據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，2011年中國(guó)進(jìn)口的各類(lèi)質(zhì)譜儀的數(shù)量達(dá)6000余臺(tái)。然而如此龐大的市場(chǎng)上卻鮮有中國(guó)廠家的身影，技術(shù)上的差距是主要原因。據(jù)北京東西分析儀器有限公司總工程師李選培先生介紹，“我國(guó)質(zhì)譜儀的發(fā)展始于1959年，當(dāng)時(shí)蘇聯(lián)援助籌建北京分析儀器廠(簡(jiǎn)稱(chēng)北分廠)，而其主導(dǎo)產(chǎn)品就是質(zhì)譜計(jì)，當(dāng)時(shí)北分廠總共生產(chǎn)了數(shù)十臺(tái)磁式質(zhì)譜。1965年以后的十來(lái)年，由于文化大革命，與質(zhì)譜相關(guān)的生產(chǎn)科研全部陷于停頓狀態(tài)，而此時(shí)，世界上質(zhì)譜技術(shù)的發(fā)展異?；钴S，特別是色質(zhì)聯(lián)用技術(shù)進(jìn)入到了一個(gè)嶄新的時(shí)代。改革開(kāi)放以后，我國(guó)開(kāi)始從國(guó)外引進(jìn)相關(guān)技術(shù)，但通過(guò)引進(jìn)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)時(shí)我們的差距實(shí)在是太大了。從此以后，大量的國(guó)外質(zhì)譜產(chǎn)品開(kāi)始涌入中國(guó)?！?/FONT>
2006年，中國(guó)儀器界值得銘記的一年，這一年，東西分析推出國(guó)產(chǎn)首臺(tái)商用四極桿氣質(zhì)聯(lián)用儀GC-MS3100，打破了中國(guó)在實(shí)驗(yàn)室質(zhì)譜儀市場(chǎng)上近三十年的沉寂，由此吹響了中國(guó)質(zhì)譜再出發(fā)的號(hào)角。隨后，普析通用、舜宇恒平、聚光科技、禾信、毅新興業(yè)、天瑞儀器等一批國(guó)內(nèi)廠商也先后加入到中國(guó)質(zhì)譜隊(duì)伍中，產(chǎn)品種類(lèi)也從單四極桿拓展到離子阱、飛行時(shí)間質(zhì)譜，從實(shí)驗(yàn)室臺(tái)式質(zhì)譜拓展到在線、車(chē)載、便攜式質(zhì)譜。(詳細(xì)情況見(jiàn)表一)
表一：國(guó)內(nèi)質(zhì)譜制造商及其產(chǎn)品
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公司名稱(chēng) |
類(lèi)型 |
型號(hào) |
上市時(shí)間 |
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東西分析 |
單四級(jí)桿氣質(zhì)聯(lián)用儀 |
GC-MS3100 |
2006年 |
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普析通用 |
單四極桿氣質(zhì)聯(lián)用儀 |
M6 |
2009年 |
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舜宇恒平 |
在線過(guò)程質(zhì)譜儀 |
SHP8400pms |
2009年 |
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聚光科技 |
便攜式氣質(zhì)聯(lián)用儀 |
Mars-400 |
2010年 |
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禾信 |
氣溶膠飛行時(shí)間質(zhì)譜儀 |
SPAMS 05 |
2010年 |
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東西分析 |
車(chē)載式氣質(zhì)聯(lián)用儀 |
GC-MS3110 |
2010年 |
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聚光科技 |
臺(tái)式離子阱氣質(zhì)聯(lián)用儀 |
Mars-6100 |
2011年 |
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毅新興業(yè)
（與英國(guó)科學(xué)儀器公司合作） |
液體芯片飛行時(shí)間質(zhì)譜儀 |
Clin-TOF |
2011年 |
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天瑞儀器 |
單四極桿氣質(zhì)聯(lián)用儀 |
GC-MS 6800 |
2012年 |
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天瑞儀器 |
單四極桿液質(zhì)聯(lián)用儀 |
LC-MS 1000 |
2012年 |
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天瑞儀器 |
電感耦合等離子體質(zhì)譜儀 |
ICP-MS 2000 |
2012年 |
在表一所列的國(guó)產(chǎn)質(zhì)譜產(chǎn)品中，東西分析的GC-MS3100、聚光科技的Mars-400、禾信的SPAMS 05等產(chǎn)品具有里程碑的意義。GC-MS3100標(biāo)志著中國(guó)質(zhì)譜的再次出發(fā)，并且由于她的推出，國(guó)外儀器公司的相關(guān)產(chǎn)品不得不降低價(jià)格;據(jù)東西分析項(xiàng)目經(jīng)理蘇巖松先生介紹，目前該產(chǎn)品已經(jīng)銷(xiāo)售了30-40臺(tái)。Mars-400是我國(guó)首臺(tái)便攜式離子阱氣質(zhì)聯(lián)用儀，她的出現(xiàn)打破了國(guó)外公司在該市場(chǎng)長(zhǎng)期壟斷的局面，并且在BCEIA 2011上Mars-400獲得了BCEIA金獎(jiǎng)。SPAMS 05是周振博士歷經(jīng)六年研發(fā)推出的質(zhì)譜產(chǎn)品，獨(dú)特的應(yīng)用市場(chǎng)使其成為世界上該類(lèi)質(zhì)譜產(chǎn)品唯一兩家供應(yīng)商之一，并且該產(chǎn)品已為禾信帶來(lái)了千萬(wàn)元的銷(xiāo)售額。
中國(guó)質(zhì)譜發(fā)展的機(jī)遇
當(dāng)然在中國(guó)龐大的質(zhì)譜市場(chǎng)中，目前中國(guó)廠商的聲音還很弱小，在對(duì)中國(guó)大陸、美國(guó)、中國(guó)臺(tái)灣、中國(guó)香港四地華人質(zhì)譜學(xué)會(huì)理事長(zhǎng)的訪談中，四位均表示，中國(guó)質(zhì)譜還有很長(zhǎng)的路要走，要做好打“持久戰(zhàn)”的準(zhǔn)備，“突出重圍”還需時(shí)日。不過(guò)我們欣喜地看到越來(lái)越多的國(guó)產(chǎn)廠商將目光投向了質(zhì)譜，計(jì)劃加入中國(guó)質(zhì)譜大軍;并且國(guó)家也對(duì)質(zhì)譜有了更多關(guān)注，在2011年啟動(dòng)的《國(guó)家重大科學(xué)儀器設(shè)備開(kāi)發(fā)專(zhuān)項(xiàng)》中，涉及質(zhì)譜的項(xiàng)目達(dá)8項(xiàng)，已披露的資助金額約達(dá)3.3億元人民幣(詳細(xì)情況見(jiàn)表二)。因此，我們有理由對(duì)中國(guó)質(zhì)譜的再次突圍充滿(mǎn)信心。
表二：國(guó)家重大科學(xué)儀器設(shè)備開(kāi)發(fā)專(zhuān)項(xiàng)2011年部分質(zhì)譜立項(xiàng)項(xiàng)目
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序號(hào) |
項(xiàng)目名稱(chēng) |
牽頭單位 |
經(jīng)費(fèi) |
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1 |
新型高分辨雜化質(zhì)譜儀器的研制與應(yīng)用開(kāi)發(fā) |
昆山禾信質(zhì)譜技術(shù)有限公司 |
6581萬(wàn)元 |
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2 |
基于質(zhì)譜技術(shù)的全組分痕量重金屬分析儀器開(kāi)發(fā)和應(yīng)用示范項(xiàng)目 |
中國(guó)環(huán)境監(jiān)測(cè)總站 |
5449萬(wàn)元 |
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3 |
同位素地質(zhì)學(xué)專(zhuān)用TOF-SIMS科學(xué)儀器 |
中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院地質(zhì)所北京離子探針中心 |
7400萬(wàn)元 |
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4 |
三重四極桿串聯(lián)質(zhì)譜系統(tǒng)的研制及其在痕量有機(jī)物分析中的應(yīng)用 |
國(guó)家環(huán)境分析測(cè)試中心 |
4155萬(wàn)元 |
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5 |
精確操控離子反應(yīng)質(zhì)譜科學(xué)裝置的研制及應(yīng)用研究 |
中國(guó)計(jì)量科學(xué)研究院 |
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6 |
ICP痕量分析儀器的研制與應(yīng)用 |
北京納克分析儀器有限公司 |
9381萬(wàn)元 |
國(guó)內(nèi)外質(zhì)譜繼續(xù)創(chuàng)新
眾所周知，離子源是質(zhì)譜的核心部件之一，它很大程度上決定了質(zhì)譜的靈敏度。2002年，兩項(xiàng)誕生于上世紀(jì)80年代的軟電離—電噴霧電離源(ESI)和基質(zhì)輔助激光解析電離源(MALDI)技術(shù)—分享了當(dāng)年的諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)，其革命性在于使得生物大分子的質(zhì)譜分析成為可能，隨之質(zhì)譜也被應(yīng)用到更廣闊的領(lǐng)域中。
近幾年，一些廠商圍繞經(jīng)典的電噴霧電離技術(shù)做了一些改進(jìn)及創(chuàng)新。如美國(guó)Advion BioSciences公司2002年推出了基于納米芯片技術(shù)的全自動(dòng)納升電噴霧離子源TriVersa NanoMate®。據(jù)NanoMate®發(fā)明人Jack Henion教授介紹，“NanoMate®集餾分收集和芯片電噴霧技術(shù)于一體，把質(zhì)譜和液相技術(shù)結(jié)合在一起，可為分析復(fù)雜樣品提供更多的信息，特別適合蛋白質(zhì)鑒定、藥物分析、代謝組學(xué)、脂質(zhì)組學(xué)等涉及復(fù)雜基質(zhì)和分析物的研究?！?/FONT>
布魯克2011年推出的Captive Spray電噴霧離子源，該離子源技術(shù)來(lái)自布魯克2011年收購(gòu)的Michrom Bioresources公司。據(jù)布魯克蒲海博士介紹，“Captive Spray技術(shù)的關(guān)鍵點(diǎn)是氣體流量聚焦技術(shù)，無(wú)需噴嘴調(diào)節(jié)裝置，即可獲得納升噴霧靈敏度;同時(shí)，Captive Spray技術(shù)可直接使用空氣，噴霧穩(wěn)定，重現(xiàn)性好，是蛋白質(zhì)鑒定和定量的理想分析技術(shù)?！?/FONT>
在這方面，中國(guó)廠商也有突破。2010年底才創(chuàng)立的好創(chuàng)生物于2011年就推出了封閉式可調(diào)氣氛電噴霧離子源，好創(chuàng)生物董事長(zhǎng)朱一心先生說(shuō)，“ESI很大的缺點(diǎn)就是無(wú)法屏蔽周?chē)鷼夥盏母蓴_，全封閉的概念就是由此而生的。該技術(shù)是通過(guò)對(duì)電噴霧離子源電離氣氛進(jìn)行控制，產(chǎn)生了場(chǎng)致蒸發(fā)氫離子、極性分子在高電場(chǎng)中的極化和靜電吸附的組合現(xiàn)象，該技術(shù)具有比傳統(tǒng)電噴霧離子源更加廣泛應(yīng)用領(lǐng)域和更高的性能?！?/FONT>
此外，直接分析離子源是質(zhì)譜離子源近年來(lái)的又一主要?jiǎng)?chuàng)新。據(jù)臺(tái)灣質(zhì)譜學(xué)會(huì)理事長(zhǎng)謝建臺(tái)教授介紹，“可以在非真空狀態(tài)下檢測(cè)離子是質(zhì)譜的一個(gè)發(fā)展趨勢(shì)。目前，只有離子源可以置于大氣狀態(tài)下。”2002年，普渡大學(xué)R. Graham Cooks教授首次推出直接分析離子源DESI，隨后很多科學(xué)家也加入到直接分析離子源研發(fā)中，其中也包括中國(guó)科學(xué)家，如清華大學(xué)張新榮教授、東華理工大學(xué)陳煥文教授等，而直接分析離子源種類(lèi)也拓展至DART、DBDI、EESI、DCBI、ELDI和ASAP等。
在這些技術(shù)中，目前商品化最成功的是DART離子源。DART離子源2005年由JEOL和IonSense聯(lián)合將其商品化;同年，該產(chǎn)品獲得Pittcon撰稿人金獎(jiǎng)和R&D100創(chuàng)新大獎(jiǎng)。據(jù)IonSense總裁兼首席執(zhí)行官Brian Musselman博士介紹，“目前，DART離子源已經(jīng)發(fā)展到第四代產(chǎn)品ID CUBE™，其更加小型化、操作簡(jiǎn)便，運(yùn)營(yíng)成本更低?！?/FONT>
2012年P(guān)ittcon撰稿人銅獎(jiǎng)產(chǎn)品Protea Biosciences公司的LAESI DP-1000系統(tǒng)也是一款直接分析離子源。LAESI(激光燒蝕電噴霧)采用聚焦的紅外激光束產(chǎn)生一個(gè)小體積的非電離材料，這個(gè)材料被電噴霧電離，并用質(zhì)譜分析。據(jù)北卡羅來(lái)納州大學(xué)質(zhì)譜專(zhuān)家Gary L. Glish介紹，“其他商業(yè)化的大氣電離源沒(méi)有使用激光這一步，該方法簡(jiǎn)化了非揮發(fā)性和熱不穩(wěn)定化合物的分析，并可改善成像能力?！?/FONT>
此外，R. Graham Cooks教授團(tuán)隊(duì)新近研發(fā)的QuantIon 離子源又是一款新的直接分析離子源。據(jù)普渡大學(xué)歐陽(yáng)正助理教授介紹，“QuantIon是一種紙噴霧電離源，其可以滿(mǎn)足生物液體樣本快速直接分析的需求，無(wú)需進(jìn)行樣品前處理?！?/FONT>
質(zhì)譜市場(chǎng)未來(lái)格局
十年前，質(zhì)譜供應(yīng)商的數(shù)量還屈指可數(shù)，而今天，隨著分析物質(zhì)的日益復(fù)雜，質(zhì)譜的需求也日益增長(zhǎng)，龐大的市場(chǎng)吸引著越來(lái)越多的廠商加入到質(zhì)譜供應(yīng)商行列，可以預(yù)見(jiàn)未來(lái)質(zhì)譜市場(chǎng)的格局將是“群雄激戰(zhàn)”。
目前在質(zhì)譜市場(chǎng)上，主流的供應(yīng)商有賽默飛世爾、安捷倫、沃特世、布魯克、AB SCIEX、島津、PerkinElmer等，而三重四極桿質(zhì)譜及Q-TOF質(zhì)譜是各類(lèi)質(zhì)譜中應(yīng)用較為廣泛，需求量較大的類(lèi)型，同時(shí)其市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)也最為激烈。此外，賽默飛世爾的Orbitrap質(zhì)譜、AB SCIEX的QTRAP質(zhì)譜、島津的IT-TOF質(zhì)譜是三家廠家在市場(chǎng)上獨(dú)一無(wú)二的產(chǎn)品。
上文提及的七家中國(guó)本土質(zhì)譜供應(yīng)商都是在2006年之后加入的，并且近幾年，也有幾家國(guó)外公司通過(guò)研發(fā)或收購(gòu)加入到質(zhì)譜市場(chǎng)或拓展到新類(lèi)型質(zhì)譜市場(chǎng)中(詳細(xì)情況見(jiàn)表三)。
表三：部分新近加入質(zhì)譜細(xì)分市場(chǎng)的國(guó)外公司
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公司名稱(chēng) |
類(lèi)型 |
型號(hào) |
進(jìn)入時(shí)間 |
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島津 |
三重四極桿液質(zhì) |
LCMS-8030 |
2010年 |
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PerkinElmer |
單四極桿液質(zhì)
（源自AOB技術(shù)） |
FlexarTM SQ 300 MS |
2010年 |
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PerkinElmer |
飛行時(shí)間質(zhì)譜
（源自AOB技術(shù)） |
AxION 2 TOF-MS |
2011年 |
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力可 |
飛行時(shí)間質(zhì)譜 |
CitiusTM LC-HRT和Pegasus® GC-HRT |
2011年 |
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布魯克 |
單四極桿氣質(zhì)
（源自瓦里安技術(shù)） |
SCION SQ |
2011年 |
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布魯克 |
三重四極桿氣質(zhì)
（源自瓦里安技術(shù)） |
SCION TQ |
2011年 |
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布魯克 |
電感耦合等離子體質(zhì)譜
（源自瓦里安技術(shù)） |
aurora M90 ICP-MS |
2011年 |
2010年以前，島津并沒(méi)有三重四極桿液質(zhì)產(chǎn)品，正是看到了三重四極桿液質(zhì)市場(chǎng)巨大商機(jī)，島津推出了LCMS-8030。島津美國(guó)分公司生命科學(xué)市場(chǎng)總經(jīng)理Scott A. Kuzdzal 先生認(rèn)為，“在很短的時(shí)間內(nèi)，三重四極桿質(zhì)譜的需求將會(huì)呈現(xiàn)爆炸式增長(zhǎng)，在各類(lèi)質(zhì)譜市場(chǎng)中成為份額最大的一部分，并且三重四極桿質(zhì)譜的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)不論是在全球還是在中國(guó)都將加劇，應(yīng)用領(lǐng)域也將持續(xù)擴(kuò)大，例如臨床領(lǐng)域等;很多質(zhì)譜廠商的重點(diǎn)也會(huì)放在UHPLC和三重四極桿質(zhì)譜上。2012年，島津在ASMS(美國(guó)質(zhì)譜年會(huì))上一氣推出三款三重四極桿質(zhì)譜產(chǎn)品GCMS-TQ8030、LCMS-8040及LCMS-8080。
PerkinElmer和布魯克也正是看到質(zhì)譜細(xì)分市場(chǎng)的機(jī)會(huì)通過(guò)收購(gòu)進(jìn)入到質(zhì)譜市場(chǎng)新領(lǐng)域。2009年，PerkinElmer收購(gòu)了ESI發(fā)明人John B. Fenn教授創(chuàng)建的AOB公司(Analytica of Branford)，隨后在2010年推出了PerkinElmer首款液質(zhì)產(chǎn)品FlexarTM SQ 300 MS，2011年又推出了飛行時(shí)間質(zhì)譜儀AxION 2 TOF-MS。而此前，PerkinElmer只有無(wú)機(jī)質(zhì)譜產(chǎn)品ICP-MS(電感耦合等離子體質(zhì)譜)。
而布魯克多年來(lái)一直專(zhuān)注于高端質(zhì)譜市場(chǎng)，2010年因安捷倫收購(gòu)?fù)呃锇驳姆磯艛嘞拗?，布魯克收?gòu)了瓦里安三重四極桿氣質(zhì)聯(lián)用、氣相色譜及電感耦合等離子體質(zhì)譜三條產(chǎn)品線，由此也進(jìn)入到氣質(zhì)聯(lián)用及ICP-MS市場(chǎng)，并于2011年先后推出aurora M90 ICP-MS，及氣質(zhì)聯(lián)用儀SCION SQ、SCION TQ，而其三重四極桿氣質(zhì)聯(lián)用儀SCION TQ新近獲得了2012年P(guān)ittcon撰稿人銀獎(jiǎng)。布魯克•道爾頓公司執(zhí)行副總裁Ian Sanders博士表示，“Q-TOF和TOF/TOF肯定是我們主要發(fā)展的產(chǎn)品，另外我們收購(gòu)原瓦里安三條產(chǎn)品線以及Michrom Bioresources之后，我們?cè)跉庀嗳厮臉O桿質(zhì)譜方面的實(shí)力大大增強(qiáng)，三重四極桿液質(zhì)也是我們研發(fā)的重點(diǎn)?！?/FONT>
最后要提及的新近加入者是力可公司。眾所周知，力可公司是元素分析儀器的領(lǐng)先者，但在Pittcon 2011上，力可公司卻因質(zhì)譜產(chǎn)品“大放異彩”，力可公司的飛行時(shí)間液質(zhì)聯(lián)用儀CitiusTMLC-HRT獲得了當(dāng)年度的Pittcon撰稿人金獎(jiǎng)。據(jù)力可公司亞太及非洲區(qū)域副總裁莊皓謹(jǐn)先生介紹，“力可的多反射通道技術(shù)(Folded Flight Path，F(xiàn)FPTM)可以實(shí)現(xiàn)離子在LC-HRT質(zhì)譜中經(jīng)過(guò)64次反射之后，離子的損失一般不超過(guò)40%，從而達(dá)到了很高分辨率?！?/FONT>
對(duì)于力可公司未來(lái)質(zhì)譜發(fā)展戰(zhàn)略，莊皓謹(jǐn)先生說(shuō)到，“我們認(rèn)為未來(lái)在分離領(lǐng)域的需求將會(huì)有較大的增長(zhǎng)，所以我們加強(qiáng)在色譜、飛行時(shí)間質(zhì)譜、四極桿質(zhì)譜以及MS/MS方面的投入。在下一個(gè)3-5年，我們會(huì)有更多新的質(zhì)譜類(lèi)產(chǎn)品推出。但是我們暫不發(fā)展目前競(jìng)爭(zhēng)比較激烈的產(chǎn)品，比如Q-TOF等，我們的產(chǎn)品有自己特色和市場(chǎng)定位，所以目前只發(fā)展TOF類(lèi)產(chǎn)品?！?/FONT>
