訪沃特世質譜總監舒放——大道至簡:從樣品到答案
——聽沃特世質譜總監舒放講述質譜的故事
分析測試百科網訊 C&EN每年公布科學儀器公司前25位排名座次。有家公司總是排名在前五名,而與眾不同的是,這家公司以專注為其特色,他的業績全部來源于液相色譜質譜生產線;他的業績有力地證明了“投資并購”不是股市的唯一偏好。不錯,這家公司就是沃特世(Waters?)。在第34屆中國質譜學術年會期間,分析測試百科網采訪了服務于Waters公司數十年的舒放先生,他在介紹Xevo TQ-XS三重四極桿質譜新產品的同時,概括了公司在發展歷程中如何實現了“大道至簡”,一次又一次地給業界帶來驚艷的極致產品。這也是在本網6月ASMS采訪Waters全球副總裁(http://www.bjwxdh.net/news/25/n-1333125.html)后,Waters中國質譜專家對Xevo TQ-XS新產品的一次中國文化意義上的詮釋。
從左至右:沃特世公司質譜產品市場總監舒放、分析測試百科網總經理卞利萍、沃特世市場傳播經理葉曉晨
Waters三重四極桿質譜發展史:最終達到UPLC-MS的完美結合
舒放用“大道至簡”的方法形象地談到了Waters三重四極串聯質譜的發展史,他說:“其實從儀器的顏色變化就可以看出Waters的發展歷史”。英國質譜公司Micromass推出第一臺三重四極串聯質譜是1984年,當時前端聯接氣相色譜;90年代ESI技術問世,公司及時推出聯接液相色譜的三重四極串聯質譜儀。那時公司認為液相色譜僅僅是質譜的進樣器,所配的液相色譜外觀呈現各家五花八門的顏色。1997年Waters收購Micromass,Waters液相色譜成為質譜的標配,但仍保留自己的儀器外觀顏色。質譜當時的采集速度比液相色譜要快很多,所以質譜人“挑戰”液相色譜人說:請為我們做一臺滿足質譜需求的液相色譜儀。Waters花了7年時間于2004年推出UPLC,這時色譜人終于滿足了質譜人的要求,UPLC設計成深藍色外觀,和質譜顏色仍不統一。但UPLC速度快到要“倒逼”質譜來提高采集速度,直到推出Xevo系列質譜,才最終形成了液相和質譜的完美聯用,成為一體化的UPLC-MS系統,給用戶帶來整體化的完美體驗,整個系統的顏色也達到了高度統一。
客戶對三重四極串聯質譜需求的變化
合規
儀器技術的發展來源于客戶需求的變化。舒放談到,以前質譜的主要應用是做研究;中國加入WTO后要符合世界法規的要求,也促使制藥和農產品等的檢測技術要符合法規,比如對于儀器原始數據的可溯源和不可更改等的嚴格規定。不久前FDA和CFDA公布的儀器召回大多是由于某些儀器在軟件方面不合規,這將導致定量結果的偏差。所以,儀器的合規性尤其是軟件的合規性是當前三重四極串聯質譜的一大要求。Waters Empower?軟件一直是業界公認合規性最好的色譜軟件,而質譜的MassLynx?也很好地傳承了該特點。Empower和Masslynx也最終“聯用”為UNIFI?軟件。
靈敏度
其次是食品安全、環境領域和臨床檢測等領域正在大幅采用三重四極串聯質譜做為定量分析的金標準,它們對質譜有非常嚴格的要求,比如對于靈敏度和選擇性都有很嚴格的法規規范要求。日本的肯定列表中,許多化合物明確要求“不得檢出”,這也許是WTO各國對于進口產品設置的某種“技術壁壘”,但無疑,類似這樣的項目中永遠需要使用靈敏度最高的儀器。靈敏度提高的另一個意義在于,靈敏度的提高將使進樣量降低,既減少了前處理,同時也減少了儀器污染,減輕了客戶清洗儀器的負擔。最新款的Waters Xevo TQ-XS正是滿足這種需求,其靈敏度指標達到了業界的最高水平。
臨床診斷等領域需要簡單的解決方案
第三,臨床診斷在未來將成為三重四極串聯質譜的強勢增長點,因為它關注每個人的健康。臨床診斷市場的特點除了法規要求更嚴格外,還需要提供簡單的整體解決方案的供應商。在中國,廠商出售的用于臨床診斷的每一臺儀器都要通過國家醫療器械認證(IVD),人們可以通過CFDA網站查詢到通過IVD認證的儀器。Waters早在多年前就開始認真執行認證,已有多套液質聯用系統通過IVD認證,并廣泛應用于新生兒遺傳病篩查等諸多領域。隨著臨床診斷市場趨于規范,開展質譜檢測的臨床醫療機構將會強制性選購那些通過IVD認證的合規質譜儀器。
一臺儀器獲得所有結果
第四,客戶一直以來有一個希望就是:一臺儀器,獲得所有結果。以前的質譜技術尚難以達到,而Xevo TQ-XS上實現了這一突破。一臺儀器,獲得所有電離方式的結果:首先,用Unispray離子源,一針進樣即可獲得原來需要ESI/APCI/APPI三個離子源的所得結果,這對篩查和定量非常有用;其次,在同一臺儀器上使用APGC離子源,還能獲得氣相色譜電離的結果。
舒放還補充說,從應用層面上講,三重四極串聯質譜的應用領域將會越來越細;只要發現新的方向,沃特世都會與客戶一起開發新的方法。
Xevo TQ-XS的核心特性
沃特世新一代串聯四極桿質譜儀——Xevo TQ-XS
基于上述客戶的需求,Waters推出了Xevo TQ-XS,舒放用具有中國文化特色的有容乃大、上善若水、大道至簡三個詞來詮釋其特性。
有容乃大
舒放談到,體現到沃特世的研發思路上,有容乃大即融合不同的色譜技術。由于化合物類型的不同,科學家發展了GC、LC、UPC2來進行各種物質的分離;對應于質譜,需要發展各種離子化技術,同前端的分離手段聯用,最終的理想是,在同一臺質譜儀器上,分析所有的化合物,實現全范圍化合物的分析結果。
GC/APGC、UPC2、UPLC涵蓋化合物分離的多樣性
以前,僅僅對于LC-MS聯用,就有ESI、APCI、APPI等多種電離源,客戶分析復雜的多種樣品,常需要更換離子源。而在Xevo TQ-XS上,Waters UniSpray集成了三種離子源的特點,用戶再也不需要更換多種離子源,一針進樣就能獲得全部結果。
APGC源是另一大創新,可以輕松分析來自于GC分離的非極性小分子樣品。這意味著在Xevo TQ-XS一臺儀器上,可以分析來自于GC、LC、UPC2的所有樣品。而從UniSpray切換到APGC,只需幾分鐘時間。
UniSpray和APGC,涵蓋幾乎所有化合物的電離范圍
用APGC源,很多人會問,和通常GC-MS的EI源在定量方面有什么差別?靈敏度是否滿足定量要求?
舒放談到,APGC進行定量的優勢在于,常規氣質中的電子轟擊源(EI)能量很高,分子會產生更多碎裂,分子離子峰會很低;對定量來說常需要選擇其它離子峰來做碰撞碎裂,定量效果很難進一步提高。而APGC是大氣壓軟電離方式,產生的主要是分子峰,只需選擇分子離子峰即可做MS/MS做碰撞碎裂,定量上具有先天優勢。比如在二噁英檢測行業,事實證明,GC-APGC-MS/MS聯用可以獲得比磁質譜GC-MS更好的定量結果。該方法已經被歐盟二惡英檢測的機構進行法規認可,未來可能會取代磁質譜GC-MS。
用GC-APGC Xevo TQ-XS測定0.5fg二噁英2,3,7,8 TCDD,信噪比S/N為19:1;對比磁質譜上的最好結果是:10fg,S/N為15:1
上善若水
用上善若水形容“Waters”非常恰當,因為她的名稱就是“Waters(水)”。上善若水就是Waters將“幫助客戶實現成功”作為自己的終極目標。在合規、靈敏度、易用的整體方案、一臺質譜完成所有分析、幫助客戶開發不同應用等方面,Waters都以“上善若水”為行事準則,不斷幫助客戶完成挑戰,走向成功。
針對用戶面臨定量領域靈敏度的更高挑戰,Xevo TQ-XS首先驗收業界最高的靈敏度指標,而且公布在全球的官方網站上;其次Xevo TQ-XS大大增強了對不穩定化合物(如內源性膽固醇、維他命D)的分析性能;同時對于UPC2和質譜聯用也大幅提高了靈敏度和穩定性。舒放進一步闡述了Xevo TQ-XS如何通過幾大重要技術改進來提升靈敏度。
1、 離軸StepWave透鏡,減低中性噪音,提高活性化合物分析能力
在質譜中的離子傳輸系統中,很多化合物尤其是活性化合物不能保持原來的狀態(intact)而發生斷裂;Xevo TQ-XS使用創新的離軸StepWave調諧透鏡,使用更精準的電壓升幅(ramping)控制,可應對更多挑戰性的化合物;能夠以更加可控的方式從氣流中提取離子,使被分析的化合物保持最原始的分子狀態。比如維生素D的質譜分析,市場上其它產品的一級譜中,看到的都是失水峰而不是原始的化合物分子離子峰;Xevo TQ-XS中能清晰地看到分子離子峰,用原始維生素D分子離子峰做MRM定量分析,無疑可以獲得更高的靈敏度。
全新StepWave XS離軸離子傳輸技術在提供出色靈敏度的同時,確保在多次進樣之間的極高重現性,即使面對最低的化合物濃度,也能實現可靠的定量分析。StepWave XS以更加可控的方式從氣流中提取離子,中性化合物和氣體負載的被主動清除,而離子將被主動轉移至質量分析器,有效提升了分析靈敏度和穩定性。
Xevo TQ-XS做維生素D系列化合物的全掃描圖,可看到未失水的分子離子峰
2、 UniSpray放電桿通過康達效應提升離子化效率
UniSary離子源在噴霧束流中心設計了一個有效的高壓放電桿,束流沿電桿的曲面產生康達效應直對進樣錐孔,通過壓力和剪切力產生小體積的二級帶電液滴,提升脫溶劑和液滴蒸發的功能,增加離子化過程中的離子汽化和去溶劑化,從而提高離子化效率,提高靈敏度。
速度為100m/s的ESI氣化噴霧轟擊帶電1KV的放電桿;10 μm的霧滴可以降到2.4 μm從而增加汽化和去溶劑化;氣流沿電桿的曲面直對進樣錐孔產生康達效應(Coanda Effect)
康達效應:通過壓力和剪切力產生小體積的二級帶電液滴,提升脫溶劑和液滴蒸發的功能,提高離子化效率,提高靈敏度
大道至簡
從使用體驗上,Waters不斷追求提供簡便、一體化的操控體驗,大道至簡,助用戶實現“從樣品到答案”的愿望。LC-MS儀器的完整統一和簡化;Waters在軟件上還針對不同應用開發了許多工作流程,在軟件的智能化、自動化上做了大量的工作,使用戶能夠更容易上手,能夠實現從“開始—采集—結果”的簡單流程。
大道至簡還體現在:沃特世始終圍繞“Waters”來優化所有的業務,從樣品前處理,色譜、質譜到色譜柱、標準品,應用方法等;并逐漸放棄與“水”無關的業務。比如,在收購Micromass時放棄了無機質譜;在后期發展過程中又逐漸放棄了GCMS和磁質譜,以保持在核心業務上的絕對專注與聚焦。筆者不禁想起坊間流傳的喬布斯的故事,他把大量的其它業務改掉,而只專注于幾項核心業務,并致力于提供“超出客戶期望”的劃時代的杰作。
正是用這種“大道至簡”的精神,Waters不斷實現著她的追求——“The Science of What’s Possible”。
誰是Xevo TQ-XS的客戶?
對靈敏度敏感的行業
舒放表示,在中國,Xevo TQ-XS將主要面對那些進行定量分析、對靈敏度要求極高的法規遵從用戶。例如DMPK(藥物代謝和藥代動力學)、臨床、食品安全等行業,首先這些行業相應的法規要求都非常高;其次法規部門傾向于選擇比當前執行的法規靈敏度更高的儀器,以便更有把握來滿足法規要求,例如商檢部門、農業部門、CDC,CRO等第三方檢測實驗室等。
Xevo TQ-XS 儀器目前已經安裝在Waters中國實驗室。舒放表示,很多對靈敏度指標敏感的用戶,都帶著以前難以分析的樣品來到實驗室,希望在新儀器上嘗試進行分析。如果測試結果能夠解決用戶的實際問題,相信有很多用戶將會選購這款最新的儀器。
“粉絲”們“粉”沃特世什么?
從Micromass到Waters,舒放把自己的青春和職業生涯奉獻給了Waters,他說:這是因為自己喜歡為那些鐘愛Waters的“粉絲”們服務。許多鐘愛Waters儀器的用戶是Micromass質譜技術的“粉絲”、或是Waters液相的“粉絲”。這些“鐵粉”大多追求軟件的專業與智能,看重合規性,對Waters質譜與液相儀器之間的無縫對接有著深刻體會,也看好Waters在技術創新過程中的不停鉆研精神。
關于舒放
舒放先生2004年由Micromass?公司合并加入沃特世(Waters?)后,一直從事Waters在中國戰略發展的市場活動。加入Waters之前,舒放先生在中國科學院從事氣相色譜/高分辨質譜儀的設計研究制造工作。從1989年起,舒放先生在英國VG公司中國代表處任銷售經理,1997年起在Micromass中國代表處任總經理。
舒放先生目前擔任Waters中國質譜產品市場發展總監,致力于制定中國市場拓展戰略及推進食品安全、制藥、環境、化工等領域的研究應用。憑借廣泛的專業知識和多年的研究經驗,舒放為客戶提供全面的解決方案,幫助客戶獲得成功。舒放先生從事多年質譜工作,和分析儀器界及相關應用領域用戶專家都有著廣泛的聯系和深厚的友誼。
關于沃特世
50多年來,沃特世公司(紐約證券交易所代碼:WAT)通過提供實用、可持續的創新,使醫療服務、環境管理、食品安全和全球水質監測領域有了顯著進步,從而為實驗室相關機構創造了業務優勢。
作為一系列分離科學、實驗室信息管理、質譜分析和熱分析技術的開創者,沃特世技術的重大突破和實驗室解決方案為客戶的成功創造了持久的平臺,已經成長為一個業界眾所周知的整體解決方案提供商,覆蓋的領域包括:Separations Science分離科學、Standards and Reagents分析標準品與試劑、Chemistries消耗品、Informatics信息學產品、 Mass Spectrometry質譜。