人類文明的發展越來越體現在對物質世界認識深化的
科學和技術的進步上。
質譜儀作為人類深入了解客觀世界的主要工具之一，日益受到重視。質譜技術是
分析技術中發展最快的。10年前
中國質譜儀的擁有量僅在一百臺左右，而今天已超過千臺，用戶對質譜儀的要求也在不斷地提高。各大分析
儀器公司無不投巨資激勵科研人員創新技術提高質譜儀的性能，以滿足客戶的需求, 如飛行時間，
離子阱技術都得到了一定的發展。在現有質譜技術中，傅里葉變換離子回旋共振質譜FT-MS的性能無疑是最強的， 然而其價格和運行維護成本也出現了直線的攀升，使客戶欲擁有之又望爾卻之。魚和熊掌不能兼得，這似乎成了質譜儀發展的一條規律。然而，賽默飛世爾科技推出的靜電場軌道阱（Orbitrap）質譜儀改寫了這一規律使之成為歷史。
Orbitrap實現了二十年來質譜儀發展的革命性突破，在爭攀高峰的質譜儀賽場上，猶如一匹騰飛的黑馬越過所有的競爭對手，登上了一個全新的高峰。它的性能可與傅里葉變換離子回旋共振質譜FT-MS媲美，而它的價格尤其是運行維護成本則幾乎達到了普及型儀器的水平，所實現的性/價比是其他同類儀器所望塵莫及的，這使它成為每個客戶都值得擁有的魚和熊掌兼得的白馬王子。賽默飛世爾推出的新款復合型線性離子阱靜電場軌道阱質譜儀（LTQ Orbitrap）一舉奪得了2006年的Pittcon金獎（Gold award at Pittcon 2006）和2006年的百名世界研發精英獎（R&D 100 award for 2006）。Orbitrap質譜儀的發明人亞力山大 馬可洛夫博士也因此在2007年獲得了默克獎（Heinrich Emanuel Award）和俄羅斯質譜學會的金牌（Gold Medal from Russian for Mass Spectrometry）。
《
生物技術世界》雜志有幸專訪了馬可洛夫博士。通過專訪我們了解了發明人的創新歷程，賽默飛世爾科技對他進行大力支持所取得的成就，以及賽默飛世爾科技向客戶提供的優質服務和勇于開拓應用的強者氣魄。借此報道的機會我們將此次專訪中獲得的，有關這位帶傳奇色彩的發明天才科學家的創新歷程和賽默飛世爾科技的成就的主要內容整理出來與讀者分享。
發明天才的創新歷程亞力山大 馬可洛夫（Alexander Makarov）1966年出生在俄羅斯Irkutsk的Siberian鎮。從童年時代起他就對技術感興趣，總是試圖發明各種各樣的技術。然而，那些發明不是被證明為不現實就是早已有人作了同樣的發明。不過馬可洛夫的天才愛好將他帶入了莫斯科工程物理學院，一個符合他的理想去追求應用而不是基礎科學的地方。
在大學時代，馬可洛夫對飛行時間質譜儀產生了興趣。他的碩士和博士論文都是研究飛行時間質譜的。1992年他在莫斯科工程物理學院通過博士論文答辯之后，自己安排了一次訪問幾所
英國大學的旅行講學，在他博士論文的基礎上給學生上課。在這次旅行中，他引起了英國曼切斯特的Kratos Analytical公司的注意，結果他成了Kratos的離子光學顧問。但由于Kratos的雇傭凍結，他返回了莫斯科。由這段經歷所建立起來的與英國方面的聯系后來幫助他成了英國Warwick大學的一名博士后，在那里他開始了串聯質譜的研究。
1996年他加盟了英國曼切斯特的一家小型高技術公司HD Technologies，并在那里開始研究Orbitrap質譜。他從英國政府贏得了SMART獎金，用于購買實驗器材。在同事們的幫助下，馬可洛夫自己動手，建立了一個使用激光源的實驗設備。在1998年10月獲得第一個質譜之后，這個實驗設備顯示了增加高分辨率的能力。1999年該設備實現了分辨率160,000。
2000年原熱電公司購并了HD Technologies。這一事件使得馬可洛夫博士獲得了專門研究Orbitrap的機會。原熱電公司為他組建了研究團隊。一年之后獲得了第一個成果，使用僅有的一個外部RF存儲器來積累大量的離子并將它們快速地射入Orbitrap質量分析器。研究工作開始向著研發實際應用的質譜儀發展。隨著研發的深入，2002年7月，原熱電公司關閉了曼切斯特的工廠，將Orbitrap的研發工作轉移到了Bremen，又為研發團隊增加了項目經理，機械工程師，固件專家，電子工程師等各類人員。
最后，這項工作取得了令人驚喜的結果，在San Antonio的ASMS大會上推出了LTQ Orbitrap，實現了質譜儀發展的革命性突破。馬可洛夫博士說：“Orbitrap是第一個在靜電場中進行離子捕獲的高性能質量分析器。LTQ Orbitrap是第一臺實現Orbitrap分析的組合質譜，其中主要由線性離子阱實現離子分離、裂解和多級質譜MS_功能，而Orbitrap則對隨后的離子包提供精確的質量分析和高分辨率
檢測，這之間通過一個反射曲線多極的C形離子阱（C-trap）相連。”
金獎質譜儀所洋溢的威力賽默飛世爾科技推出的兩款新的LTQ Orbitrap，LTQ Orbitrap Discovery和LTQ Orbitrap XL，提供了出色的質量精確度、分辨能力、動態范圍和靈敏度。在復雜
蛋白鑒定能力和靈敏度方面，提供了超越四級桿－飛行時間質譜（Q-TOF）的巨大優勢。它們是制藥業、代謝組學、蛋白組學和生物標記發現等研究領域的理想適用儀器。
LTQ Orbitrap Discovery是高度靈敏的系統，具有高達30K的分辨能力和一個超常的掃描率，具有軌跡層分離的能力。所提供的高分辨率和精確質量鑒定能力使它能夠對差別表達完成高通量的無標志序列分析，而它的MSn能力又使它成為小分子特性鑒定和結構闡明的理想儀器。
LTQ Orbitrap XL是蛋白鑒定和生物標記發現的優秀平臺，具有無可超越的MS和MSn的靈敏度、快速掃描率、高質量精確度和高達100K的分辨能力，并具有新的HCD八極碰撞單元的特性，可以在MS/MS裂解應用中增加靈活性，包括基于iTRAQ的多肽定量，翻譯后修飾（PTM）分析，從頭測序和代謝組學研究等應用。作為蛋白組學平臺也可以兼容或通過升級來使用電子轉移裂解（ETD）選項，用于肽和蛋白的有控制的裂解。它對先進的蛋白組研究來說是不可或缺的。
馬可洛夫博士說：“Orbitrap提供的高分辨率和精確質量鑒定能力加上儀器前臺的LTQ線性離子阱有格外高的速度、靈敏度和MSn能力，使得 LTQ Orbitrap質譜儀的性能如此優異，獨占鰲頭。”
使新藥發現更有希望大量的
臨床前期研究要求對代謝譜進行詳細分析，以進行新藥的質量認證，因而具備在線精確質量
測定能力的LC/MS及MSn分析是代謝物鑒定的重要前提。LTQ Orbitrap可以產生多極串聯質譜數據，具備超fmol（10-15 mol）級靈敏度、高質量精確度以及其他多種離子化模式。還可整合使用一個完整的樣品制備協議和一個新的軟件工具SIEVE，該軟件能夠對大型LC/MS數據集進行差別比較分析，使得代謝物、蛋白和多肽的無標志、半定量差別表達自動化。如果再將此和Mass Frontier軟件相結合，也就是將鑒定代謝物差別表達的SIEVE軟件包和鑒定代謝物結構的Mass Frontier軟件包無縫整合，就可以高可信度鑒定代謝物及其結構。
在
蛋白質組學研究中，分析復雜的蛋白質酶解物是質譜分析面臨的最艱巨任務之一，高分辨的精確質量數測定和寬動態范圍是進行可靠蛋白鑒定的重要技術前提。如血液樣品中有豐富的白蛋白，同時又含有濃度低數萬億倍的其他重要生物標記物，通過分級分離可以簡化低豐度生物標記物的檢測、鑒定和分析，這個過程主要是將樣品連續不斷地引入質譜儀，將信號作均一化的處理，從而能夠從中采集到足夠的信息圖譜并準確地測定質量數，最終獲得生物標記物的結構信息。LTQ Orbitrap的質量測定和動態排除能力，以及優異的序列覆蓋率可以保證可靠的低豐度蛋白質鑒定。
馬可洛夫博士說：“LTQ Orbitrap 的突出性能使之在代謝組學研究和蛋白質組學中“自下而上”（Bottom-Up）包括最近發展的“從中向下”（Middle-Down）的研究方法中更具優勢，極大地改善可靠性、分析速度，和分析物鑒定的檢測限制。”
對2008奧運會的優質服務盡管賽默飛世爾科技不斷地在推出頂級產品，然而適用的是最好的。一直關注著2008北京
奧運會的賽默飛世爾搜盡產品寶庫，從
興奮劑檢測、
環境監測，到機場反恐
安全和綠色奧運，一一捧出了最適用儀器和解決方案的優質服務。
在2008北京奧運會興奮劑檢測儀的公開招標中，賽默飛世爾從眾多競爭對手中脫穎而出，為國家興奮劑檢測中心提供了一臺DFS高分辨率質譜儀。該儀器的靈敏度超過同類產品的8~9倍，在要求一萬以上分辨率的二惡英分析和興奮劑分析中是靈敏度最高的質譜，可以同時實現藥物檢測的快速篩選和確認分析。同時，它的自動化程度高，使用簡單方便，而能耗只有同類產品的幾分之一。
對2008奧運會來說，
北京的空氣質量將成為保障奧運會順利開展的關鍵。賽默飛世爾為中國環境科學研究院提供了二套空氣質量監測系統，用于評估北京奧運期間大氣
污染控制措施的效果。針對北京空氣質量的特點，賽默飛世爾為所提供的監測系統作了專門的配置，還安裝了校準設備和數據采集裝置，使其能夠提供空氣質量的實時監測，數據采集和數據傳輸，并能實現不同靈敏度的在線連續監測。
隨著奧運反恐安保日益得到重視，北京、
上海、成都、廣州等多個機場已經陸續開始安裝賽默飛世爾的SGS輻射探測系統，用來監測和阻止非法核武器和放射性材料通過機場進入中國。由于機場的所有檢測都不得過度干擾合法的商業物流，安保人員需要在貨物的行進中對其進行嚴密的檢測，賽默飛世爾對SGS系統進行了優化，使其具備了快速清除誤判和發現真實核威脅的能力，以滿足現場執行的需要。
2008奧運會將向世界呈現一個綠色的奧運。這與賽默飛世爾科技致力于把世界變得更健康、更清潔、更安全的目標不期而遇。賽默飛世爾已經為此向國內
食品安全監督機構提供了監控食品安全的技術支持。
創新革命奪金獎開拓應用價更高在專訪中，我們不僅看到了賽默飛世爾科技注重技術創新和為客戶配置最適用儀器的優質服務的王者風范，而且還看到了賽默飛世爾勇于開拓應用向未知世界進軍來實現更高價值的強者氣魄。賽默飛世爾始終不渝地對已有的產品進行新的應用開拓，使之能夠更好地為客戶解決問題。馬可洛夫博士說：“LTQ Orbitrap提供了一個功能非常強大的硬件平臺，它所具備的能力和它正在被利用的能力之間相去甚遠。將來的應用和軟件開發旨在填補這一差距，從而使得這個硬件平臺的通量，分析速度，額外的譜信息等能夠更好的為分析所利用。”
由此我們是否可以想一下，現在有多少問題可以通過開發正確的應用和軟件來發揮LTQ Orbitrap這個硬件平臺目前還沒有發揮出來的能力去加以解決呢？一定很多。例如：通過分析化合物的成份和結構或其代謝物的結構來發現新藥，LTQ Orbitrap硬件平臺和已有的軟件已經能有上佳的表現。但是，當我們面向未知的復雜化合物，如復方的驗方
中藥，LTQ Orbitrap硬件平臺和已有的軟件還難以直接通過分析驗方的未知化合物和其代謝物來確定其中起藥物作用的所有物質構成。面對這樣的未知世界難題，是致力于創新威力更強大的質譜硬件嗎？為此，人類也許要等上幾十年、幾百年。然而，賽默飛世爾科技已經為我們樹立了榜樣。賽默飛世爾在應用開發領域的投入和努力從未止步，他們最近與麻省通用醫院（Massachusetts General Hospital）積極合作進行蛋白生物標記發現的研究。該醫院的大量詳細注釋的血漿樣本理想地適合于使用LTQ Orbitrap來進行生物標記發現的研究，突破在血漿樣本中發現痕量生物標記的瓶頸，從而推進應用和軟件開發的步伐。可見，開發正確的分析軟件和數據庫，更多更好地發揮LTQ Orbitrap硬件平臺的能力，將來是完全有可能解讀中藥復方中起藥物作用的物質構成的。《生物技術世界》衷心地希望賽默飛世爾科技及其廣大的客戶在開拓LTQ Orbitrap的應用和全面發揮這個硬件平臺威力的努力中能夠取得驚人的進展。
作者： 《生物技術世界》第2007-10期
本刊記者 孫建偉
