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    质谱仪的小型化:应用领域的

      发布时间:2018-03-14 03:52

      质谱仪自诞生之日起,就凭借着准确的定量定性分析能力在分析仪器领域拥有了无可撼动的地位。其后经过数十年的发展,质谱仪的技术与性能不断增强,应用也日趋广泛,越来越多的检测标准与检测方法采用了质谱法,质谱仪也逐渐发展成为一种主流的常规分析测试仪器。

      质谱仪为业内人士提供了一种快速、高灵敏度的分析和检测化合物的方法,但是其庞大的体积也成为了质谱仪走出实验室的“绊脚石”。实际上,质谱仪的小型化之路多年前就早已开始,只不过限于市场的需求,并未受到过多的关注。近年来,随着国内外质谱研发及应用专家的广泛关注,小型质谱仪器逐步走进人们的视线之中。

      据美国国家科学家基金会网站消息,杨百翰大学研究人员2017年在《美国质谱学会杂志》上发表论文称,他们研制出一种小型化的便携式质谱检测工具,其功能十分“强悍”,包括未来可装在火星探测器上,帮助科学家实时分析火星大气成分。

      质谱仪小型化之初,各方都在关注如何将质谱仪做小,那时出现了小型化的离子阱、四极杆及飞行时间等质量分析器。这也就是第一代小型质谱仪。然而对于质谱仪来说,体积的小只是质谱仪小型化考虑的因素之一,质谱的进样及真空系统也非常重要。

      2006年,美国普渡大学欧阳证和Cooks教授领导的普渡研究团队研发出了第一台手持式、测定空气中的挥发性物质的离子阱质谱-Mini10,并通过引入小型化分子涡流泵及隔膜泵解决了真空系统小型化的问题,这也正是第二代小型质谱仪。现在很多商业化便携式质谱的抽真空系统都是以这台质谱的构架为基础。

      从台式质谱仪到第一代及第二代小型质谱仪,质谱仪由繁入简,产生了一个全新而又便捷的质谱系统仪器平台。在国际上普遍认为大型离子阱质谱仪发展已过黄金时代的时候,小型质谱给离子阱技术提供了一个崭新的发展方向。

      与传统的检测方法相比,质谱技术凭借其高灵敏度、高特异性和高准确度的特点备受各大临床检测实验室的关注。在临床检验中,质谱技术主要涉及临床生化检验、临床免疫学检验、临床微生物检验以及临床分子生物诊断等方面。由于质谱技术在生化检验中的优异表现,进一步促进了质谱技术在临床检验中的迅速发展。

      根据美国临床实验室协会的数据,美国临床实验室每年对血液、尿液和其他患者样品检测次数超过70亿次。免疫分析一直是临床诊断中应用最广泛的技术,但出于对检测结果精准性等需求,越来越多的实验室开始将质谱作为首选的检测工具。

      在中国,临床质谱处在早期增长阶段,正迎来高速发展,预计未来五年会迎来两位数的增长。最显著的增长来自独立医学实验室。随着国家精准医疗、分级诊疗等新医改政策的逐步落地,第三方医学检验机构如雨后春笋般遍布全国,有越来越多的独立医学实验室也开始加大投入来搭建更大规模的质谱检测平台。临床质谱技术在国内属于较年轻的检测方法,临床应用还处于起步阶段,少量第三方医学检验机构和大城市的三甲医院开展了利用质谱为手段的检测项目,但数量十分有限,应用广度和深度远不如美国。

      虽然国外在该领域的发展比国内早很多,但是国内小型质谱应用市场依然不容小觑。作为对传统质谱仪的一个颠覆,其不仅拥有可观的发展前景,阻力也不可低估。在国内,食品、药品、环境、医疗等快速发展的行业为质谱仪器提供了一个良好的发展空间。

      环保部批准《水质 挥发性石油烃(C6-C9)的测定 吹扫捕集/气相色谱法》、《水质 丁基黄原酸的测定 吹扫捕集/气相色谱-质谱法》等七项标准为国家环境保护标准,并予发布;香港理工大学研究人员借助直接电离质谱法研发了快速鉴别中药材真伪的新方法,并应用于灵芝和天麻的鉴定;由扬子石化和和聚光科技(杭州)股份有限公司承担的“大型石油化工环氧乙烷/乙二醇装置(EO/EG)首套国产在线质谱仪系统工程应用”项目通过成果鉴定,达到了国际同类产品的应用水平,这也是国产在线质谱仪首次在大型石化装置工业应用上成功替代进口仪器;辽宁省环境监测实验中心将在线质谱仪应用于监测车开展移动监测,成为全国首个应用实例。

      质谱学和质谱技术作为现今分析科学中最为前沿、最为活跃的学科之一,极大地推动着相关学科和重要研究领域的发展。质谱仪的小型化是一个趋势,但是,小型化之路仍需要先进技术的相辅佐,让质谱仪器的小型化之路走的更加顺畅。

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