发布时间:2019-11-01 16:46 原文链接: 赛默飞

说到质谱商界历史,最早要追溯到全球三大专业质谱公司:英国质谱公司VG、美国质谱公司Finnigan和德国质谱公司MAT。后两家先被Thermo收购(Thermo吞并Fisher后就成了今天的赛默飞),第一家被Thermo收购到一半时被启动了反垄断法,VG的后一半人间飘落了一阵后演变成Micromass,后被Waters收购。

  所以,说到质谱的专业性,不管是昨天、今天还是明天,赛默飞的确是根红苗正。

  首先,德国MAT工厂的产品是最早打动中国客户的,因为它有一系列的高分辨磁质谱和同位素质谱,对于中国最早开展质谱分析的地质、矿产和核工业部门来说,MAT工厂提供了专家们所需要的各种产品。后来,质谱的应用从无机大幅扩展到有机和生物领域,了解MAT工厂无机同位素产品的只是一些质谱专家。但赛默飞的Orbitrap、磁质谱都是在德国制造的,不断证明了MAT工厂在高端质谱领域的精深造诣。

  其次,赛默飞掌握了离子阱技术几乎所有精髓。大家知道,1985年,质谱界的离子阱技术获得了Nobel奖。离子阱的奥妙在于:它充分体现了“人定胜天”的思想,科学家们通过操控一个能被置于手掌心的小巧分析器,就能变化出各种工作状态,比如需要获得结构剖析的MSn多级质谱,非离子阱莫属。而离子阱由于有储存能力,在定性需要的全扫描灵敏度上,也远高于四极杆质谱。赛默飞后来提供了气质离子阱、液质离子阱等一系列产品,在ESI源成功商品化,尤其是需要大规模定性的蛋白质组学兴起后,LCQ液质离子阱一度风靡全球。最新的技术是2003年后出现的线性离子阱LTQ系列。不过离子阱的市场目前已经萎缩了,因为其倚仗的组学市场已经走向高分辨和定量。

  2005年出现的Orbitrap技术目前风头正劲,它的意义不仅是提供了一种全新的“理想”质量分析器,为科学家提供了新的探索可能,而且Orbitrap维持的高售价体系,把所有质谱厂商的热情也调动了起来。这些竞争者为已经有多年技术停滞的Q-TOF技术注入了新的活力,可以说,Orbitrap的出现直接刺激了Q-TOF技术的进化,为高端质谱打开了广阔的市场。Orbitrap出现前,实验室花50万美元以上买一台液质联用的概率很小,而在Orbitrap出现后,这种现象层出不穷。所以,从这个角度来说,所有质谱生产厂家,需要感谢Orbitrap。不过,2011年后,等市场养大了养肥了,赛默飞突然“杀”出了Q-Exactive,着实给玩儿得兴起的Q-TOF厂家一记重锤。现在赛默飞一家大力宣讲今后都用Q-Exactive来做定量,但只有它一家玩儿的市场能有多大呢?

  正所谓“成也萧何,败也萧何”,赛默飞内部太重视那些独创性的技术,在竞争充分的市场上,从未拿到过“前两位”,比如:单四极杆/串联四极杆气质,单四极杆/串联四极杆液质,这些定量的市场,比定性市场大得多,赛默飞常把原因归咎于“气相液相没做好”,其实内部的不重视是最重要的原因。

  如果赛默飞专门组建一支从研发到营销的独立团队,只做GC、LC、四极杆类GC-MS、GC-MS/MS、LC-MS和LC-MS/MS,或许局面会好得多。因为以业绩来考核,人们只愿意做那些好做的事情,诸如Orbitrap、离子色谱这样好经营的产品在手上,团队的人怎么会悉心经营那些竞争激烈的产品?也许,资源永远是有限的,对创新和更高技术的追求是赛默飞的文化,对有些市场可能只能拱手相让。

  赛默飞受技术太多所累,也曾放弃过很多产品,比如赛默飞很早推出过MALDI-TOF,也曾推出过FTICR。如果赛默飞哪天决定把内部一直不重视的GC-MS生产线卖了,中国的厂家们一定要想办法接住。

(1)Orbitrap系列产品,目前最热的是Q-Exactive

  在分析测试百科网访问Orbitrap发明人Makarov的文章“Orbitrap的过去、现在和未来中,对Orbitrap技术有详细的描述。2005~2013年的8年来,Orbitrap几乎年年有新产品、新技术推出。下图时间轴左侧是新技术,右侧是商品化的里程碑。几项突破性的技术分别为:仅使用Orbitrap单分析器的Exactive、串联了四极杆的Q-Exactive,ETD/ECD/HCD多种裂解技术、双压阱、S-lens、增强傅里叶变换性能的高场Orbitrap Elite和三合一的Orbitrap Fusion。2014年,赛默飞把Q-Exactive分化成了Q-Exactive HF和Q-Exactive Focus两种型号。今年,赛默飞将迎来Orbitrap推出后的第10个年头,Orbitrap的第一个ZL保护期也将到期。如果有更多的厂家进入Orbitrap的市场,Orbitrap的品类有可能更大更强。

     目前Orbitrap的产品线包括:LTQ Orbitrap XL(最高分辨率为6万)、Orbitrap Velos Pro(最高分辨率为10万)、Orbitrap Elite(最高分辨率为24万)、Orbitrap Fusion(最高分辨率为45万)、Exactive Plus和Exactive Plus EMR(最高分辨率为14万)、Q Exactive HF(最高分辨率为24万)和Q Exactive Focus(最高分辨率为7万)。


Q Exactive Focus LC/MS系统


 赛默飞Orbitrap Fusion Tribrid 三合一质谱仪

(2)离子阱系列液质联用仪:以MSn、稳定易用著称的定性质谱

   离子阱原是赛默飞的看家本领,LCQ是最经典的离子阱质谱,在鼎盛时期,每年的销售高达数千套。从传统三维离子阱来说,赛默飞最后的一款“收官之作”是LCQ Fleet,已经集成了传统三维离子阱可以具有的所有优势性能:多级质谱,比较高的灵敏度,极其稳定的性能,适用于一般的定性定量。如果一个实验室购买第一台质谱,买台简单的离子阱是不错的,稳定可靠,简单易用,对操作者的要求很少。2003年后,赛默飞推出新一代线性离子阱LTQ系列,目前的型号有LTQ XL和LTQ Velos Pro,后者是双压的线性离子阱,具有更多的工作模式。在蛋白质组学要求高通量“发现”的时代,LTQ占尽了风头,因为它灵敏度高、稳定可靠、可同多维纳/微升色谱无缝地衔接,高通量的工作,在获取大量数据为先的时代,是最优秀的质谱仪。但后来,随着蛋白质组学追求更准确的标志物、定量、翻译后修饰等新的方向,仅有LTQ显得力不从心,LTQ Orbitrap、串联四极杆等是更好的选择。

(3)TSQ 系列三重四极杆液质联用仪

   1980年,赛默飞就已经推出了业界首款商品化的三重四极杆质谱仪TSQ。历经多代发展,2013年推出的最新型号为TSQ Quantiva和TSQ Endura三重四极杆液质联用仪。除了高灵敏度和极佳的定量分析性能,赛默飞的三重四极杆液质联用仪的一大卖点是:具有业界较高的分辨率(Quantiva最高为0.2 FWHM;Endura最高为0.4 FWHM),而Endura的m/z范围可到3400 Da。总体来看,这两款最新TSQ的指标都非常高,比如TSQ Quantiva的灵敏度高达1pg利血平信噪比为100,000:1(TSQ Endura为10,000:1)。另外还有两款早期的产品:TSQ Quantum Ultra和TSQ Quantum Access MAX。但四极杆具有“高分辨”的性能有悖大多数人的长期认知,在三重四极杆已经形成的大量定量方法中,“高分辨”也显得不是用户需要的性能,而只是赛默飞自己强调的一个卖点而已。所以,TSQ并不是定位非常成功的三重四极杆产品。安捷伦、岛津等推出三重四极杆后,它的市场占有率在已被挤出前三位。


赛默飞TSQ Quantiva三重四极杆质谱仪

(4)ISQ和ITQ气质联用仪,以及MSQ液质联用仪

   赛默飞从不缺质谱,ISQ是单四极杆GC-MS,ITQ是离子阱GC-MSn,MSQ plus是单四极杆LC-MS。几款仪器性能指标都很高,也有一些卖点,比如在更换气质联用的离子源方面,ISQ、ITQ都可以不停真空,利用真空锁装置快速更换离子源。但赛默飞本身不重视这种“小仪器”。另外,在标准化、大量应用的市场上,赛默飞的产品缺乏明确的定位。强调指标好,在竞争激烈的市场上没有用。比如灵敏度,目前的状态下,用户根本无法分清谁家的灵敏度更高;真空锁定装置,并不是用户需要的核心要求。而安捷伦初始定位自己是易于使用的GC-MSD(气相的质谱检测器),现在再定位自己是全球卖得最多的气质联用仪,是谁都能听懂的定位。既然大家都争着说灵敏度,用户已无从分辨,岛津就定位自己是“超快”的质谱,而“快”是用户需要的核心性能,岛津就能成功地在竞争激烈的市场上占据优势地位。至于离子阱GC-MSn,由于缺乏竞争,也没有和标准部门好好合作形成标准,所以现在基本不能形成一个市场。MSQ plus就更是乏善可陈,赛默飞也多年没有更新了。

(5)TSQ 8000 EVO三重四极杆气质联用仪

  赛默飞几乎是最早推出三重四极杆气质联用仪的,2005年就推出了TSQ Quantum GC,目前最新款是TSQ 8000 EVO。在竞争稀少的市场上,曾经取得过不错的战绩,尤其是当TSQ 8000推出时,体积做得非常小。结合了T-SRM技术可以快速建立定量方法,灵敏度已达到100 fg八氟萘的SRM信噪比优于12,000:1。但当安捷伦、岛津、布鲁克都开始进入这个市场时,赛默飞的TSQ 8000 EVO将会面临更大的挑战。尤其是安捷伦提出了IDL(检出限),并达到0.5 fg的验收指标后,赛默飞是否跟随还是个未知数。


赛默飞TSQ 8000 EVO 三重四极杆GC-MS/MS

(6)iCAP™ Q 四极杆ICP-MS和高分辨ICP-MS

  赛默飞1981年发明ICP-MS,1984年推出全球第一台商品化ICP-MS,目前的ICP-MS分两种,四极杆的最新型号为2012年推出的iCAP Q,高分辨磁式包括ELEMENT2、ELEMENT XR单接收ICP-MS以及NEPTUNE Plus多接收等离子质谱仪。

  iCAP Q的特点是:独家采用立式结构,是体积最小的ICP-MS。在降低干扰方面,在离子传输部分,采用RAPID透镜技术形成90度偏转离子光路,从接口中提取的离子被加速通过初级离子透镜进入RAPID透镜,使分析的离子进入QCell之前有效偏转90度。分析部分使用ZL的Qcell池,采用Flatapole技术、业已验证的氦KED(动能歧视效应)干扰消除、独特的低质量数剔除功能,来保证碰撞次模式分析的可靠性。在维护方面,iCAP Q拆卸采样锥和截取锥都非常方便,易使用、易维护。赛默飞的ICP-MS守住了市场的前三位。


赛默飞iCAP Q四极杆ICP-MS

ELEMENT2/XR高分辨磁式ICP-MS和NEPTUNE Plus多接收等离子质谱仪非常昂贵,竞争者很少,对于追求极限分析能力的环境监测、核科学、地球科学和材料科学有用。其中NEPTUNE Plus第一次整合了高灵敏度、灵活多接收检测器、动态变焦调节和多接收离子计数能力,适用于高精度同位素比值测量。


赛默飞NEPTUNE Plus多接收等离子质谱仪