LCMS商品化的第二个十年（下）

　　当今的技术发展水平

　　从最宏观的角度来看，在最近的几年里一些大型企业之间的收购和兼并似乎放缓，具有革命性的技术改进正在迅速发展，只有少数例外的公司技术更新较慢。安捷伦科技的四极杆和TOF技术已经跻身顶级行列，并继续推广它的芯片技术。Waters始终专注于TRIZAIC UPLC系统，另外在其质谱产品中增加了离子淌度技术，可直接控制样品以正交的方式进入质谱，在不同的分子构象横截面上使离子分层。赛默飞世尔科技在其拳头产品——离子阱和Orbitrap上稳步提高质谱的采集速度和分辨率，近期还推出了双压离子阱质谱，开始扫除离子阱技术在空间电荷和定量限制方面的障碍。

　　美国AB公司现已不作为一家公司存在，和Invitrogen公司(圣地亚哥，加州)合并以后已成为Life Technologies公司的一个品牌，Life Technologies公司是生物技术的制造商。这家公司继续和MDS Sciex公司合作，不断地提高其高端串联四极杆的技术。

　　基于以上的信息，我们可以预测一下质谱未来的发展趋势：

• 在数据库里查询“离子抑制”(ion suppression)这个词汇，返回69篇独立的摘要，说明这个问题很典型(2008年76篇、2007年64篇、2006年87篇)。目前LC-MS大量的分析成果建立在凝聚相的基础上，遵循ESI，但ESI容易出现离子抑制现象，需要对技术不断地改进。
• 代谢组学(Metabolomics)今年有显著增长，返回139篇结果，前几年的数字是：2008年80篇，2007年46篇，2006年39篇，2005年54篇。
• 生物标识物(Biomarker)保持稳定，今年是355篇，2008年400篇，2007年350篇。
• 信息学(Informatics)这个太普通的词汇返回结果很少，只有10篇，而生物信息学(Bioinformatics)返回154篇，但比2008年已经下滑了，2008年是239篇。

　　预测未来

　　做预测是一件既具有诱惑性同时又存在风险的事(如果印刷出来的话)。我在1997年的一篇文章中大胆地指出“接口发展的辉煌日子结束了”，后来似乎成为现实。最近在Strategic Directions一家市场调研公司的一篇报告中指出，在2008年，4家公司(安捷伦科技、AB公司、赛默飞世尔科技以及Waters公司)占据了70%的质谱市场，每家的份额在13%~25%之间。

　　该报告指出：

　　“尽管已拥有超过20亿美元的市场，但是质谱的需求量预期仍将大幅增长，目前全世界的经济处于弱势，但同时也得到了许多制药企业的支持。事实上，质谱技术在许多尖端产业的高端基础研究中是非常重要的工具，它们将贡献于质谱的增长，预期在2012年之前将以每年9%的需求增长。在可预见的未来，市场将被更先进的方法所引领，包括傅立叶变换质谱(FT-MS)、串联LC-MS以及四极杆飞行时间质谱(9)。”

　　这篇报告同时认为GC-MS预期的“典型”年增长率是5%，一半的贡献来源于旧设备的更新(据说这个数字是30,000套)，GC-TOF预期小幅增长，GC-GC串联(二维气相质谱联用)会有比较大的增长。

　　往往容易被忽视的是，即使在这种情况下，单四极杆LC-MS仍然占据一个核心地位，安装基础相对较大(报告中估计有7,000套)，安捷伦科技和Waters公司竞争激烈，以相等的份额占据90%的市场。

　　报告中指出QTOF已拥有4000台的安装量，正如我在2004年的预测一样，复杂度和性能提高使这种杂交技术非常适合各种定性和定量应用。(10)。

　　Waters公司QTOF产品开发部高级经理Alan Millar最近回顾了Waters公司在过去十年里的发展历程。从1993年推出单四极杆质谱平台以来，在过去的16年里，共推出了8款单四极杆质谱。1989年至今从Quattro型号开始共推出了11款三重四极杆质谱。从1996年推出的分辨率仅为5000(FWHM)的QTOF产品到今天新推出的G2系统分辨率高达50,000，在这13年里共推出了8款QTOF质谱产品;如果加上仅用于MALDI源的MALDI-TOF的数字，在相同的统计时间跨度内，上述统计数字很容易就翻了一倍。

　　质谱的价格主要取决于真空系统和控制能力这两方面，除了GC-MS，别指望高端质谱系统的售价会低于10万美元。另一个反驳观点是，任何标准的单四极杆LC-MS价格一般都低于10万美元，但其具有当今先进的四极杆技术，缺乏的只是一些更为复杂的质谱仪器的扩展功能。中位数(或称平均价格)，经常出现在各种描述中;除了高市场容量的仪器(单级四极杆或离子阱仪器)，和那些捆绑了特殊协议的仪器。但在没有陈述详细的技术规格时，你会发现高端的仪器价格相差不大。

　　技术的反复性

　　正如我们已经看到的，技术存在相当短暂的半衰期。有时，华丽的外表会衰败，仅能存活3~5年。有时在另一方面，技术必须要能支持应用——比如，TOF(飞行时间技术)等待了60年，在高速电子学、软件和大大改善的工程设计的推动下，才能使其成为今天这样切实可行的分析工具。软件变得更强大，硬件近年来也有明显改善，这些改进常常建立在我们对基本原理进一步理解的基础上。

　　最近的两项新技术说明，可靠的理论基础可以再现我们的优势。Bruker公司和Waters公司都陆续推出了新型的大气压下的GC源(APGC)，可装在LC-ESI-MS系统上。Waters公司此次商业化主要来自两方面的许可，DuPont 公司和Charles McEwen(现在的Houghton教授，美国费城科技大学化学与生物化学系)的研究成果。McEwen 最近也许由于其大气压固相分析探头(ASAP)技术的研究成果而更加的出名了。使用ASAP技术，操作人员简单地把样品放置在一管的底部，把管子插入加热的氮气中，样品将挥发，便可从该混合物中观察产生的离子。这同Horning在20世纪70年代的工作显然是直接相关的。(11,12)。

　　关于离子化的确切性质和机理的争论可能还会持续下去，虽然我们已经有了ESI，并能够很好地应用它。但在此期间，更快的色谱技术需要质谱具备更快的采集速度，还要保持一定的精确度。改进的软件使我们可以利用我们的优势——对同位素特性的理解，和我们的预测能力。更好的工程设计，更强大的质谱平台，可加深我们对气体动力学产生来源的理解，能够作更多样化的工作。

　　举例来说，Waters公司设计的APGC Xevo，将一个"mini-chamber(迷你腔)"放置在质谱ESI源入口与GC的传输管线之间，作为与LC和GC切换的关键部件，切换的整个过程只需5分钟的时间。记得没有很多年前，把GC和LC的接口放在同一台质谱上的想法，作为一个可行的投资回报预期方案被提出，然而它失败了，因为不合乎标准的GC性能，无论花费是多少，都是不可被接受的。今天，我们在LC源上很容易看到高达fg级的灵敏度。我们还看到近几年大气压下光化学离子化技术(APPI)的发展，展示了类似于EI的谱图，这时你意识到，同样的培训水平、同样的软件、同样的实验设计，我们已经习惯了LC-ESI-MS，现在已覆盖了更广泛的应用。

　　Michael P. Balogh— "MS — The Practical Art"编辑，Waters公司质谱技术发展部的首席科学家;罗杰威廉姆斯大学兼职教授;小分子科学协会(CosMos)创始人和现任主席，同时也是LCGC的编辑顾问。

　　参考文献

　　(9) Strategic Directions International, Inc., Global Assessment Report, 10th edition. Market Forecast 2007–2012 published September 2008.

　　(10) M.P. Balogh, LCGC 22(2), 118–130 (2004).

　　(11) E.C. Horning, M.G. Horning, D.I. Carroll, I. Dzidic, and R.N. Stillwell, Anal Chem. 45, 936-943 (1973).

　　(12) D.I. Carroll, I. Dzidic, R.N. Stillwell, K.D. Haegele, and E.C. Horning, Anal. Chem. 47, 2369–2373 (1975).

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