質(zhì)譜(Mass Spectrometry)，即質(zhì)量的譜圖，是一種用來鑒定樣品中化合物成分及化合物結(jié)構(gòu)的分析技術(shù)，前者為定量分析，后者為定性分析。質(zhì)譜儀主要分成五個部分：進(jìn)樣系統(tǒng)、離子源、質(zhì)量分析器、檢測器及數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)。其中，離子源和質(zhì)量分析器為核心零部件，不同的分析需求將適用于不同的離子源和質(zhì)量分析器。

工作原理

分析樣品進(jìn)入質(zhì)譜儀后，在離子源的作用下被轉(zhuǎn)換為氣態(tài)的帶電離子，它們在加速電場作用下，獲取具有相同能量的平均動能，形成離子束，進(jìn)入質(zhì)量分析器；在質(zhì)量分析器里磁場與電場的共同作用下，不同質(zhì)量的離子會在檢測器上留下不同的運動軌跡；檢測器將其轉(zhuǎn)換為不同的電信號，再由計算機將信號轉(zhuǎn)換為離子信號與質(zhì)荷比的函數(shù)質(zhì)譜圖。

質(zhì)譜儀工作原理圖示

質(zhì)譜技術(shù)的發(fā)展歷程

19世紀(jì)末，E.Goldstein在低壓放電實驗中觀察到正電荷粒子，同時W.Wein發(fā)現(xiàn)正電荷離子在磁場中受到洛倫茲力發(fā)生偏轉(zhuǎn)，質(zhì)譜技術(shù)自此開始發(fā)展，隨后經(jīng)歷了質(zhì)譜儀的研發(fā)、應(yīng)用于有機物分析、應(yīng)用于生物大分子分析等多個過程。隨著技術(shù)的發(fā)展，質(zhì)譜儀也從實驗室走向化學(xué)研究、工業(yè)生產(chǎn)和臨床檢測等多個領(lǐng)域，受到下游廣泛認(rèn)可。

質(zhì)譜儀的分類與應(yīng)用

不同的離子源和質(zhì)量分析器組成的不同的質(zhì)譜儀，適用于不同的樣品。質(zhì)譜儀既可以分析有機物的成分和結(jié)構(gòu)，又可以分析無機物的種類，還能滿足氣態(tài)、液態(tài)和固態(tài)不同形態(tài)的樣品分析，適配的下游場景非常廣泛。

目前，質(zhì)譜儀已經(jīng)廣泛應(yīng)用于生物醫(yī)藥（包括制藥、醫(yī)療、生物科技及部分相關(guān)學(xué)術(shù)研究）、科學(xué)應(yīng)用、公共事業(yè)（含環(huán)境監(jiān)測）、工業(yè)生產(chǎn)等多個領(lǐng)域：生物醫(yī)藥占質(zhì)譜儀下游應(yīng)用的37%，下游可替代領(lǐng)域廣泛，預(yù)計未來將是100億元以上的新興市場，質(zhì)譜臨床主要應(yīng)用于新生兒遺傳代謝病篩查、維生素D檢測和微生物檢測等領(lǐng)域?？茖W(xué)應(yīng)用方面，我國研究與試驗發(fā)展經(jīng)費投入僅次于美國，位居世界第二，增速非?？?，2016~2021年同比增速在10%~15%之間，同時國家引導(dǎo)自主可控，要求加強科學(xué)儀器方面的經(jīng)費投入，質(zhì)譜儀在科研領(lǐng)域的景氣度較高。公共事業(yè)領(lǐng)域包括環(huán)境監(jiān)測領(lǐng)域，質(zhì)譜儀可以搭載于車輛形成走航系統(tǒng)，實時在線監(jiān)測多種污染成分，是環(huán)境應(yīng)急監(jiān)測領(lǐng)域的重要手段。在工業(yè)生產(chǎn)方面，受益于質(zhì)譜儀的高分辨率、高靈敏度、高通量和高準(zhǔn)確度的特性，故在工業(yè)生產(chǎn)過程中應(yīng)用質(zhì)譜儀可以生產(chǎn)出更高質(zhì)量的產(chǎn)品。

質(zhì)譜檢測在臨床檢測中廣受認(rèn)可：質(zhì)譜檢測是很多小分子化合物檢測的金標(biāo)準(zhǔn)，在臨床檢測中擁有不可替代的優(yōu)勢。然而，目前我國質(zhì)譜檢測在臨床檢測比重僅為1%，低于美國質(zhì)譜檢測15%的占比，也遠(yuǎn)低于常規(guī)診斷方法——免疫診斷的38%、生化診斷的19%、分子診斷的15%和POCT的11%，未來將有很大的替代空間。

質(zhì)譜檢測的優(yōu)勢

相較于傳統(tǒng)免疫診斷、生化診斷等技術(shù)，質(zhì)譜檢測技術(shù)具有高通量、多品種、高效率和低成本的優(yōu)勢，同時，在靈敏性、特異性和精確性方面均更為出眾，能在較多領(lǐng)域中形成優(yōu)勢。

質(zhì)譜儀臨床應(yīng)用的局限性

在中國，臨床質(zhì)譜技術(shù)屬于前沿檢測方法，同時，由于以下原因，導(dǎo)致僅有某些大型醫(yī)院臨床實驗室和個別的第三方醫(yī)學(xué)檢驗機構(gòu)開展了質(zhì)譜檢測，檢測項目也比較有限，其應(yīng)用廣度和深度不如歐美國家，主要原因有政策支持不足、設(shè)備價格昂貴、使用步驟復(fù)雜、配套實驗室和人員跟不上等原因。