歐陽證：原位電離的小型質譜，讓質譜惠及千家萬戶

　　分析測試百科網訊 “千人計劃”歸國，清華精儀系主任，普渡大學Cooks教授的得意門生，全球小型化質譜領域的頂尖學者，歐陽證身上已有眾多光環。他追求的還不止這些，北京清譜科技有限公司（PURSPEC Technologies）寄托了歐陽證將質譜產業化的更大夢想。仿制還是創新對歐陽證似乎不是個難題，因為他毫不猶豫地選擇100%的創新，從離子源到分析器，清譜選擇的均是和目前世界主流質譜公司完全不一樣的產品路線，比如將要在今年10月BCEIA上發布的Mini β 小型質譜分析系統。近日，分析測試百科網編輯采訪了清譜科技總經理歐陽證，聽他談談清譜的創新思路和發展規劃，希望在您將來的工作中，這些中國人100%原創的質譜技術也能為您提供幫助……

清譜科技總經理 歐陽證

清譜科技和PURSPEC：中美同時創辦

　　清譜科技成立之初就已經是“跨國公司”。2014年，歐陽證在北京清華科技園和普渡大學創業園同時創辦PURSPEC Technologies Inc. 和北京清譜科技有限公司，不久前又在上海松江啟迪科技園創立了清譜（上海）分析儀器有限公司。歐陽證表示，未來，清譜科技在北京清華科技園創新研發，上海啟迪松江科技園主做大批量生產和售后服務，美國印第安納州做應用拓展，比如和美國默克制藥（Merck），美國普渡大學（Purdue University），賓夕法尼亞大學（University of Pennsylvania），科羅拉多大學（University of Colorado），還有亞利桑那州立大學（Arizona State University）等單位合作開發質譜應用，致力打造小型質譜儀和原位電離技術“中國制造，全球應用”的發展模式。

　　清譜科技擁有強大的技術顧問團隊包括：美國科學院院士Graham Cooks教授、美國工程院院士Michael Ladisch教授、“千人計劃”清華大學歐陽證教授、“青年千人計劃”清華大學瑕瑜教授。公司有一支年輕的技術團隊，“80后占一半以上，90后占三分之一，其中五分之一的人員是留學歸國的博士。”歐陽證表示，希望質譜的前沿技術和全球智慧都能匯聚于清譜科技。

原位電離+小型化質譜

　　目前市場上已見的商品化小型質譜多分析揮發性物質，而自然界中，非揮發性物質的比例要遠遠大于揮發性物質，大家腦補一下液相色譜和氣相色譜，液質聯用和氣質聯用的應用即可。所以，分析非揮發性物質的小型質譜必將大有可為。小型質譜連接一臺大型的液相色譜也不是終極解決之道，因此呼喚甩掉液相分離的原位電離技術。而當前市場上的原位電離產品大都連接實驗室的傳統大型質譜，大大降低了“原位”分析的能力。

　　原位電離和小型質譜的結合，是人們夢寐以求的質譜技術。清譜科技的原位電離離子源+小型質譜，正是夢想成真的杰作。

　　原位電離產品：PCS原位采樣試劑盒和MS Mate

　　2004年，普渡大學Cooks實驗室發明了原位電離技術(Ambient Ionization)，最初的產品即DESI（直接電噴霧）；近年來該技術風起云涌，至少出現了30種以上的新型原位電離技術，其中包括歐陽證本人于2010年發明的Paper Spray（紙噴霧）技術。將該技術商品化，清譜推出兩個產品，一個是專門用于Mini β小型質譜分析系統的PCS原位采樣試劑盒；一個是用于傳統大型質譜儀上的MS Mate質譜伴侶。

紙噴霧示意圖

　　PCS原位采樣試劑盒是專門用于Mini β小型質譜分析系統的試劑盒，采用紙噴霧的原理和獨特的微管內嵌噴霧技術，優點是：解決半揮發及非揮發性物質的分析；疏松多孔結構分離目標物與復雜基質；石英微管加速電噴霧中的去溶劑化過程；僅需5uL 液體或固體樣品即可分析。PCS原位采樣試劑盒的優點為：單步處理復雜樣品，免于色譜法分離，集成離子化功能，滿足日常定性定量需求。“我們做試劑盒的目的就是希望甩掉質譜儀前端的HPLC，”歐陽證說，“質譜儀的難點在于前處理，我們的試劑盒不僅小，而且一步就可以完成前處理。”

PCS原位采樣試劑盒

　　MS Mate質譜伴侶用在傳統大型質譜儀上，可取代HPLC的色譜分離，直接進行原位離子化，連接到傳統大型質譜儀上即可進行檢測。PCS原位采樣試劑盒再加一個特殊設計的適配模塊，就能用于MS Mate質譜伴侶。MS Mate的優點為：無需分離得到分析結果；強大的分析能力從容應對各種場景；出眾的兼容性適應各種質譜儀；量身定制的全套質譜分析解決方案。

MS Mate 質譜伴侶，注意頂端的離子化部分也采用PCS原位采樣試劑盒

　　Mini β小型質譜分析系統

Mini β小型質譜儀

　　在清譜科技現場，我們看到一臺將要發貨的Mini β小型質譜分析系統，它比一臺普通噴墨打印機略大。團隊還專門為新產品設計了定制的包裝盒，歐陽證希望，未來這臺小型質譜的維修，可以通過郵寄更換來方便的實現。

　　Mini β小型質譜分析系統體現原位電離與小型質譜儀的完美結合，集樣品制備、掃描分析、數據處理和結果報告等功能于一體，高度自動化與智能化，快速完成樣品分析并極大簡化操作流程。復雜樣品，簡單分析，快速報告；無需專業培訓及特殊技術操作。

　　除了創新的前端PCS原位采樣試劑盒，Mini β小型質譜分析系統還采用了下列幾大創新技術：

　　（a）非連續大氣進樣接口：使樣品產生的離子在較高氣壓下實現傳輸與貯存，并在低氣壓進行離子裂解和質量分析，全過程僅需要幾百毫秒。

　　（b）小型真空泵：大幅縮小質譜體積。歐陽證談到：“之所以能夠采用小型真空泵，是因為儀器真空腔體和大氣接口的獨特設計。目前主流的用非揮發物質檢測的質譜系統（如LC-MS/MS中的質譜）采用的是多級真空腔體，我們對此做了改進，采用單級真空腔體。此外主流儀器引入離子的接口是連續大氣接口，而我們采用了非連續大氣接口，因而降低了系統對真空泵的要求。”

　　（c）線性離子阱實現串聯質譜分析：原位進樣不經過樣品前處理，用串聯質譜可去除復雜基質的化學噪聲，顯著提高信噪比。

　　（d）Mini β小型質譜分析系統將有單／雙離子阱兩個產品型號，使用雙離子阱質量分析器，在目標物分析中，利用第一個離子阱富集和分離離子，第二個離子阱進行檢測，進一步提高檢測效率和定量穩定性。

　　歐陽證告訴分析測試百科網小編，“新一代的Mini β小型質譜分析系統與上一代相比，其檢測效率、定量穩定性、智能化都大大提升。Mini β小型質譜分析系統的檢測性能瞄準當前的三重四極桿和Qtrap。”

　　Mini β的相關參數如下表：

　　在歐陽證看來，質譜儀的小型化包括兩個概念，首先是質譜儀要足夠小、足夠便攜；其次是使用要足夠方便，大幅降低對操作者的要求，比如不需要專業的碩士或博士。

　　歐陽證還暢想了未來由許多小型質譜構建的質譜大數據系統，通過云分析網絡，實現遠程管理、在線分析；同時小型質譜也會在質量分析器、樣品離子導入等一些關鍵核心技術方面進行優化，使小型質譜平臺更加完善，滿足客戶多方面的需求。歐陽證說：“未來我們會更注重小質譜的定量穩定性、網絡化、數據的提取共享、儀器智能化的數據支持。”

　　小型質譜的應用

　　清譜科技把小型質譜儀的應用市場定位在毒品快檢、食品安全、新藥研發、生物醫藥、醫療診斷、環境保護等領域。檢測物質的定位是非揮發性的復雜樣品。“實時檢測在生物醫療領域非常重要，我們希望小質譜能夠實時提供干預決策的信息，對手術等醫療手段提供即時信息，提高診斷和治療效率。” 歐陽證談到，“小型質譜方面，我不看好環境市場，美國最開始是在環境和軍事方面使用小型質譜儀，主要檢測神經毒氣等揮發性物質，至今的應用也很有限。我們不應該按它的思路來走，應該跳出揮發性物質的檢測，更關注非揮發性的復雜樣品，并要更多地關注民生，比如食品安全中抗生素、激素等非揮發性物質的檢測。”筆者注：歐陽證說這段話有足夠的底氣，因為歐陽證團隊的第二代質譜儀設計方案被美國NASA團隊采用，用來設計定于2018年發射的火星地面漫游探測器ExoMars上的小型質譜儀MOMA (Mars Organic Molecule Analyzer)。

　　關于小型質譜在藥物分析方面的應用，歐陽證表示：“藥物監測有三類。一類是產品質量如藥物摻假，對于保健品里摻西藥，中藥里面摻西藥的問題，都可以用小質譜檢測，提供即時信息；另一類是毒品的問題，比如在美國毒品濫用問題嚴重，孩子參加完聚會回來，父母想要測一下他的尿液藥濃度，看他是否吸毒，如果附近的藥店有小質譜就可以即時檢測，提供實時信息并且保護隱私；第三類是治療藥物的研發及精準使用。” 美國有一家大型的制藥企業，希望和歐陽證開展在精準醫療方面的合作，他們希望了解藥物在被不同的病人服用后，個體的血藥濃度和代謝差異情況。這些數據，以前是拿不到的；而如果附近的藥店就有小質譜，就能很方便地收集這些信息。“美國有很多新藥沒有被FDA批準上市，并不是因為藥效不好，而是因為不能對于所有人都用一個劑量。小型質譜恰能快速簡單地解決這個問題。”

　　未來，清譜科技的小型質譜儀還將針對血液中蛋白病理標記物的檢測做應用研發。歐陽證談到：“質譜的應用已經進入了新階段，除了我們已經可以較好的檢測的藥代和脂類分子，如何快速原位檢測蛋白和多肽的標記物分子，是未來小質譜應用發展的一個方向。該項目得到了美國國家衛生院（NIH）的資助。”

　　歐陽證希望未來的小型質譜將是醫院、藥店甚至家里都能見到的常用儀器，并且能夠快速、準確地進行生物醫學分析、床邊檢測(POCT)和手術指導。

　　有著愛國情結的歐陽證回到清華大學任職，就是希望他自己做的小型質譜儀在中國市場上能發揮它的作用，進而推廣到全球。

　　歐陽證堅信自己選擇的方向：“目前質譜儀的發展趨勢，一是更大、更精、更準，尤其是在蛋白組學和代謝組學領域；另外一個很大的趨勢是質譜儀小型化。未來質譜儀的最大增量是原位電離小型質譜儀，而最大增量最先爆發的將是中國市場，因為當前的中國，比西方更愿意張開雙臂，擁抱新的技術。”

清譜科技的其它新技術

　　歐陽證還介紹了清譜科技的其它兩項新技術。ΩReactor代謝組學專用反應器；跨流微濾微生物富集技術。

　　ΩReactor代謝組學專用反應器

　　歐陽證與瑕瑜教授的研究團隊合作，利用Paternò-Büchi反應和串聯質譜技術分析血液或組織中的脂類，從而確定脂質不飽和雙鍵的位置，測定雙鍵位置異構體的比值。癌細胞與正常細胞的生物合成路徑不同，其脂質雙鍵位置異構體比例也有標志性區別，從而可以用來區分正常細胞與癌細胞。目前，清譜科技商業化的產品是? Reactor，使用該技術將填補脂質組學的研究技術的一大空白。

　　跨流微濾微生物富集技術

　　清譜與美國普渡大學學者合作，采用跨流微濾技術，開發一款微生物富集產品，該技術將耗時數天的微生物富集過程減低到1小時，適用范圍非常廣泛，尤其適用于食品病原體的快速檢測。

　　關于清譜科技

　　清譜科技專注于高科技質譜分析產品的開發、生產和制造，通過技術創新為現場檢測提供快速質譜分析手段，公司注重技術原創，產品研發與清華大學及美國普渡大學深度合作，引領國際質譜儀小型化及原位電離技術的發展，積極拓展小型質譜分析系統在毒品快檢、生物制藥、醫療診斷、食品安全、環境保護等領域的應用。

　　歐陽證簡介

　　清譜科技董事長/總經理；清華大學自動化系獲本科及碩士，美國西弗吉尼亞大學物理化學碩士，美國普渡大學分析化學博士，2014年入選中組部“千人計劃”。

　　現任清華大學和美國普渡大學教授，清華大學精密儀器系系主任，機械學院副院長。歐陽證教授從事質譜儀器研發和應用開發工作二十年，是質譜儀器理論、儀器設計、采樣及離子化方面的專家，是國際質譜儀小型化的倡導者，在質譜儀器的創新、質譜技術在科研及實際應用方面做出大量具有國際影響的工作，適用于食品安全，反恐，醫療診斷及航天探索等一系列領域。曾獲國際質譜學會Curt Brunnee儀器獎，美國NSF及Coulter基金會的Early Career獎及美國質譜學會的研究獎,其研究工作得到美國NSF，NIH，NASA及其他基金會的支持，發表SCI檢索論文過百篇，被引用9000多次，擁有相關的美國ZL四十余項，其中十多項已經轉讓或轉產。參加國家“十五”二期科技攻關項目，獲國家科技進步二等獎，獲國家自然科學基金委海外杰出青年基金。2015年當選美國醫學及生物工程院會士，現任International Journal of Mass Spectrometry主編和Encyclopedia of Analytical Chemistry副主編。