(Rhsub8/subAgsub2/subCsub120/subHsub132/subOsub16/subNsub8/subCsubl8/sub)sup6+/sup(SOsub3/subCFsub3/sub)sub6/sub (Csub6/subHsub4/subBrsub2/sub)/pp　　目标化合物结构式：/pp style="text-align: center "img src="http://img1.17img.cn/17img/images/201712/insimg/95eef5c7-e06a-4f3c-99ec-e6d0b3aabdab.jpg" title="003.jpg"//pp style="text-align: center "span style="color: rgb(0, 112, 192) "strong[M-4OTf]sup4+/sup模拟质谱图[M-3OTf]sup3+/sup模拟质谱图/strong/span/pp style="text-align: center "img src="http://img1.17img.cn/17img/images/201712/insimg/b267942d-cacf-4bfb-9b66-8d2dd100bbc8.jpg" title="006.jpg"//pp　　span style="color: rgb(0, 112, 192) "分析结果sup(1)/sup：/span/pp style="text-align: center "img src="http://img1.17img.cn/17img/images/201712/insimg/1df41db8-cc21-4301-9d85-436bb55b0085.jpg" title="007.jpg"//pp　　注：(1) Wen-Ying Zhang, et al. Facile Separation of Regioisomeric Compounds by a Heteronuclear Organometallic Capsule [J]. J. Am. Chem. Soc., 2016, 138 (33), pp 10700–10707/ppspan style="color: rgb(0, 112, 192) "strong　　小结：/strong/span/pp　　测试结果表明，用MOC-TOFMS对金属有机复合物检测有利于产生高价态准分子离子峰，适合热不稳定的金属有机复合物的精确质量检测。/ppbr//p

仪器信息网讯 2013年10月22日，珀金埃尔默在四季酒店举行了AxION iQT GC/MS/MS新品发布会。珀金埃尔默全球高级副总裁兼环境健康事业部总裁 Dusty Tenney、珀金埃尔默亚太区副总裁兼中国区总经理Nam-Hoon Kim、珀金埃尔默OneSource和After Market服务亚太区总监朱嘉民、亚太区质谱业务高级经理谢永明博士、中国区市场总监程广辉、珀金埃尔默北中国区总经理尹毅宁出席了发布会。近百名客户，包括质谱研究及应用领域内的多名专家、学者参加了这一发布会。新品发布会现场　　珀金埃尔默全球副总裁兼质谱产品线总经理Silverio Iacono先生首先向大家介绍了珀金埃尔默的四大核心业务：检测技术、软件、成像技术和服务。同时，Iacono先生表示珀金埃尔默一直致力于推出创新性的质谱技术和设计来帮助客户解决其应用需求。珀金埃尔默全球副总裁兼质谱产品线经理Silverio Lacono　　Silverio Lacono介绍说珀金埃尔默自2009年收购诺贝尔化学奖得主John Fenn教授创办的Analytica of Brandford公司以来，已开发了多个型号的有机质谱产品，如Flexar SQ 300 LCMS单四极杆液相质谱仪和 AxION 2 TOF MS飞行时间质谱仪。不论样品基质有多复杂，AxION 2 TOF飞行时间质谱仪始终能提供最优的检测结果，其测试结果是精确质量数、高动态范围、高扫描速度和高灵敏度的完美结合。　　Silverio Lacono同时介绍了基于AxION 2 TOF质谱的直接进样分析技术(Direct Sample Analysis， DSA)，这是一种独特的敞开式离子源的创新技术。运用DSA-TOF技术，对几乎任何样品都能迅速获得精确的质谱数据，不论是液体，固体还是气体样品&mdash &mdash 无需前期色谱分离、无需复杂的方法开发、无需耗时的样品前处理过程。　　Silverio Lacono最后介绍了AxION iQT GC/MS/MS新产品，Silverio Iacono表示：&ldquo 珀金埃尔默此次推出的AxION iQT GC/MS/MS串联复合质谱仪，同时拥有三重四极杆的定量能力和QTOF的定性能力 可提供更多专门的、高选择性数据，帮助加速重要科学决定 AxION iQT以应用为核心的软件平台，操作更直观、更简便。&rdquo 北京师范大学质谱中心主任谢孟峡与珀金埃尔默全球副总裁兼质谱产品线经理ilverio Lacono共同为新产品揭幕　　珀金埃尔默亚太区质谱业务高级经理谢永明博士向来宾重点介绍了AxION iQT GC/MS/MS的主要创新点。由于采用了PerkinElmer独家专利权的冷EI源，可促使稳定的分子离子峰的高效产生，从而有效提高了AxION iQT的定性和定量能力。据介绍，冷EI源的工作原理是分子束随载气进入采样锥，通过超音速扩张过程被冷却，分子的振动能量降低，然后在18eV的电子束轰击下离子化，高效产生分子离子峰。相比于传统的EI源，冷EI源能产生大部分分子的分子离子峰，特别适用于非极性分子的分析，如类固醇、长链碳氢化合物、半挥发有机物、脂类化合物等。珀金埃尔默亚太区质谱业务高级经理谢永明　　&ldquo 另外，AxION iQT在设计中引入了&lsquo 以应用为中心&rsquo 的软件操作界面，这样非专业人员也能够很好地操作仪器。用户可以快速完成从方法开发到样品分析的全过程，自动化快速生成准确的结果。在过去，一个质谱方法开发往往需要数天时间 如今只要短短几秒钟的时间就可以完成，只需在AxION iQT方法编辑器中输入化合物的名称即可。该软件可以快速启动，并具备自动调谐，自动校正的特性。&rdquo 　　此外，珀金埃尔默与CTC Analytics合作开发了AxION样品管理系统，将该系统与AxION iQT&trade GC/MS/MS结合，可提供在无人值守下从样品前处理到分析测试一步到位的解决方案。　　&ldquo 模块化设计是AxION iQT的另一大特点，该质谱仪是由一系列能够自动同步的智能化模块组成，能够实现自我优化、自我诊断。每一个模块均可迅速、轻松地进行维护，并且系统易于组装，可即插即用，保证正常运行时间的最大化。&rdquo 谢永明博士说。与会专家观摩讨论AxION iQT GC/MS/MS　　在发布会的最后阶段，与会专家向谢永明博士详细询问了多个关于珀金埃尔默公司质谱产品的技术问题，对AxION iQT GC/MS/MS这一质谱产品的优异性能，以及冷EI源等创新性技术非常赞赏。此外，也有专家对DSA-TOF这一直接进样分析技术展现了极大的兴趣并询问了相关问题。会后，与会专家观摩了现场展示的新产品，并和珀金埃尔默公司技术专家并进行了热烈的讨论。 相关新闻：PerkinElmer质谱产品线总经理谈AxION iQT GC/MS/MS

p style="line-height: 1.5em " 气质联用仪是指将气相色谱仪和质谱仪联合起来使用的仪器。质谱法可以进行有效的定性分析，但对复杂有机化合物的分析就显得无能为力 而色谱法对有机化合物是一种有效的分离分析方法，特别适合于进行有机化合物的定量分析，但定性分析则比较困难。因此，这两者的有效结合必将为化学家及生物化学家提供一个进行复杂有机化合物高效的定性、定量分析工具。像这种将两种或两种以上方法结合起来的技术称之为联用技术，将气相色谱仪和质谱仪联合起来使用的仪器叫做气质联用仪。br//pp style="line-height: 1.5em "　　strong基本应用/strong/pp style="line-height: 1.5em "　　气质联用仪被广泛应用于复杂组分的分离与鉴定，其具有GC的高分辨率和质谱的高灵敏度，是生物样品中药物与代谢物定性定量的有效工具。质谱仪的基本部件有：离子源、滤质器、检测器三部分组成，它们被安放在真空总管道内。接口：由GC出来的样品通过接口进入到质谱仪，接口是气质联用系统的关键。/pp style="line-height: 1.5em "　strong　GC-MS主要由以下部分组成：色谱部分、气质接口、质谱仪部分(离子源、质量分析器、检测器)和数据处理系统。/strong/pp style="line-height: 1.5em "　　strong一、色谱部分/strong/pp style="line-height: 1.5em "　　色谱部分和一般的色谱仪基本相同，包括柱箱、气化室和载气系统。除特殊需要，多数不再装检测器，而是将MS作为检测器。此外，在色谱部分还带有分流/不分流进样系统，程序升温系统，压力、流量自动控制系统等。色谱部分的主要作用是分离，混合物样品在合适的色谱条件下被分离成单个组分，然后进入质谱仪进行鉴定。色谱仪是在常压下工作，而质谱仪需要高真空，因此，如果色谱仪使用填充柱，必须经过一种接口装置-分子分离器，将色谱载气去除，使样品气进入质谱仪。如果色谱仪使用毛细管柱，因为毛细管中载气流量比填充柱小得多，不会破坏质谱仪真空，可以将毛细管直接插入质谱仪离子源。/pp style="line-height: 1.5em "　strong　二、气质接口/strong/pp style="line-height: 1.5em "　　气质接口是GC到MS的连接部件。最常见的连接方式是直接连接法，毛细管色谱柱直接导入质谱仪，使用石墨垫圈密封(85%Vespel+15%石墨)，接口必须加热，防止分离的组分冷凝，接口温度设置一般为气相色谱程序升温最高值。/pp style="line-height: 1.5em "　　strong三、质谱仪部分/strong/pp style="line-height: 1.5em "　　质谱仪既是一种通用型的检测器，又是有选择性的检测器。它是在离子源部分将样品分子电离，形成离子和碎片离子，再通过质量分析器按照质荷比的不同进行分离，最后在检测器部分产生信号，并放大、记录得到质谱图。/pp style="line-height: 1.5em "　　strong1.离子源/strong/pp style="line-height: 1.5em "　　离子源的作用是接受样品产生离子，常用的离子化方式有:/pp style="line-height: 1.5em "　　strong电子轰击离子化/strong(electron impact ionization，EI)EI是最常用的一种离子源，有机分子被一束电子流(能量一般为70eV)轰击，失去一个外层电子，形成带正电荷的分子离子(M+)，M+进一步碎裂成各种碎片离子、中性离子或游离基，在电场作用下，正离子被加速、聚焦、进入质量分析器分析。/pp style="line-height: 1.5em "　　strongEI特点:/strong/pp style="line-height: 1.5em "　　⑴结构简单，操作方便。/pp style="line-height: 1.5em "　　⑵图谱具有特征性，化合物分子碎裂大，能提供较多信息，对化合物的鉴别和结构解析十分有利。/pp style="line-height: 1.5em "　　⑶所得分子离子峰不强，有时不能识别。/pp style="line-height: 1.5em "　　本法不适合于高分子量和热不稳定的化合物。/pp style="line-height: 1.5em "　　strong化学离子化/strong(chemicalionization，CI)将反应气(甲烷、异丁烷、氨气等)与样品按一定比例混合，然后进行电子轰击，甲烷分子先被电离，形成一次、二次离子，这些离子再与样品分子发生反应，形成比样品分子大一个质量数的(M+1) 离子，或称为准分子离子。准分子离子也可能失去一个H2，形成(M-1)离子。/pp style="line-height: 1.5em "　　strongCI特点/strong/pp style="line-height: 1.5em "　　⑴不会发生象EI中那么强的能量交换，较少发生化学键断裂，谱形简单。/pp style="line-height: 1.5em "　　⑵分子离子峰弱，但(M+1) 峰强，这提供了分子量信息。/pp style="line-height: 1.5em "　　strong场致离子化/strong(fieldionization，FI) 适用于易变分子的离子化，如碳水化合物、氨基酸、多肽、抗生素、苯丙胺类等。能产生较强的分子离子峰和准分子离子峰。/pp style="line-height: 1.5em "　　strong场解吸离子化/strong( field desorption ionization，FD) 用于极性大、难气化、对热不稳定的化合物。/pp style="line-height: 1.5em "　　strong负离子化学离子化/strong(negative ion chemical ionization，NICI)是在正离子MS的基础上发展起来的一种离子化方法，其给出特征的负离子峰，具有很高的灵敏度(10-15g)。/pp style="line-height: 1.5em "　　strong2.质量分析/strong/pp style="line-height: 1.5em "　　其作用是将电离室中生成的离子按质荷比(m/z)大小分开，进行质谱检测。常见质量分析器有:/pp style="line-height: 1.5em "　　strong四极杆质量分析器(quadrupoleanalyzer)/strong/pp style="line-height: 1.5em "　　原理:由四根平行圆柱形电极组成，电极分为两组，分别加上直流电压和一定频率的交流电压。样品离子沿电极间轴向进入电场后，在极性相反的电极间振荡，只有质荷比在某个范围的离子才能通过四极杆，到达检测器，其余离子因振幅过大与电极碰撞，放电中和后被抽走。因此，改变电压或频率，可使不同质荷比的离子依次到达检测器，被分离检测。/pp style="line-height: 1.5em "　　strong扇形质量分析器/strong/pp style="line-height: 1.5em "　　磁式扇形质量分析器(magnetic-sector massanalyzer)被电场加速的离子进入磁场后，运动轨道弯曲了，离子轨道偏转可用公式表示:当H，V一定时，只有某一质荷比的离子能通过狭缝到达检测器。/pp style="line-height: 1.5em "　　特点:分辨率低，对质量同、能量不同的离子分辨较困难。/pp style="line-height: 1.5em "　　strong双聚焦质量分析器/strong(double-focusing massassay)由一个静电分析器和一个磁分析器组成，静电分析器允许有某个能量的离子通过，并按不同能量聚焦，先后进入磁分析器，经过两次聚焦，大大提高了分辨率。/pp style="line-height: 1.5em "　　strong离子阱检测器(iontrap detector)/strong/pp style="line-height: 1.5em "　　原理类似于四极分析器，但让离子贮存于井中，改变电极电压，使离子向上、下两端运动，通过底端小孔进入检测器。/pp style="line-height: 1.5em "　　检测器的作用是将离子束转变成电信号，并将信号放大，常用检测器是电子倍增器。当离子撞击到检测器时引起倍增器电极表面喷射出一些电子，被喷射出的电子由于电位差被加速射向第二个倍增器电极，喷射出更多的电子，由此连续作用，每个电子碰撞下一个电极时能喷射出2~3个电子，通常电子倍增器有14级倍增器电极，可大大提高检测灵敏度。/pp style="line-height: 1.5em "　　strong真空系统/strong/pp style="line-height: 1.5em "　　由于质谱仪必须在真空条件下才能工作，因此真空度的好坏直接影响了气质联用仪的性能。一般真空系统由两级真空组成，前级真空泵和高真空泵。前级真空泵的主要作用是给高真空泵提供一个运行的环境，一般为机械旋片泵。高真空泵主要有油扩散泵和涡轮分子泵，目前主要应用的是涡轮分子泵/pp style="line-height: 1.5em "　strong　主要性能指标/strong/pp style="line-height: 1.5em "　　气质联用仪的整体性能指标主要有以下几个：质量范围、分辨率、灵敏度、质量准确度、扫描速度、质量轴稳定性、动态范围。/pp style="line-height: 1.5em "　　质量范围指的是能检测的最低和最高质量，决定了仪器的应用范围，取决于质量分析器的类型。四极杆质量分析器的质量范围下限1~10，上限500~1200。/pp style="line-height: 1.5em "　　分辨率是指质谱分辨相邻两个离子质量的能力，质量分析器的类型决定了质谱仪的分辨能力。四极杆质量分析器的分辨率一般为单位质量分辨力。/pp style="line-height: 1.5em "　　灵敏度：气质联用仪一般采用八氟萘作为灵敏度测试的化合物，选择质量数272的离子，以1pg八氟萘的均方根(RMS)信噪比来表示。灵敏度的高低不仅与气质联用仪的性能有关，测试条件也会对结果产生一定影响。/pp style="line-height: 1.5em "　　质量准确度为离子质量测定的准确性，与分辨率一样取决于质量分析器的类型。四极杆质量分析器属于低分辨质谱，质量准确度为0.1u。/pp style="line-height: 1.5em "　　扫描速度定义为每秒钟扫描的最大质量数，是数据采集的一个基本参数，对于获得合理的谱图和好的峰形有显著的影响。/pp style="line-height: 1.5em "　　质量轴稳定性是指在一定条件下，一定时间内质量标尺发生偏移的程度，一般多以24h内某一质量测定值的变化来表示。/pp style="line-height: 1.5em "　　动态范围决定了气质联用仪的检测浓度范围。/pp style="line-height: 1.5em "　　strong测定方法/strong/pp style="line-height: 1.5em "　　strong总离子流色谱法(totalionization chromatography，TIC)/strong--类似于GC图谱，用于定量。l反复扫描法(repetitive scanningmethod，RSM)--按一定间隔时间反复扫描，自动测量、运算，制得各个组分的质谱图，可进行定性。l质量色谱法(masschromatography，MC)--记录具有某质荷比的离子强度随时间变化图谱。在选定的质量范围内，任何一个质量数都有与总离子流色谱图相似的质量色谱图。/pp style="line-height: 1.5em "　　strong选择性离子监测(selectedion monitoring，SIM)/strong--对选定的某个或数个特征质量峰进行单离子或多离子检测，获得这些离子流强度随时间的变化曲线。其检测灵敏度较总离子流检测高2~3个数量级。/pp style="line-height: 1.5em "　　strong质谱图/strong--为带正电荷的离子碎片质荷比与其相对强度之间关系的棒图。质谱图中最强峰称为基峰，其强度规定为100%，其它峰以此峰为准，确定其相对强度。/ppbr//p

2015年05月26-29日由信立方培训中心在北京举办&ldquo 第十一期有机质谱谱图解析&rdquo 培训班，历时四天，于2015年05月29日圆满落幕。 近有24家企业，共计30多位参加。　 本次培训由中国科学院化学研究所质谱中心研究员王光辉、北京石油化工科学研究院苏焕华、天津大学材料科学与工程学院范国樑三位老师进行授课讲解。四天的课程从有机质谱与分子结构关联的角度，深入讲述与质谱谱图解析紧密相关的奇电子偶电子规则，氮规则，分子离子识别，离子丰度，离子碎裂规律等核心概念。介绍各类典型有机化合物---碳氢化合物、（脂肪烃，炔，芳烃等），醇，醚，酮，醛，羧酸，酯，胺，卤代物，硝基化合物等的裂解及质谱规律，并以丰富的实例讲述从质谱图推测分子结构的基本方法。 此次培训学员反映很有收获，通过参加此次培训班也与业内的其他同行进行了交流。中国科学院化学研究所质谱中心研究员 王光辉天津大学材料科学与工程学院 范国樑北京石油化工科学研究院高级工程师苏焕华学员认真听讲王光辉老师给学员认真讲解实际遇到的问题苏焕华老师现场讲解学员的疑问学员与王光辉、范国梁老师的合影学员与苏焕华老师的合影联系人：李老师电 话： 010-51654077-8119手 机：15910410867邮 件：liru@instrument.com.cn更多培训班相关动态，请关注信立方培训中心微信公众号：training17

石油化工行业在国民经济发展中具有重要意义，是我国的支柱产业之一。而石油化工产品的品质如何，就需要分析检测技术来把关。因此，分析检测技术成为石油化工行业高质量发展的重要支撑。石油、化工相关的产品种类丰富，各类指标参数复杂，涉及到名目繁多的检测方法，如色谱法、质谱法、光谱法等。因此，在即将召开的第七届石油化工分析技术及应用新进展网络会议，特别邀请了多位嘉宾分享色质谱分析及其新技术在石化中的应用。部分报告预告如下：中国石油大学（北京）教授 韩晔华报告题目：《面向石油分子工程的石油组学分析》点击报名韩晔华，教授，博士生导师。毕业于北京大学分析化学专业，美国加州大学伯克利分校联合培养博士。现就职于中国石油大学（北京）化学工程与环境学院，重质油国家重点实验室，校青年拔尖人才、青年骨干教师。专业领域为质谱分析、石油分子工程。作为负责人主持9项国家级、省部级自然科学基金。在分析化学、能源化学领域的国际知名期刊发表学术论文45篇，包括多篇TOP期刊论文及封面论文，撰写英文专著篇章2部，担任《Separation Science Plus》副主编、《石油科学通报》 副主编、《Petroleum Science》青年编委。报告摘要：本报告分析石油组学研究所遇到的研究瓶颈，并介绍通过分析方法的创新将石油化学、催化化学、地球化学在分子层面进行有效链接并获得新发现、新认知。石油组学的本质是分子表征与构效关系研究，报告人通过质谱离子化方法的创新，使得更多未知的重组分“被看见”；利用石油分子的序列性，创新性的提出复杂体系中分子结构的集总表征；开发多种数据统计及可视化模型，建立与反应网络的关联。在此基础上，报告人在不同成熟度及海、陆相原油中发现了新型生物标志物，为地质演化及油藏勘探提供新视角；依托新建立的分子表征方法设计分子离子反应、研究实际工艺体系的反应路径，揭示了石油催化加氢脱硫反应机理、催化剂失活机理等，为油品清洁生产及定向转化提供指导。中海油化工与新材料科学研究院高级工程师 黄少凯报告题目：《重油中杂原子化合物分子组成分析方法研究》点击报名黄少凯，博士，高级工程师，现任中海油化工与新材料科学研究院分析表征首席工程师，主要研究领域为原油分子水平表征、原油评价、重油组成与结构分析、重油结构与加工性能研究以及高酸原油腐蚀特性等。2005年3月至2017年1月，在中石化石油化工科学研究院第一研究室工作，历任工程师、高级工程师及课题组组长；2017年1月2022年6月，任中海油炼油化工科学研究院分析表征首席工程师；2022年7月至今，任中海油化工与新材料科学研究院分析表征首席工程师。工作期间，主持2项集团公司级科研项目、12项地级科研项目，参与2项国家自然科学基金科研项目、2项集团公司项目；发表论文12篇，获得软件著作权3项，参与1项石化行业标准（排名第5）和1项炼化公司标准制定等。报告摘要：介绍工作内容。采用酸/碱改性固相萃取柱分离重油中含氧、氮（中性氮与碱性氮）化合物，采用甲基衍生化方法将硫化物转化为强极性的甲基锍盐分离重油中含硫化合物；然后采用超高分辨率的傅里叶离子回旋共振质谱（FT-ICR MS）结合电喷雾电离源（ESI）得到杂原子化合物的精确分子量，进而获得化合物的分子式，由化合物的质谱峰强度归一化计算得到相对含量。试验结果表明，采用样品预处理技术结合超高分辨率的FT-ICR MS可以得到重油中杂原子化合物的分子组成数据；采用上述分离方法对含氧、氮和硫化合物进行分离富集，其回收率分别为90%以上、80%以上和80%以上；FT-CRT MS测试含氧、氮和硫化合物的相对标准差小于5%。中国石油石油化工研究院工程师 郑方报告题目：《基于色谱质谱技术的石油卟啉形态研究》点击报名郑方，工学博士、理学博士；中国石油石油化工研究院工程师；致力于从分子水平认识石油，尤其是重质油的分子组成，研究石油分子在分离过程中的走向及化学加工过程中的转化规律。在Fuel、Energy & Fuels、Petroleum Science、《燃料化学学报》等期刊发表论文10余篇。报告摘要： 全面认识石油中金属卟啉类化合物的结构形态可以为完善石油加工工艺提供科学依据，有助于认识石油沥青质的分子组成，也可以通过解析石油卟啉的演化过程更加深入了解石油成因等地球化学信息。岛津企业管理（中国）有限公司系统气相专员 李学伟报告题目：《岛津色谱特色技术助力石化高效分析》点击报名李学伟，岛津企业管理（中国）有限公司 系统气相专员，从事气相色谱相关工作十余年，在石油化工领域系统气相定制方案上有着丰富的工作经验。现主要负责岛津系统气相产品线技术支持和应用方案推广工作。报告摘要：主要介绍岛津气相色谱自动进样系统、检测器系统、数据处理软件等特色技术在石油化工领域的应用，以及超临界流体色谱（SFC）和GC-FID联用技术，实现各种油品中烃族组分的高效分析。北京莱伯泰科仪器股份有限公司应用工程师 刘石磊报告题目：《热裂解在石油化工分析中的应用》点击报名刘石磊，北京莱伯泰科仪器股份有限公司应用工程师，主要负责莱伯泰科旗下品牌CDS热裂解产品线的应用研究与技术支持。 从事分析仪器应用等相关工作15年，工作经历主要围绕GC、GCMS的应用支持。报告摘要： 主要介绍热裂解仪在石油化工材料分析中应用，和热裂解仪在石油化工催化裂解中应用。SCIEX中国首席应用专家 李立军报告题目：《SCIEX 液质技术在石油化工行业有效成分分析与表征的典型应用案例分享》点击报名李立军，毕业于北京大学医学部，作为国内最早一批技术专家进入质谱分析行业，在食品、环境、药物及法医毒物市场等小分子领域拥有超过35年应用技术工作经验。报告摘要：主要介绍SCIEX液质技术在石油化工行业有效成分分析与表征的典型应用： 1、SCIEX QTOF液质技术靶向、半靶向、非靶向化合物鉴定流程介绍；2、油田开采过程中钻井液聚合物有效成分的分析；3、石油钻井液样本中表面活性剂分析；4、PET（聚对苯二甲酸二乙醇酯）解聚反应产物定性分析。第七届石油化工分析技术及应用新进展网络会议为促进石油、化工企事业单位高质量发展，推动分析检测技术进步，促进科技成果转化，同时也给石油化工相关工作者提供一个学习交流的平台，仪器信息网将于2023年5月31日-6月1日举行第七届石油化工分析技术及应用新进展网络会议，力争把最新的政府决策、最前沿的行业信息、最新的技术进展与研究成果呈现给大家。会议主办方：仪器信息网参会指南：1、点击会议官方页面（https://www.instrument.com.cn/webinar/meetings/petrochemical2023）进行报名。扫描下方二维码，进入会议官网报名2、报名开放时间为即日起至2023年6月1日。3、报名并审核通过后，将以短信形式向报名手机号发送在线听会链接。4、本次会议不收取任何注册或报名费用。5、会议联系人：高老师（微信号：iamgaolingjuan 邮箱：gaolj@instrument.com.cn）6、赞助联系人：周老师（微信号：nulizuoxiegang 邮箱：zhouhh@instrument.com.cn）

HIGH RESOLUTION MASS SPEC2022.09TOFWERK PTR-TOF 2R高分辨质谱一般包括飞行时间质谱（TOF）、轨道阱质谱（Orbitrap）、磁质谱和傅里叶变换-离子回旋共振质谱（FT-ICR）。然而，并不是所有飞行时间质谱（TOF）都能被称为高分辨质谱。Q&A什么是FDA定义的“高分辨质谱”？根据美国食品药品监督管理局（FDA）食品和兽药项目（Foods and Veterinary Medicine Program）2015年发布的《利用精确质量数鉴定确认化学残留的接受标准》一文中，明确将目标m/z 分辨率（半高峰宽FWHM）≥10,000的质谱定义为“高分辨质谱high resolution mass spectrometry (HRMS)”。欧盟在EU 2002/657/EC指南中将高分辨质谱定义为（双峰法）10%峰谷处分辨率≥10,000，转换成FWHM定义相当于20,000左右，但此标准未定义质量准确度。2013年欧洲食品与健康总局（SANTE）的SANCO/12571/2013中，将高分辨质谱定义为具有高分辨力的质谱，通常分辨率超过20,000。然而在最新的SANTE/11312/2021中，取消了“高分辨质谱”这一词条，改为明确要求质量准确度≤5 ppm。目前我国在《质谱方法通则》（GB T 6041-2020）中，未明确定义高分辨质谱标准，而在《禽畜血液和尿液中150种兽药及其他化合物鉴别与确认》（农业农村部公告第197号-9-2019）中，鉴别法要求母离子质量准确度≤5 ppm。Q&A如何定义分辨率（FWHM）？*图1 FDA标准对FWHM定义分辨率=M/△M，M为目标m/z，△M为目标m/z峰高一半时的宽度（如上图所示）Q&A如何定义准确度（Accuracy）？质量准确度（ppm）=（实测质量数-理论质量数）/理论质量数x106。Q&AFDA和SANTE高分辨质谱全扫描模式（Full Scan）鉴别和确认要求？FDA要求至少两个具有结构特征（structurally significant）的母离子，且准确度均≤5 ppm。SANTE要求两个离子的质量准确度均≤5 ppm，其中至少有1个碎片离子（例：不能两个为同位素母离子），两个离子中最好有分子离子（M+或M-）、得质子分子离子（M+H或M-H）或加合离子（如M+NH4+）。（SANTE认为如果两个离子间仅相差水分子，对鉴别意义不大）m/z＜200时准确度＜1 mDa，离子比吻合。Q&A在高分辨质谱方法中，空白样中目标m/z完全没有噪音时（即无法计算信噪比S/N）时，确定样品中有效信号（即阳性）的方法？例：芬太尼理论精确质量数336.2202，即[M+H]+为337.2274，三重四级杆受分辨率限制，只能输出337.2±0.2 Da段的总信号，空白样品不含芬太尼，因此337.2±0.2 Da总信号记作噪音（N），国标中绝大多数都以信噪比（S/N）≥3为检出限。但高分辨质谱可以精确解析这些无关信号，空白样品中可能完全没有m/z 337.2274（±5 ppm）信号，即噪音为零。对此FDA和SANTE作出以下解释：FDA：可以设定样品与对比标准品的相对信号强度阈值，来识别信号。SANTE：样品中必须连续5张图都存在该m/z才能确定为信号。Q&AFDA和SANTE对筛查检测（定性或半定量检测）质谱的要求？FDA和SANTE均未对用于筛查检测的质谱提出分辨率要求，甚至不要求色谱分离，但筛查结果需要与数据库作对比，并要求假阴性＜5%，假阳性＜10-15%，因此实际多用高分辨质谱。FDA提出即使在鉴定确认实验前，先进行广谱筛查作为预实验，能够有效提高检测效率。对于非靶向方法（Non-targeted analysis），FDA和SANTE均认同可以先运用适当的方法去除背景噪音并提取峰（质谱软件一般都提供这些简便的功能）来解读这些离子峰。高分辨质谱提供的准确分子式准确度应在3 ppm以内。同位素峰的分布比例也是也是关键的筛查标准，同位素比例偏差应在5%以内，比如氯-35和氯-37的比例应接近3：1；含碳化合物的碳-12，碳-13，碳-14也应符合其分布比例（质谱软件可提供分子式的模拟分布）。TOFWERK Vocus 2R CI-/PTR-TOF 在高灵敏度**同时，具有≥10,000高分辨率，轻松满足从环境大气、风味物质，到农残兽残、营养物质的高分辨标准需求。多种电离形式、原位电离源，可供选择，提升分析物覆盖度，增强检测选择性。 “阅读原文” 《高分辨PTR-TOF测定芬太尼》*FDA标准中将Resolving Power（分辨力）定义为M/△M，Mass Resolution（分辨率）定义为△M/M，即两者互为倒数。根据质谱仪器的显示习惯和国内习惯说法，此处用分辨率代替原文分辨力。SANTE标准指出两者经常混用，按一般规律理解即可。**二甲苯灵敏度≥30,000 cps/ppb请留言索取下列参考文献：[1] Food and Drug Administration, “Acceptance Criteria for Confirmation of Identity of Chemical Residues using Exact Mass Data within the Office of Foods and Veterinary Medicine ”https://www.fda.gov/downloads/ScienceResearch/FieldScience/UCM491328.pdf[2] European Commission, Health & Consumer Protection Directorate-General, “Guidance Document on Analytical Quality Control and Method Validation Procedures for Pesticide Residues and Analysis in Food and Feed”, SANCO/12571/2013https://ec.europa.eu/food/sites/food/files/plant/docs/pesticides_mrl_guidelines_wrkdoc_2017-11813.pdf[3] European Commission, Health and Food Safety, “Analytical Quality Control and Method Validation Procedures for Pesticide Residues and Analysis in Food and Feed”, SANTE/11312/2021[4] U.S. Food and Drug Administration Foods Program, “Guidelines for the Validation of Chemical Methods in Food, Feed, Cosmetics, and Veterinary Products (3rd Edition)”, October 2019[5] 农业农村部，《禽畜血液和尿液中150种兽药及其他化合物鉴别与确认》（农业农村部公告第197号-9-2019）[6] 国家市场监督管理总局，国家标准化管理委员会，《质谱方法通则 GB/T 6041-2020》，2020-03-31

臭味往往来自挥发性成分，粪臭素便是典型的一种。当稀释到极低的浓度时，它会变成淡淡的茉莉花香，不但能配制香水，还可用作食物香精。华质君不禁发出灵魂拷问：难道香的极致为… … 臭？！在食品化学中“风味”一词，涵盖了所有。感官评价（茶叶分级、香水还原、酒酿勾兑）常仰赖世传专家完成，主观因素高企，客观指标短缺。常规气味表征法大多依赖标准品建模，常仅限于少数已知小分子，对整体风味的表征描述功用有限。10种威士忌经不同前处理流程的pca主成分分析图；人为前处理越多，威士忌差异越小。前处理因其不（广）为人知的某些选择性，部分化学信息丢失。在线软电离质谱鼻，sicrit-ms，无需前处理，以样品原形嗅闻，最大限度保留原始化学信息。此方案可兼容呼吸袋、抽烟机、高通量液体自动进样器、热脱附装置、气相色谱、裂解色谱、和呼吸管，具极强的广谱电离能力，从非极性到极性（从如pahs多环芳烃或烷烃，到酸类）。在线软电离质谱鼻，sicrit-ms直接嗅闻演示01香气1秒鉴定待测样品（咖啡豆、红酒、香水等）直接置放在质谱鼻前端，秒间获得上千种香味物质信息（表1.咖啡豆香气物质鉴定）咖啡香气组成复杂，业已证明超千种化学成分与咖啡风味相关，这些成分包括羰基、硫脂环族、芳环和杂环化合物。软电离质谱鼻sicrit-ms可直接在线监测各种挥发性有机物，超敏分析香型、烘焙实时监测、产品兑制、产地溯源、储运包材选择等。下一波热门应用领域将为烟酒糖茶、葱姜蒜酱、撸串涮肉、酸甜苦辣、名优特产和舌尖上的烹饪，以及肠道菌群、口香（臭）与健康疾病诊疗大数据流调。02闻气辩真伪/名优地产鉴定在线软电离质谱鼻sicrit-ms分析气体性能优异，无歧视、快速广谱、软电离。无需任何前处理，直接嗅闻快速辨别两种奶酪，构建香气模型。农科院近期发表了基于sicrit-hrms高分辨质谱鼻果汁分析报告，快速累积大数据，实时助力和聚焦生产工艺和农产品质。绿线为非加热橙汁模型，红点为巴氏灭菌橙汁。03发酵、烘焙及炮制程的连续无间歇监控在线软电离质谱鼻sicrit-ms无需流动相或载气，全天候连续自动化嗅闻或采样，数据采集时间短速度快（秒级），不再担心样品发酵或分解、或常规色质联用因断续采样（十几或几十分钟以上）频次不够而错失关键数据的问题。通过连续监测特征气味分子与温度、时间、搅拌等因素的关系，能掌握定向发酵的秘密。比如坚果香分子在100℃条件下烘焙2小时后的浓度最高，依此调控烘焙条件，将咖啡豆烘焙出绵厚的坚果香味。香味物质与生产条件（温度、时间、搅拌等）关联性，定向制取香型风味。类似研究：中药炮制、白酒发酵、生物合成、反应监测等04呼气医学诊断/口腔气味分型在线软电离质谱鼻sicrit-ms呼气监测呼气分析关注挥发性有机（voc）标志物的识别和量化，用于无创性医学诊断、疾病标志物和药物代谢研究，应用于哮喘、慢肺阻（copd）、肺癌等疾病诊疗。病患口气味道特殊，如糖尿病患者的呼气似有烂苹果的味道；非呼吸道或消化道疾病患者与健康人的呼气有明显差异。chemicalreview杂志最近的述评认为，在线软电离质谱鼻sicrit-ms作为呼气分析的新型高科技装备，聚焦呼气疾病筛查，将成主流。（zenobi,etal.chem.rev.2020）一些药物尤其是麻醉剂代谢物也可在呼吸气中监测到，且与血药浓度存有一定相关性。呼气中voc的检测不仅限于医学诊断，还可以辅助食品关键信息获取。食物加工的最后一步发生在我们的口腔中。口腔湿润的微生物环境很难在体外模拟，因此，“余味”、“回甘”仍是秘密。通过呼气的连续监测，我们就可边咀嚼火腿、面包口香糖，边在线软电离“口气”次生分子，原位分析实时监控口腔发酵和生物合成反应。原位高分辨质谱鼻sicrit-hrms对呼气进行实时监测：宽极性覆盖软电离分子离子无加合物在线高敏达ppt级高分辨率高质量准度即插即用，分秒启停在线软电离质谱鼻sicrit-ms谱图中丙酮、尿素、吡啶、氨基酸等潜在标志物上图显示一次呼气的指纹谱，重现性优异。丙酮是呼气中被引用最多的生物标志物之一，它是引起口臭的常见分子，也是糖尿病酮症酸中毒的主要指标。另一些极具代表性的醛类及氨基酸，与多种疾病代谢诊断正相关。质谱鼻为非侵入性技术，对疾病生物标志物发现和验证潜力巨大。相关研究：口腔气味、疾病筛查、药物代谢、临床监测05战场“军犬鼻”化学战剂（cwa）的非法使用威胁巨大，如在叙利亚冲突中化学武器的使用造成了巨大的生命伤亡。各级实验室有必要通过质谱鼻（织谱鼻® ）组建累积大数据模型以应对未来日趋严峻的化学和生化威胁。在线软电离质谱鼻sicrit-ms在1s内直接检测化武气体分子，高敏全天候应对威胁。更灵敏（检出限低至ng/m3）二级谱或高分辨高质量准度软电离、无加合、易识别绿色无耗、无须溶剂载气广谱全极性范围无歧视监控爆炸物探测在国土安全和反恐防护至关重要。常见的炸药分子或低温和环氧炸药等难检炸药分子都能被sicrit-ms质谱鼻离子化。该技术将广泛用于机场、车站、场馆、集会等安检。06大气污染实时（走航）监测大气污染颗粒物来源广泛，成分复杂，所形成的气溶胶中含许多有害物质，能黏附病原微生物传播疾病。过往，适于在线表征气溶胶的质谱仪繁杂笨拙成本高企。德国慕尼黑工业大学christophhaisch教授提出一种新型、简单且成本低廉的气溶胶分析系统helios/sicrit-ms法，用于在线高敏表征颗粒挥发物及其化学组成。helios/sicrit-ms系统经济、高效、高敏、准确，可用于实时在线监测汽车及摩托车尾气中的烷烃、烯烃、苯等有害产物，对车企和环保部门进行空气质量监测具高度实用价值。07高配版“软气质”联用传统气质gc-ms为电子轰击ei源，分子离子的碎裂过度，且易发生非特异性裂解，既看不到分子离子，定性困难，定量灵敏度也低。偶联气相的软电离质谱鼻，gc-sicrit-ms，分子离子完整保存，定量定性的灵敏度更高、准确度更优。如对几种对称性分子农药（液质和气质难以电离）和滥用药物分析检测限（lod）低至10pg/ml（10ppt）。几种对称分子农残（传统液质和气质难以电离）定量标准曲线和线性范围30-30,000pg/ml(ppt)，r2≥0.99，rsd%≤5%。文章来源：华质泰科生物技术微信公众号

2021年6月1日，由上海市环境监测中心、江苏省环境监测中心、浙江省生态环境监测中心、浙江省生态环境科学设计研究院等单位联合起草的首个走航标准《长三角生态绿色一体化发展示范区挥发性有机物走航监测技术规范》(DB31/T 310002-2021、DB32/T 310002-2021、DB33/T 310002-2021)开始正式执行。谱育科技有幸参与了标准的验证工作。 标准验证工作现场 该标准规定了挥发性有机物走航监测的方法概述、试剂或材料、仪器和设备、监测方法、结果计算与表示、质量保证与质量控制及安全防护要求。标准内容解读 01. 走航监测定义●图片来源：标准第1页标准中首次明确了走航监测的定义，即为“利用车载式快速监测设备在行进中连续自动监测，结合定点监测，对污染物进行定性和定量分析，并基于地理位置信息显示沿行进路线污染物空间连续分布”。从标准中“走航监测定义”可以看出：走航监测不只是实现对污染的 “快速发现”，还要结合定点监测实现对污染物的“定性定量”；走航监测既要满足“快”的要求，也要满足“准“的要求，这样其结果才能为走航溯源分析及排污管控提供有效的数据支撑。 02. 走航监测设备●图片来源：标准第4页标准中分8.1.1和8.1.2两节对走航监测设备的“离子源”做了说明，单光子电离（SPI）、质子转移反应（PTR）、电子轰击电离（EI）都可以作为走航监测的离子源；不同离子源既可以通过“分子离子、准分子离子的质荷比“定性，也可以通过“特征离子和丰度比“定性。标准中也提出了气相色谱-质谱联用模式和直接进样质谱法模式共用，即双通道走航质谱模式。该类走航质谱不仅有直接进样质谱通道，还有气相色谱质谱联用通道（GC-MS）；双通道走航质谱不仅可以获取“离子信息“，还可以获取“保留时间信息“，同时还有“标准谱库检索”作为支撑，可以为客户提供更全面，更可靠的走航监测方案。 03. 走航监测溯源●图片来源：标准第4页走航监测溯源一直是环境管理部门重点关注的问题，此次标准对于溯源分析也给出了明确的实施方法，“对污染点位进行复测，可利用其他挥发性有机物监测设备进行现场测定或手工采样带回实验室分析，具体方法应满足相关的国家、地方或行业标准。”该标准强调了要对污染点位进行复测，同时方法应满足相关的标准。对于搭载了双通道走航质谱的系统来讲，GC-MS通道可以作为“满足标准要求”的监测设备支持在现场直接测定，无需额外的“挥发性有机物监测设备”或“手工采样带回实验室”，复测工作环节快速、高效。双通道走航质谱完美契合标准根据标准要求，走航监测在实际应用中既要能快速污染筛查，又要能现场准确定性定量；由于“样品不经过色谱柱的监测设备”受干扰的因素较多， “快速”和“准确”同时达标的要求很难实现，鱼和熊掌不可兼得。谱育科技走航监测车搭载完全自主研发的高性能双通道走航质谱分析仪，快速直接进样质谱通道和快速气相色谱-质谱联用通道结合，实现污染物的快筛与复测，现场得出污染物准确的定性和定量结果，解决了走航监测中要求的“快速”和“准确”需要兼顾这一难题，在利用直接进样质谱秒级响应和实时质谱分析的同时，结合气质联用这一VOCs检测的标准方法，现场对未知污染物进行准确判别。谱育科技双通道走航质谱分析仪的工作模式完美契合了新的标准，车辆在行进过程中环境气体样品通过车载式大气采样装置及保温过滤装置后进入双通道质谱分析仪：1）样品经过直接进样质谱通道，实现连续快速分析，根据标准谱库的特征离子和丰度比，提供物质参考类别与浓度范围；2）当样品经过气相色谱-质谱联用通道（GC-MS）时，根据保留时间、离子碎片质量和相对丰度，与国际标准谱库对照匹配相应结果，可实现现场未知污染物的准确定性定量分析。从环境管理角度出发，谱育科技在走航监测溯源分析过程中，注重证据链的确定，即“直接进样质谱通道”快速发现污染物，“快速GC-MS通道”对污染物成分进行精准复测，同时结合气象条件及周边企业排污信息或污染源谱数据进行污染溯源，形成厂界-无组织-有组织污染因子统一证据链条，从而对排污企业进行精准管控。谱育科技走航监测车还可以搭配：常规空气八参数分析仪、便携式非甲烷总烃分析仪、便携式红外热成像分析仪等，构建全维度的监测网络。各类选配设备均为谱育品牌，能做到更全面的技术整合和软件接入，提供更优的售后技术和运维服务保障。谱育科技走航监测方案，可以实现从城市区域全貌到重点污染区域、重点污染企业和工段的精细化管理，实现快速响应，精准把脉，把污染问题锁定到最终源头。通过综合开展区域空气质量走航监测，全面掌握区域污染特征及时空变化情况；通过科学的监测手段，促进VOCs排放总量大幅下降；为空气质量持续改善提供有力保障。

质谱成像用于可视化斑马鱼体内富勒醇的组织分布 碳纳米材料和纳米技术设备的应用日益广泛，而纳米颗粒具有潜在生物活性，可能会干扰正常的生物系统，从而引起公众对纳米颗粒潜在风险的关注。碳纳米材料在水生生物体内的累积、食物链的营养传递和生物放大潜力是其生态风险评价的重要环节。富勒醇是一种碳纳米材料，可通过水相暴露和食物链在大蚤体内累积，表明其对生态系统有潜在的不利影响，引起人们对富勒醇环境毒理学研究的关注。 本研究选择斑马鱼作为实验对象，利用基质辅助激光解吸电离成像质谱(MALDI-TOF-IMS）研究富勒醇纳米颗粒通过水相暴露途径在斑马鱼不同组织内的空间分布。 1. 成像质谱显微镜测试条件将冷冻斑马鱼组织包埋在0.1g/L明胶中进行冷冻切片，厚度为20 μm，将组织切片放置在ITO导电载玻片上，干燥40 min后进行成像质谱分析。采集参数如下：采集模式，正离子模式 采集范围m/z 500-1000；检测器电压，1.80 kV。激光直径10 μm，频率1000 Hz，强度30。 2. 基于成像质谱显微镜的组织成像研究2.1富勒醇纳米颗粒的MALDI-TOF质谱分析对富勒醇纳米颗粒的离子化条件进行摸索，a-氰基-4-羟基肉桂酸(CHCA）和2,5-二羟基苯甲酸（DHB）是用于多肽、脂质、碳水化合物、蛋白质分析的常用基质。富勒醇纳米颗粒在使用CHCA与DHB作为基质检测时，未获得对应分子离子峰。富勒醇纳米颗粒对电离源中激光有较强的吸收，并促进电离，实验证明富勒醇纳米颗粒在正离子模式下产生C60+ 离子。因此，本研究中可采用激光解吸离子化方式(LDI)直接检测富勒醇纳米颗粒。图1显示了正、负离子模式下富勒醇纳米颗粒的质谱图，m/z 720.0和721.0离子分别对应C60+和[C60+H]+。其它离子可能与碳笼的光致电离片段对应，如C58+ (m/z 696.0)、C56+ (m/z 672.0)、C54+(m/z 648.0)、C52+ (m/z 24.0)、C50+ (m/z 600.0)、C48+ (m/z 576.0)、 C46+ (m/z 552.0)、C44+ (m/z 528.0)、C42+ (m/z 504.0)。C2基团丢失是C60分子离子的特征裂解方式。根据上述结果，选择m/z 720.00和721.00作为特征离子进行质谱成像分析。图1 富勒醇纳米颗粒的MALDI-TOF质谱图：a）负离子模式，b）正离子模式，c）b图的局部放大 2.2 斑马鱼组织中富勒醇纳米颗粒的质谱成像分析对富勒醇纳米颗粒暴露的斑马鱼组织切片进行MALDI-TOF-MSI分析，获得不同组织中的分布信息。研究显示富勒醇纳米颗粒在鱼鳃的分布最多，其次是肠、肌肉和脑。 富勒醇纳米颗粒在鱼鳃中主要分布在鳃丝部分。同时观察到富勒醇纳米颗粒存在于肠壁组织。肠腔内吸收细胞的游离端-细胞质内的胞饮囊泡为富勒醇纳米颗粒进入肠壁细胞提供可能，从而为富勒醇纳米颗粒进入循环系统和通过肠血途径进一步进入体内其他组织提供先决条件。 肌肉组织中富勒醇纳米颗粒的存在表明其可通过循环系统运输到肌肉组织。此外，在脑部也观察到富勒醇纳米颗粒信号，表明富勒醇纳米颗粒可最终通过循环系统并穿透血脑屏障到达脑部。 富勒醇纳米颗粒在斑马鱼组织中的分布差异可能与暴露途径有关。鳃是呼吸、渗透调节和排泄的场所，是直接接触和吸收周围水中污染物的器官。水相暴露导致鳃直接接触和吸收暴露溶液中的富勒醇纳米颗粒；此外生物组织的独特结构如血脑屏障等也可能影响富勒醇纳米颗粒的分布。因此，从毒性风险的角度分析，鳃是最危险的暴露组织。 图2 斑马鱼组织切片中富勒醇纳米颗粒的MALDI-TOF质谱成像图：分别显示在鳃、肠、脑和肌肉组织中的分布 本研究详细内容已正式发表于Analytical and Bioanalytical Chemistry, 2020, 412: 7649-7658. 文献题目《Visualization of the tissue distribution of fullerenols in zebrafish (Danio rerio) using imaging mass spectrometry》 使用仪器岛津iMScope TRIO 作者Qiuyue Shi1,2 , Cheng Fang3,4 , Zixing Zhang1 , Changzhou Yan1 , Xian Zhang1 1 Key Laboratory of Urban Environment and Health, Institute of Urban Environment, Chinese Academy of Sciences, Xiamen 361021, China2 University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China3 Global Centre for Environmental Remediation, University of Newcastle, Callaghan, NSW 2308, Australia4 Cooperative Research Centre for Contamination Assessment and Remediation of the Environment, University of Newcastle, Callaghan, NSW 2308, Australia