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浅谈飞行时间质谱的发展与现状

2020年05月19日 13:47:51来源:化工仪器网点击:3271
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艾卡(广州)仪器设备有限公司(德国IKA/艾卡)
  【化工仪器网 行业动态】 飞行时间质谱(Time of Flight Mass Spectrometer (TOFMS))是一种常用的质谱仪,最早由Stephensen在1946年提出。该质谱仪可以将样品离子化,再利用静电场加速离子,根据离子飞行速度差来分析离子质核比。比起其他质谱仪,飞行时间质谱具有测定对象质量不受限、灵敏度高、分辨率高、分析速度快等优势,是基因、蛋白质、生物化学、医药学、病毒学等领域中不可或缺的实用工具。
 
  穿荆度棘 飞行时间质谱的发展历程
 
  1948年,国外科学家研制出了世界上第一台飞行时间质谱仪的实验样机,飞行时间质谱技术正式从理论阶段迈入了实践中。
 
  最初的飞行时间质谱有着许多问题,其中最让科学家们头疼的便是分辨率过低。由于离子在进入飞行区时,初始条件不可能完全一致。离子产生的时间、位置、初速动能和速度方向的差异,都会对飞行时间造成影响,导致质谱峰扩宽,分辨率下降。受制于分辨率与信号接收处理技术等因素,自1955年之后的20年里,飞行时间质谱的发展一直处于低谷。
 
  1973年,苏联科学家B.A.Marmylin发明了质量反射器,该技术为飞行时间质谱的能量分布问题提供了解决方案,使其分辨率得到了大幅提升。此后随着电子技术、计算机技术以及机械加工工艺的进步,飞行时间质谱仪的性能不断提高。1998年首次出现了垂直引入反射式飞行时间质谱仪,其质量分辨率高达20000以上。这一技术的出现大大加速了飞行时间质谱的发展进程。
 
  如今,飞行时间质谱仪日渐成熟,配合各类离子源,可以说是当今最有发展前景的质谱仪。在大通量、要求分析速度快的生物大分子分析中,飞行时间质谱仪是现今唯一可以实现的分析手段。
 
  国内设备依赖进口 科研人员力图打破技术垄断
 
  目前,飞行时间质谱仪的主要生产商是美国应用生物系统公司和美国布鲁克公司等,商品化的飞行时间质谱仪的制造几乎完全由国外厂商垄断。国内高分辨率质谱依赖进口,价格较为昂贵,而国内对质谱仪的需求量又在不断上升。若是能自主研发出性能优良、适合国内企业单位使用的飞行时间质谱仪,就可以在很大程度上降低设备购买使用成本,并为研发单位带来丰厚的回报,继而提高我国质谱研制水平,形成良性循环。
 
  上世纪80年代中期,国内的科研人员迈出了我国飞行时间质谱仪研制的第一步,先后有近十家科研单位研究并制造出数种仪器样机,填补了国内自制飞行时间质谱仪的空白。但是仪器总体的性能还与国外产品有着一定差距,飞行时间质谱仪的研制工作仍处在起步阶段。
 
  从上世纪末到21世纪初,我国科研人员对飞行时间质谱的研制工作从未止步。2000年,周振博士设计研制的高分辨垂直引入式飞行时间质谱仪分辨率达到了20000,技术指标为当时国际同类仪器的顶尖水准。到2006年,复旦大学与上海精密科学仪器有限公司联合研制的LC-TOFMS仪器便已经通过验收并开始出售。我国飞行时间质谱的研制经过多年发展正逐渐走向成熟,个别技术已达到先进水平,在仪器市场中的竞争力不断提高。
 
  随着科技水平的不断进步,质谱仪的应用范围也不断扩展。想要参与瓜分质谱仪产业这块大蛋糕,需要政府与各企业群策群力,积极交流经验成果,一同攻克难题,改变国内质谱行业落后的局面。相信在不久的将来,我们可以冲破外国的技术封锁,真正让飞行时间质谱仪制造水平全面提升到世界一流水准。
 

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