萊伯泰科發布首款ICP-MS質譜 首攻醫療和半導體方向
——萊伯泰科董事長胡克博士專訪
分析測試百科網訊 師從全球ICP-MS發明人的胡克博士，創辦了前處理儀器的領先企業萊伯泰科并成功上市。不忘初心的胡克再次出發，5月20日推出萊伯泰科的首款質譜儀——LabMS 3000 ICP-MS，標志著萊伯泰科成為高端質譜的研發制造企業，這是同其已積累的前處理儀器融合的新一代產品，首攻方向為醫療和半導體行業。分析測試百科網采訪了萊伯泰科董事長胡克博士，我們從他的回顧中不僅可了解到ICP-MS的前世今生，更可體會一個中國儀器人對質譜發展、儀器發展的深刻理解，當然還有閃亮和誘人的新產品，希望您也會怦然心動……
萊伯泰科董事長胡克博士
與ICP-MS三十余年難舍的緣分
談起自己與ICP-MS的淵源，胡克用一句話概括：學的是ICP-MS，博士論文是ICP-MS，博士畢業后第一份工作是制造ICP-MS。1987年，到美國愛荷華州立大學攻讀博士學位的胡克，進入了在全球光譜質譜界擁有盛名的大咖級人物、ICP-MS發明人Robert Samuel Houk教授的實驗室，開始了第二代ICP-MS的搭建，目標是解決當時ICP-MS在應用上的實際問題。彼時第一代商品化ICP-MS分別在英國和加拿大推出，但儀器背景高、基體效應大、靈敏度不高、檢出限不夠低，離實用性還有差距。
胡克研制的第二代ICP-MS，申請了兩項發明ZL、發表5篇學術論文；而且這臺ICP-MS為后續10名博士的課題研究提供了設備，并發表了數十篇論文。當時美國的TJA公司（賽默飛最早的儀器公司之一）看到英國和加拿大紛紛推出商品化ICP-MS，也欲推出美國制造的ICP-MS；時任總裁Earl Lewis聽到胡克的報告后，力邀胡克到TJA研制商品化ICP-MS，胡克帶領團隊用了不到三年的時間就成功完成目標，推出美國公司的第一臺ICP-MS；而最初慧眼識得千里馬的Earl Lewis，后來成為胡克創辦的LabTech Holdings, Inc.的第二大股東。胡克在TJA期間還研發了ICP光譜和ICP-MS一體機POEMS，當時很受市場青睞。
胡克攻讀博士期間搭建的ICP-MS
師出名門 開拓思維
胡克很感謝自己在美國的研究經歷，愛荷華州立大學的V. A. Fassel教授和其學生R.S. Houk教授，前者是ICP光譜的發明人，后者是ICP-MS的發明人。胡克認為，中國人要開發儀器，首先要了解、學習優秀科學家的突破性思路，Fassel教授和Houk教授的工作都具有突破性貢獻，打開了現代科學研究微量元素的大門。不僅如此，兩位科學家的目標都是讓技術更廣泛地被人們采用，所以都沒有申請特別的ZL保護。
事實上，當時的科研條件非常艱苦，實驗安全是非常突出的問題，用ICP產生等離子體，高電壓高功率產生高溫（7000℃~8000℃），實驗過程常發生部件起火、燒焦等情況；研究生都必須是有體力的男生，來不斷搬運用于冷卻的液氮罐和氬氣罐。當時課題組要求每次進實驗室不少于兩個人以保證實驗人員的安全，一旦出現問題，另一個可以及時施救。經過無數次的失敗后，Houk教授終于找到了產生穩定質譜信號的方法。1980年，以Fassel教授為通訊作者，Houk教授為第一作者的ICP-MS論文，首次在Anal Chem（美國分析化學）發表，題目是“Inductively Coupled Argon Plasma as an Ion Source for Mass Spectrometric Determination of Trace Elements”。該論文被Anal Chem評為前60年60篇最有影響力的論文之一。正是基于該研究成果，加拿大MDS-SCIEX和英國VG兩家公司分別推出了第一代商品化的ICP-MS儀器。
創新研究讓ICP-MS變得更好用
第一代ICP-MS已然實現了商業化，但還有很多適用性問題需要解決：比如背景干擾大、信號弱等問題。背景干擾大的主要原因是：大量光信號、氧、氬等各種原子離子和分子離子伴隨著信號離子一同進入質譜，造成干擾并大幅降低檢測器壽命。信號弱的原因之一是ICP-MS進樣錐口太小，而且錐口容易被堵塞。
胡克開發第二代ICP-MS的目的，就是改進一代ICP-MS的適用性。在實驗中，ICP-MS儀器上有幾十個不同的電壓控制，他需要一步一步優化調節每一種控制帶來的改變。長期的試驗帶來了豐碩的成果。首先，胡克在全球率先采用了偏轉型的離子透鏡，而拋棄了Houk教授當年采用的擋光板，更加有效地阻擋光子的進入，目前幾乎所有的商用ICP-MS都采用偏轉離子透鏡的方法。其次，將進樣錐口的孔徑增大至1.1mm同時設計分級真空提高抽速，不僅使更多的離子進入質譜同時還降低了干擾，提高了檢測靈敏度和適用性。最后一點，胡克設計了一種接口處加電壓的方法，讓進入離子本身具有更高動能，如今市場上的高靈敏質譜就采用這一技術。胡克的一系列開創性工作，后來成為許多儀器公司開發質譜的技術依據和參考。此外，胡克還在這臺儀器做了很多理論上的研究，比如離子密度，離子聚焦等，對降低干擾提升檢測靈敏度起到重要的理論指導作用。
進軍ICP-MS精準診斷半導體領域
為減少創業之初資金投入的壓力，胡克創立萊伯泰科最初只做自動化前處理產品，而當時此類產品在中國才剛起步，通過萊伯泰科的持續推動，中國迎來了自動化前處理市場的爆發性增長，而萊伯泰科也在其掀起的熱浪中成功登陸科創板。
而今日為何要推出ICP-MS，胡克的眼中閃現出總能把握機遇的企業家那種獨特的光芒：因為，ICP-MS有了新的應用市場！這首先要從ICP-MS應用的幾個時期講起。
ICP-MS經過了三代的應用研究，第一代ICP-MS主要應用于環境分析，Houk教授最初的研究工作獲得了美國環保局支持，后來又拓展到地質領域的應用研究。直到現在ICP-MS在環境檢測中用量依然很大，檢測樣本主要是土壤和水。伴隨著半導體行業的興起，2001年以后市場上出現第二代ICP-MS，不僅可以檢測半導體中重金屬含量，還可以測量輕金屬。目前的第三代ICP-MS進入了醫療診斷的新領域，這源于2010年后快速發展的“精準醫療”概念，而“精準醫療”的前提是“精準診斷”。中國醫院早期使用的五元素分析儀采用原子吸收法，目前已無法滿足測定人體各種微量元素的要求，隨著人們對人體中各種元素對身體健康影響的研究越來越深入，需要測定的元素種類越來越多，ICP-MS用于醫院成為“精準診斷”時代的必需。同時，近年來細胞流式質譜儀的應用也越來越多，它采用流式細胞術和ICP-Q-TOF-MS結合的方式，可精確識別單細胞的表型并對其功能、信號通路等進行深入分析。
胡克表示，精準醫療是全球醫療的發展方向，前提是精準診斷和早期診斷。比如通過ICP-MS測定人體內元素的變化，判斷人體的健康狀態；或者在藥物上連接標記性元素，通過ICP-MS檢測元素確定藥物的走向，實現精準診斷或精準醫療。一些國際大公司在前兩代ICP-MS產品中深耕多年，但也是剛剛進入精準醫療領域。從該角度來說，萊伯泰科推出新一代適用于醫療、精準醫學的ICP-MS恰逢其時，有望把握住新應用產生的歷史時機。
胡克本人一直關注ICP-MS領域的新進展，除了追蹤新論文和新技術，還建立了廣泛的人脈。胡克深情地說：“我本人對ICP-MS非常熱愛，人生中長達十五年的時間一直在做ICP-MS，對ICP-MS了解得非常深刻，從基本理論到基本結構，從研究到生產都有很深刻的理解。我們有能力和實力做出一個新型的、與眾不同的ICP-MS，而不是重復昨天的故事”。
萊伯泰科從2018年開始籌備ICP-MS研發團隊，目前已經建立了20余人穩定隊伍，包括電子、軟件、應用等，并“挖”來了一個優秀的營銷團隊，他們在胡克的指導下快速開展工作。2019年8月8日研發工作正式啟動，用了不到一年時間，開發的產品可以檢出信號，2020年底建立儀器的基本模板，近幾個月不斷地調整、優化、測試，并請醫療和半導體的客戶體驗和試用，他們的反饋均非常正面：認為產品設計人性化、符合年輕一代的使用需求。
新一代產品：樣品前處理和ICP-MS一體化
問及新推出的LabMS 3000 ICP-MS產品的優勢及定位，胡克如是說：“首先我個人有多年開發ICP-MS的經驗，對產品具有深刻的理解；第二，萊伯泰科是上市公司，有很好的信用和口碑；第三，在資金上可進行較大投入。產品對特定的行業優化設計，首先是醫療診斷行業，公司對該行業做了大量的調研，邀請著名醫院檢驗科的人員和第三方檢測人員來到實驗室，根據他們提出的建議和需求，在軟件、電子、機械設計、自動化、液體處理方面進行改進。半導體是關注的第二個特定領域，我們深入探討了國外產品的優勢和不足，對如何進行國產化替代進行了大量調研，開展了一系列新型設計，比如從事界面設計的均是國外留學回來、有多年經驗的設計人員，設計了更符合新一代使用者習慣的Wizard向導式界面。眾所周知，萊伯泰科擅長自動化前處理，因此我們在ICP-MS的自動化進樣系統上進行了創新設計，實現了準確可靠、多路高通量進樣，并可直接在進樣器上進行自動稀釋。針對無機樣品需要用酸消解，配備專用排酸通風罩，避免污染實驗室。”
LabMS 3000等離子質譜
針對醫療和半導體行業的需求，胡克具體談到了LabMS 3000具有的樣品前處理和ICP-MS一體化的特點。
首先是醫用ICP-MS。醫療的樣品主要來源于血液、尿液等，由于基質中各種鹽的干擾，容易堵塞口徑，所以通常需要稀釋后檢測，傳統上使用者需離線稀釋費時費力，LabMS 3000的自動進樣器具有自動稀釋的功能，大大減輕了前處理的工作。此外，醫療診斷中既要檢測血液中鈉鉀鈣鎂鋁等常規元素，又要能檢測重金屬元素，需要儀器動態范圍寬。第三點，醫用ICP-MS對自動化程度要求很高，而且血液中容易含有未知或已知的病毒，檢測人員不直接接觸樣本是最安全的。LabMS 3000的全自動樣品前處理系統可實現自動進樣、自動稀釋、自動配標等功能，并具有六通閥多路復用進樣，為醫療人員提供了高通量和全自動化的解決方案；同時ICP-MS本身具有高靈敏度和極寬的動態線性范圍，充分滿足醫用ICP-MS的需求。
半導體行業產業鏈很長，從硅砂開始、制成純硅（如單晶硅或多晶硅），然后做成硅片、 設計電路、制作芯片、光刻膠，每一步都需監控和檢測，不同階段的檢測要求不同，尤其是晶圓片檢測要求非常高，一點雜質含量就影響產品質量甚至報廢，這時需用ICP-MS。半導體基體是Si，除了檢測重金屬還需檢測鉀、鈣、鎂等輕金屬雜質，這時需用小功率產生等離子體，LabMS 3000上具有的冷等離子體，可將功率降到幾百瓦而不熄火，檢測輕金屬更準確。檢測光刻膠中的雜質需用微波消解，萊伯泰科在此方面提供了完整的解決方案；還提供痕量檢測用的密閉超凈環境設備。此外，萊伯泰科還在探索酸洗流程的全自動化ICP-MS檢測流水線，有望實現晶圓的全自動化檢測。
推出首臺ICP-MS的意義
胡克認為，萊伯泰科推出LabMS 3000 ICP-MS具有三方面的意義：第一，標志著公司的產品進入分析儀器領域，有助于將分析儀器和公司已構建的樣本前處理優勢相結合，形成一個自動化的檢測體系，以“國產力量”對國內半導體行業、醫療、醫藥行業的開拓進行支持。第二，通過產品的差異化，整體提升國產質譜儀器的競爭力，推動中國質譜的發展，形成新的競爭格局。第三，真正提高中國高端產品的技術含量，凸顯中國的研發能力和技術實力，加快縮短與進口的差距。
自主創新和海外并購
國外并購 拓展產品線和方向
萊伯泰科在發展自身技術的基礎上，積極面向海外市場并購，比如收購了CDS、并購了3M的一條耗材生產線，并取得了并購的成功。CDS產品補充了萊伯泰科在VOCs樣品前處理的短板，而3M的Empore分離膜在全球獨一無二、家喻戶曉。CDS產品可與氣質聯用形成一個獨立的分析體系，用于水和土壤中VOCs檢測。Empore分離膜可用于蛋白質的分離，去除藥物開發中液相色譜溶劑的雜質，還可以吸附放射性元素，在同質譜的結合方面可用于做液質樣本的前處理材料，還可探索更多的領域。
首先把產品做好
胡克談到“卡脖子“問題時表示：此前我國產品喜歡跟在別人的后邊模仿，而不是實現技術創新和嚴把質量關。國內顧客為什么喜歡買進口產品，究其原因還是國內產品的質量不夠好以及缺乏創新性。儀器公司要得到市場和客戶的認可，一定要有創新性和高質量。比如萊伯泰科的壓力溶劑萃取儀賣得比國外很多大品牌好，究其原因還是產品的創新性和產品質量。
國內外在此前的投資方向上也有差異。國外投資人喜歡投資具有技術獨創性的企業，而國內投資人出于各種因素考量則并非如此，這在一定程度培育了“卡脖子”的土壤。萊伯泰科科創板上市、獲得新一代投資人的青睞，均是源于技術創新。胡克對此滿懷信心: “我們不僅要把萊伯泰科的產品做好，今后還要創造出‘卡別人脖子’的儀器。”
最后，胡克談到萊伯泰科未來5年發展規劃時表示：希望萊伯泰科成長為最優秀的儀器公司之一，在全球占據一定地位，能夠和全球任何儀器公司在一定范圍內競爭。萊伯泰科的儀器已經銷售到全球超過90個國家和地區，希望今后銷售到更多國家，受到全球更多市場的歡迎。萊伯泰科在眾多產品上具有獨特的創新，在一定方向上可領跑科學儀器向前發展，而不僅僅是跟跑。5年后，希望萊伯泰科更加強壯、更加有影響力，讓我們的顧客，我們的股民更加滿意。
【后記】采訪過程中，胡克介紹了自己的一些人生經歷，讓聽者皆可沐浴到“理想照進現實”的光輝。胡克小時候就立志“開一家工廠”，經歷了農村4年知青的艱辛生活，1978年考上武漢地質學院（現中國地質大學），在地質隊工作數年后赴美讀博成為科學家，然后到國際一流的公司學習和實踐管理，成就了今日的萊伯泰科。遇到任何困難，胡克都激勵自己說：地質隊員怕什么！從地質隊員到科學家再到企業家，胡克堅持不懈地實現了自己的理想。樹立理想，科學方法，堅持不懈，相信胡克的經歷一定能夠激勵更多人實現理想，也預祝萊伯泰科在首發的質譜上取得佳績，為中國為世界的儀器界帶來更多優秀的產品！
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