近年来质谱领域哪些技术有比较大的发展?

【颗粒在线讯】当前，分析化学技术以色谱、质谱、光谱、波谱等谱学技术，以及它们之间的交叉联用作为重要的技术手段，其中质谱技术因其具有灵敏度高、特异性强、分析速度快等优势，被越来越广泛地应用在生命科学、医疗卫生、公共安全、环境监测、材料科学等领域。

　　在质谱检测中，从待测物离子产生到质谱获取离子信号，仅需要毫秒级的时间，然而传统质谱分析方法需要经过繁琐耗时的样品前处理过程，才能进行后续色谱分离及质谱检测，无法在较短时间内完成对样品的质谱分析。

　　因此，离子化技术的发现及进步对质谱分析技术的发展发挥了重要的推动作用。这其中，原位电离质谱技术(Ambient Ionization Mass Spectrometry， AIMS)无需或仅需简单的样品制备，可常温常压下对样品直接采样，进行原位分析，是质谱分析领域的重大变革，也让其成为最近17年来质谱技术研究的热点和前沿之一。随着近十年国内外众多顶尖团队在直接质谱分析技术研发中做出越来越多的成果，目前该技术已发展较为成熟，转化的产品已有10余种，本文将重点梳理和盘点国内外原位电离技术以及商业化的发展情况，供读者参考。(不完全统计，如有遗漏，请联系本网进行补充，010-51654077-8223)

　　2004年，普渡大学R. Graham Cooks教授团队首次提出直接电离质谱技术，即解吸电喷雾电离(Desorption electrospray ionization，DESI)技术，是质谱分析领域的一次重大革命。

　　2005年，JOEL公司的Robert Chip Cody博士等人提出实时直接分析(Direct analysis in real time，DART)技术并发表在Analytical Chemistry期刊上。DART技术的机理是：在大气压条件下，中性或惰性气体(如氮气或氦气)经放电产生激发态原子，对该激发态原子进行快速加热和电场加速，使其解析并瞬间离子化待测样品表面的标志性化合物或待测化合物，再进行质谱检测。(适用于各类极性的有机样品)

　　2007年，清华大学张新荣教授提出介质阻挡放电电离(Dielectric barrier discharge ionization，DBDI)技术并发表在J.Am.Soc.Mass spectrum(美国质谱学会会刊)，成为当期封面文章。DBDI技术的机理：利用介质阻挡条件下的交流高压放电，激发氦气、氩气灯惰性气体，形成稳定喷射的等离子体束，再通过潘宁电离实现样品离子化。(适用于各类极性的有机样品);

　　2010年，清华大学欧阳证、林金明教授和美国普渡大学Cooks教授提出探针电喷雾离子化(Paper Spray Ionization，PSI)技术并发表在Analytical Chemistry期刊上。PSI的技术机理：将样品直接加载到三角形的色谱纸上，接通高压电后即可直接生成电喷雾，直接进行质谱检测。(适用于极性样品和生物分子检测);

　　2011年，中国医学科学院药物研究所再帕尔·阿不力孜教授课题组提出空气动力辅助离子化(Air Flow Assisted Ionization ，AFAI)技术并发表在Rapid Communications in Mass Spectrometry。AFAI技术的机理：电喷雾产生的初级带电液滴直接轰击样品表面，样品被解吸附并形成二次带电液滴，二次带电液滴随流动空气被大量吸入不锈钢传输管，实现离子化及高效采集。(适用于代谢组学研究)

　　2013年，台湾中山大学谢建台教授课题组提出热脱附电喷雾离子化(Thermal desorption–electrospray ionization mass spectrometry,TD–ESI)技术并发表在Analytical Chemistry。TD-ESI技术机理：利用细微金属探针取样，以加热等施加能量方式将分析物气化，导入游离区，并使其与游离区内的带电荷物质反应后，使分析物带电荷，再进入质谱。(适合极性样品，弱极性物质较难离子化)

　　2014年，北京大学刘虎威教授课题组提出等离子体辅助多波长激光解吸附离子化质谱(Plasma Assisted Laser Desorption Ionization Mass Spectrometry,PAMLDI)技术并发表在Analytical Chemistry期刊上。PAMLDI技术的机理：利用三波长激光器发射激光对样品进行解吸附，运用等离子体对解吸附的样品进行离子化之后进入质谱分析。(适用于一些小分子混合物及其成像)

　　四川大学段忆翔教授团队开发了微波等离子体的常压解吸离子源(MIPDI)，基于直流微等离子体的常压解吸离子源(MFGDP)等常压离子化技术。技术特点： MIPDI源的气体温度较高，因而具有较强的解吸能力;而MFGDP具有温度低，能量低的特点，所产生的离子能量相对较低，因而分子离子峰特别明显，适用于生物大分子的离子化。

　　目前原位质谱技术已发展较为成熟，转化的产品已有10余种，该技术也迅速应用在诸如食品、药品、材料、物证、环境、卫生等领域的安全检测与品质控制，其在组学分析、新药研发、中药及天然产物分析、和生物分子成像等领域，其应用也发展迅速。近些年商业化的原位质谱产品也层出不穷，下方为部分商业化产品的盘点与梳理，供读者参考。

　　目前基于直接电离技术的质谱产品有：

　　Waters公司：DESI-XS(解吸电喷雾技术)、SYNAPT G2-Si高清质谱(多反射飞行时间MRT技术+DESI技术)以及SELECT SERIES MRT(MRT技术+DESI/MALDI技术)。

　　赛默飞：VeriSpray PaperSpray 离子源，纸喷雾电离技术+三重四极杆质谱技术。

　　SCIEX：Turbo V离子源(采用ESI/Nano ESI/APCI技术)+三重四极杆质谱(如5000)

　　岛津：DCBI(Desorption Corona Beam Ionization)离子化技术，产品有LC-MS2020质谱仪。

　　清谱科技：Mini β小型质谱(离子阱技术)、直接质谱离子化装置采用的是微管纸喷雾电离技术(PCS)。

　　华仪宁创：CRAIV-110小型质谱分析系统(DBD/探针技术+线性离子阱技术)、AMS-100质谱分析系统、单细胞质谱分析系统(DBD/探针技术+线性离子阱技术)

　　虽然目前直接电离质谱的关键技术已经突破，产品也具有实用性，但是目前仍没有相应的标准把控市场端的质量，包括产品上市质量规范、第三方检测参照、用户使用质量甄别等。因此，想让该技术真正走向市场，走向用户，首要任务是将直接质谱离子化装置标准化，再做直接电离质谱技术测试的相关方法标准。