20192020年質譜新品概覽洞悉未來技術和市場趨勢

　　分析測試百科網訊 此前我們已經介紹，質譜具有“3S+3A”的所有特征，這是基金委的莊乾坤教授對質譜優勢的高度概括。分析檢測手段，但凡滿足“3S+3A”中的1-2條，就有存在的價值，而質譜是六項全能。質譜的通用性更是出類拔萃，宏觀上我們知道所有物體的質量都可以用“秤”來稱量，這要感謝牛頓祖師爺發現的萬有引力。而在微觀上測量各種粒子的質量，就要依靠質譜，質譜又被譽為“測量分子和原子的秤”。但質譜不僅僅是一臺簡單的“秤”，它可驅動帶電離子飛行并將它們分離，有次小編看到“飛揚的離子”感覺也頗為形象。以前，質譜的廣泛應用很大程度上來源于同色譜的完美聯用。而在今日，質譜開始展現其直接分離離子的能力，不僅利用淌度可為液質聯用增加新維度的分離，而且運用直接離子化技術擺脫色譜，開啟原位檢測和超高通量分析的新篇章。因此，近年來主要的技術是新型離子源技術和離子淌度，最大的市場趨勢就是眾所周知的臨床質譜。

　　注：3S+3A含義：高靈敏度Sensitivity、高選擇性Selectivity、高速度Speed、高準確度Accuracy、可自動化Automation、廣泛的可用性Application。

　　據不完全統計，2019-2020年，共有32臺新質譜或裝置推出，其中液質聯用16臺，MALDI質譜或用MALDI加載于原LCMS的4臺，自己制造（非OEM）通過臨床醫療器械注冊許可的4臺，用于液質離子源創新的3臺，氣質聯用或技術改進的4臺，電感耦合等離子體質譜1臺。其余結合質譜的應用軟件不再統計。更多通過臨床醫療注冊許可的產品很多，比如很多OEM的，這里不再統計。

液質聯用和MALDI質譜

　　此處液質聯用指適合于極性化合物分析、使用大氣壓下電離的質譜，MALDI質譜指采用MALDI離子源的質譜，亮點有幾個：

　　（1）譜育推出中國第一款三重四極桿液質EXPEC 5210，這注定是被國人牢記的一款儀器，它代表了中國人終于可以造出串聯質譜了。以前不管是GC-MS、LC-MS、ICP-MS，還是MALDI質譜，中國都只能造出單級質譜，EXPEC 5210是國內首臺串聯質譜，這代表中國開始掌握串聯質譜技術，提振了未來中國進軍高端質譜的信心。

　　（2）在液質的離子源方面，首先是Echo MS，聲波激發離子源結合SCIEX家的三重四極桿TQ，每秒3個樣品的高通量性能讓人難以置信。賽默飛在離子源接口方面推出淌度分離的FAIMS Pro，以及直接離子化的紙噴霧源VeriSpray PaperSpray。

　　（3）在MALDI方面，布魯克繼TimsTOF及TimsTOF Pro在液質領域大獲成功后，加磅自家看家的MALDI功能，接連推出TimsTOF Flex和MALDI-2，前者可達成在一臺主機上先MALDI成像再進行LC-MS/MS一氣呵成的操作，后者利用二次激光大幅提升MALDI測小分子的性能。島津推出了只需一張紙的占地面積、全球最小的MALDI質譜MALDImini-1。

　　（4）淌度方面，沃特世作為離子淌度分離的鼻祖，推出環形淌度SELECT SERIES Cyclic IMS，刷新淌度分辨的記錄，最高可達750分辨率，在淌度分辨率的賽道上再次遙遙領先。

　　（5）三重四極桿TQ方面，SCIEX再推旗艦TQ機型Triple Quad 7500，并可隨時升級同型QTrap。此前，SCIEX還推出了Triple Quad 5500+，也是QTrap ready。當然在三重四極桿TQ液質方面，島津推出LCMS-8060NX，安捷倫推出6495C、6470B。前面也提到了譜育的EXPEC 5210。

　　（6）Orbitrap當然仍是賽默飛的獨門絕技，目前在Orbitrap上不斷擴展機型，一個方向是Eclipse大幅擴展質量范圍并提供更多智能化功能；一個方向是推出大幅縮小體積的“小鋼炮”系列Exploris 480、240、120。

　　（7）幾家更新了Q-TOF機型，如SCIEX的TripleTOF^? 6600+，安捷倫的6546，沃特世的SYNAPT XS。

　　（8）此外，還有幾款比較特色的質譜，一是安捷倫作為液相檢測器的、非常小巧的LC/MSD iQ；島津和中國學者一起研發推出的解決方案型機型CELLENT CM-MS，可進行在線細胞培養和質譜檢測；島津還推出了一體化解決方案imscope QT，把顯微鏡、MALDI、Q-TOF組合在一起。

　　譜育：EXPEC 5210

　　EXPEC 5210于2019年9月上市，其重大意義在于它是國內首創的三重四極桿串聯質譜儀（TQ），也是國內首創的空間串聯質譜儀（非離子阱），對離子選擇和傳輸技術有重大突破，而三重四極桿質譜是最量大面廣、年需求增長率最高的質譜類型，比如TQ型LC-MS/MS大概年銷量2000臺，年增長率兩位數；TQ型GC-MS/MS也有約500臺的年銷量。在2011年最早一批“國家重大科學儀器設備開發專項”支持下，譜育歷經8年的研發投入推出的這款EXPEC 5210，采用一系列創新的質譜技術，并在質譜核心技術上擁有自主知識產權，性能指標達到國際同類先進水平。EXPEC 5210具有卓越的靈敏度和優異的穩定性，非常適用于醫學檢測、環境監測和食品安全等廣泛的領域。近期Quenchers等簡便前處理方法結合TQ質譜的應用，催生了農獸藥國標、環境標準、國家藥典（如中藥）等多項關于TQ質譜標準的出臺。如譜育能夠結合中國在食品、環境、藥典等領域的標準方法開發配套方案，而且在當前全國“國產替代”的呼聲中，EXPEC 5210非常有望能夠“一炮走紅”。據悉，EXPEC 5210已經開發了類似方法，比如針對新藥典2020中藥的檢測，EXPEC 5210具有一臺儀器既可以做LC-MS/MS、又內置EI源做GC-MS/MS的方法，全中文操控，既為用戶節省了購置的成本，又降低了操作的難度。相信EXPEC 5210只是個啟動信號，它代表我國開始掌握質譜中較為高端的串聯技術，希望能夠從此“打開一扇門”，激勵譜育和更多國內公司研發制造出高端的串聯質譜。

EXPEC 5210

　　禾信：CMI-1600

　　禾信在前期推出MALDI-TOF后，今年的CMI-1600臨床微生物鑒定質譜系統獲得了中國二類臨床醫療器械注冊許可（粵械注準 20202220695）。其特色是超過60000株本土化菌種數據的專業質譜鑒定系統完全自主開發、全面掌握儀器的相關核心技術，采用2000 Hz超高頻率的固體激光器，大大提高了目標分析物的檢測效率。禾信近年來堅持自主創新，在環保領域找到了突破口從而快速發展后，開始進軍臨床質譜領域，并順利通過臨床質譜注冊許可。

CMI-1600 MALDI-TOF

　　SCIEX

　　2020年是SCIEX成立50周年，雖然在疫情之下，SCIEX卻推出了比往年更給力、更硬核的產品。首先是7500，全名是：SCIEX Triple Quad 7500 LC-MS/MS系統—— QTRAP Ready。這是一款三重四極桿的液質，而且隨時可升級QTRAP。它的意義是什么呢？三重四極桿和QTRAP，這兩種質譜已經和SCIEX的名字綁在了一起，SCIEX發布5500、6500、7500，就好像蘋果發iphone 10、11、12。簡而言之，這是新一代旗艦機型，而且據說，靈敏度再次達到新高。所以，7500是旗艦機型的新標桿，今后大家都得向它看齊。從技術上來看，7500的新D Jet? 離子導向和離子源的改進，使靈敏度在高處再提高，靈敏度相比前代產品提高5倍以上。新的OptiFlow? Pro離子源提高了效率。

SCIEX Triple Quad 7500

　　另外一款是ECHO MS 系統，每秒3個樣品，創造高通量奇跡，相信很多藥廠、CRO已經被深深種草。今年疫情，大家更加知道要搞疫苗、搞新藥。而新藥篩選很關鍵。舉例來說，如果用質譜法做新藥篩選，用傳統方法需要115天，而用ECHO MS，只需要4天，令人難以置信。更讓人Unbelievable的是，自從Cooks 2004年發表了那篇激蕩人心的關于環境電離（AmbientMassSpectrometry）的文獻¹后，學術界異常火爆，各種電離方法層出不窮，ECHO MS采用的是 聲波激發 的新型電離（ACOUSTIC DROPLET EJECTION，ADE）方式，也可以不再用液相，把液質聯用做出了MALDI的感覺（樣品加在96孔或384孔板上）。估計COOKs教授會更欣慰的：新型離子化不僅可做“原位”，而且具有Unbelievable的“高通量”。ECHO MS的推出，估計也能進一步振奮SCIEX內部士氣——當年放棄市場占有率幾乎第一的高通量的MALDI-TOF和MALDI-TOF/TOF，這得需要多大的勇氣？今日ECHO MS的出現，高通量就不再只屬于MALDI了，ADE也可以，未來的想象空間非常大。

　　小編稍微查閱獲知，用聲表面波（SAW）驅動微流體的技術已被應用于微流控領域，相比微流控研究領域中基于其他驅動原理的方法如表面梯度法、熱毛細法、電潤濕法和磁力法等，基于聲表面波原理的方法有著明顯優點。如基于聲表面波技術的微流體裝置結構簡單、易于制造、適于批量生產、生物相容性良好、能夠快速驅動流體且驅動力較大以及易于芯片中集成等。用于質譜離子源，這真是前無古人、后無來者。

ECHO MS 系統

　　當然，2019年，SCIEX還推出了Triple Quad 5500+ LC-MS/MS 系統  -QTRAP Ready，也是三重四極桿的液質，而且隨時可升級同級別QTRAP，這是SCIEX第一次推出二合一質譜，已激活QTRAP功能，可以同時擁有三重四極桿質譜的定量功能和線性離子阱質譜的定性功能。TripleTOF系列也更新到TripleTOF^? 6600+，專為大規模精準定量而設計，全新設計的OptiFlow離子源硬件，使用更簡單，結合SWATH^?采集技術，TripleTOF^? 6600+系統擁有為眾多應用領域提供靈敏、大規模的定量數據采集方案的實力。

Triple Quad 5500+ LC-MS/MS 系統  -QTRAP Ready

TripleTOF^? 6600+

　　布魯克

　　近幾年，布魯克將原有的Biotyper類微生物質譜（即我們常說的單級MALDI-TOF）放入新建的微生物部門，接下來就全心全意搞“科研型質譜”并取得有目共睹的巨大進展；看來，定戰略和業務聚焦很重要。

　　我們不妨把時間軸拉回去模擬“復盤”一下，布魯克先是定下“科研型質譜”的戰略，接下來就得選新穎有意義的方向。看看周圍最直接相關最熱門的，技術上一個是離子淌度，一個是離子源；應用上，一個是各種組學，一個是質譜成像。第三步就是先攻克技術難關，必須得做得比市面上所有的都好，離子淌度先做到（timsTOF先搞了個淌度分辨率第一），離子源方面先搞MALDI離子源的創新。第四步，硬核技術出來后勾起了科學家“玩一玩”的興趣，在各領域就可找到優秀的科學家合作，尤其是歐美那些全球的KOL（關鍵意見領袖），Matthtis Mann和Ruedi Aebersold等科學家的加磅不僅在硬件之外搞出了新流程新軟件，而且真的不愧是KOL，帶領了全球timsTOF pro系列的熱賣。這就好比當年Ruedi用SWATH加磅TripleTOF一樣，有“帶頭大哥”的加持，儀器就會賣得順風順水。

　　timsTOF pro的主要概念是利用新型diaPASEF工作流程實現的4D組學，從單純追求淌度分辨率進化為雙淌度、新型采集流程，大幅提高了靈敏度、占空比（dutycycle）和實驗通量，在組學領域大獲成功。在此基礎上，去年布魯克推出timsTOF fleX，這是利用了自家看家本領MALDI離子源，另外也可有力抗擊競爭對手。現在timsTOF fleX一臺機器上，可以既做ESI又做MALDI，對關注性價比和靈活性的科研型用戶非常有吸引力。此外，timsTOF fleX上發布了新概念“空間定位組學（SpatialOMx?）”，把質譜成像的應用和轉化醫學緊密結合，再次吸引了眾多眼球。

timsTOF flex

　　技術的原始創新和科學家的加持螺旋式上升，這不，今年timsTOF flex上裝載了全新的MALDI-2離子源，這是技術上的又一次原始創新，最初的思想來自于科學家。2015年，Muenster（明斯特）大學的Klaus Dreisewerd課題組在《Science》上發表了Post Ionization的MALDI技術²。不少人以前覺得MALDI適合大分子，小分子的靈敏度不太理想。MALDI-2 PI離子源主攻的方向就是提高小分子的靈敏度，這對于代謝組學、脂質組學是絕對利好；其技術關鍵是在MALDI源后再加一個正交的266nm的激光器。MALDI-2可將小分子和脂質分析的靈敏度提高一到兩個數量級，進一步擴大MALDI質譜與基于MALDI技術的質譜成像應用范圍。

MALDI-2原理：在MALDI源后應用第二束激光激發中性分子電離

　　島津

　　每家公司有每家公司的特色，島津公司近年來在質譜上的側重點有幾個。（1）在三重四極桿上步步跟隨最新潮流，博采各家之長，每種型號都特別齊全。（2）結合島津全產品線長，部門間合作緊密的優勢，開發其它類儀器和質譜連接的機型，提供給客戶特色的解決方案。（3）推出Q-TOF 9300后補全了自己的產品線，不過堅持多年的IT-TOF估計要面臨是否放棄的決定。（4）在獲得過Nobel獎的MALDI上繼續做文章。無論如何，自從島津開始做三重四極桿質譜后，整個公司質譜的發展進入了超快車道，產品在用戶中也獲得了很好的反響。

　　比如，三重四極桿系列，島津的型號非常齊全；今年6月1日，島津發布三重四極桿液質聯用儀旗艦機型的巔峰之作LCMS-8060NX，在實現優異的靈敏度和分析速度的同時，進一步提升了儀器的穩定性、耐用性和操作性。主要的技術改進包括：IonFocus?單元，可將離子更高效地引入質譜儀，降低干擾，提升穩健性；配置新一代離子源，無需卸除質譜真空狀態即可更換脫溶劑DL 管和 ESI 毛細管，無需進行復雜的調整即可進行高靈敏度分析，并使方法開發更加高效；“分析智能”功能，可從分析準備到數據處理，最大限度地提高分析通量。

Nexera LC-40+LCMS-8060NX

　　6年前，島津發布了業界第一臺結合了顯微鏡和LC-MS的成像質譜顯微鏡iMScope TRIO，今年島津發布它的繼任者iMScope QT，它倆的區別顯而易見，前者質譜是IT-TOF，后者質譜是Q-TOF。iMScope QT在保留高空間分辨率，顯微鏡等原有儀器特點的基礎上，改善了檢測靈敏度和速度，實現了速度、特異性、空間分辨率、靈敏度為一體的質譜成像分析。 iMScope QT是由顯微鏡-MALDI單元與LCMS-9030組合而成，顯微鏡-MALDI單元可移動分開使用，是成像質譜與LC-QTOF的兼用系統，用一臺儀器可實現定性、定量、以及定位分析。不僅如此，同時發售基質涂敷自動噴霧系統，結合原有的iMLayer升華涂敷系統，提高成像靈敏度和空間分辨率。 此外，島津可提供從前處理到數據采集，軟件分析的質譜成像的整體解決方案。使用一臺質譜儀就能完成所有分析，通過疊加不同檢測原理的圖像以及不同離子化方法的數據進行分析，為成像分析提供全新的工具。

iMScope QT成像質譜顯微鏡

　　2019年，島津還推出CELLENT CM-MS細胞微流控芯片質譜聯用分析儀，這是和我國清華大學林金明教授合作開發的產品。作為該領域全球唯一的全自動產品，CELLENT CM-MS以細胞培養，實時監測和在線細胞分析為一體，通過微流控的動態細胞培養，顯微觀察和代謝物的自動提取，從而實現真實生物狀態的研究。

CELLENT CM-MS細胞微流控芯片質譜聯用分析儀

　　島津去年還推出了MALDI mini-1，今年在中國宣傳。一般MALDI都是接TOF，而這款儀器是MALDI接數字離子阱（DIT），最大的好處是占地特別小，放在桌上只有A3紙那么大。其次是特別快，將所要檢測的樣品與基質混合，僅需涂在樣品靶板上，即完成樣品制備。將樣品靶板插入儀器，到達可檢測的抽真空時間僅需5分鐘。當然接上離子阱就可以做MSⁿ多級質譜，這對需要多級質譜分析的糖組學、糖肽的分析預期將帶來很多想象空間。

MALDImini-1

　　賽默飛

　　任何時候，Orbitrap都是賽默飛的主打產品線，去年該產品向兩個方向拓展，一款是擴展m/z范圍至8,000Da，使用更多智能采集技術的Orbitrap Eclipse，另一款是第一次把Orbitrap做成“小鋼炮”，體積縮小一倍，保持性能的Orbitrap Exploris 480。當然在今年，Exploris 480又有了兩個兄弟，Exploris 240、Exploris 120，這幾款的差別主要是分辨率的不同，480即分辨率是48萬，以此類推。

賽默飛Orbitrap Exploris 480、Exploris 240、Exploris 120

　　Eclipse在保持Fusion Lumos三合一質譜性能的基礎上，提升了如下主要性能，首先是擴展MSⁿ（n=1~10）的質量范圍至8,000 Da，在LTQ和Orbitrap上同時實現。使用PTCR（Proton Transfer Charge Reduction ，質子轉移電荷減少）離子源，降低多電荷態，提升譜圖質量。使用RTS（Real-time search實時搜索）算法，提供強大的二級譜圖檢索功能，在進行SPS MS³TMT定量時，如果二級譜圖能匹配數據庫中的肽段則繼續進行MS³掃描，在提高TMT定量準確性的同時分析通量提升1倍。標配50萬分辨率，擴展選項后可達100萬。此外還把四極桿做“粗”了（內徑提高），提升了離子傳輸效率。這款儀器目前是賽默飛最高端的Orbitrap。

Orbitrap Eclipse Tribrid三合一質譜儀

　　任意一款Orbitrap，自然分辨率都是“一騎絕塵”，其它質量分析器都不可與其相比。Orbitrap這項技術的確讓賽默飛賺得瓢滿缽滿。前一陣子，中國曾組織一場蛋白組學的實驗比拼，原理上，五花八門的質譜、各有特色的實驗室應該更好看。但參賽實驗室幾乎一水兒地使用Orbitrap，區別只是型號的不同，從某種程度上來說降低了參賽的話題度，但也可以看出Orbitrap的這種地位。有時候人們總會想，什么技術可以挑戰一下？希望下屆這樣的比賽有更多的看點吧。

　　賽默飛還有兩個新產品，一個是FAIMS Pro，其實很多很多年前賽默飛就有FAIMS，類似SCIEX的SelexIon，是加在離子源前的“離子淌度”，主要用于提高選擇性、降低干擾，提升實際樣品的靈敏度。在當前“離子淌度”比較火熱時，再次推出FAIMS Pro，在這一點