苏州安益谱:国产质谱仪的创新之路
在科学仪器领域,质谱仪以其高灵敏度、高分辨率、高准确度和高效率的特性,被誉为分析仪器中的“皇冠”。它能够将样品离子化,并在高真空环境下利用电磁场分离不同质量的离子,从而实现对选定质量离子的精确收集和测量。从20世纪初的英国剑桥大学卡文迪许实验室到全球范围内的广泛应用,质谱仪的发展历程充满了创新与突破。而在中国,安益谱作为国产质谱仪的佼佼者,正以其创新精神和卓越技术,为中国科学仪器产业注入新的动力。
一、从剑桥镇到全球:质谱仪的百年发展历程
质谱仪的历史可以追溯到20世纪初的英国剑桥大学卡文迪许实验室。1913年,英国物理学家约瑟夫·约翰·汤姆孙发明了第一台质谱仪,用于分析正射线。随后,他的学生和助手弗朗西斯·威廉·阿斯顿在1919年成功研制出第一台高分辨率的质谱仪,并利用它发现了许多同位素,为化学和物理学领域带来了重大突破。1930年代末至1950年代初,美国物理学家阿尔弗雷德·奥托·卡尔·尼尔通过整合最先进的真空技术和电源电子技术,改进了磁聚焦分析器的设计,极大地提高了质谱仪的性能和实用性,为质谱仪的商业化奠定了基础。
在中国,科学仪器产业在上世纪50年代末期到60年代以仿制前苏联产品为主,但发展极为缓慢。直至本世纪初,国内科研院所使用的质谱仪几乎都从国外进口,这在一定程度上限制了我国科学研究和工业发展的速度。2007年5月,我国“十五”科技攻关重大项目“科学仪器研制与开发”中的“质谱联用仪器的研制与开发”课题在北京通过验收,标志着我国首次成功研制出拥有自主知识产权的高性能线性离子阱液相色谱—质谱联用仪和气相色谱—质谱联用仪。这一成就不仅打破了国外技术垄断,也为我国科学仪器产业的发展注入了新的活力。
二、安益谱:国产质谱仪的创新先锋
安益谱是一家总部位于苏州市工业园区的初创企业,专注于向用户提供多种应用场景下的高灵敏、高分辨、高鲁棒性的质谱仪。公司创始人兼董事长张小华是姑苏领军人才、苏州工业园区领军人才,曾和团队一起获得国家科技进步二等奖。2016年,张小华在苏州创立安益谱。
安益谱的首款产品是四极杆气相色谱-质谱联用仪(GC-MS)。该产品采用了先进的四极杆技术,能够提供高精度的质谱分析,广泛应用于环境监测、食品安全、医药研究等多个领域。截至当前,公司产品已经覆盖实验室GC/MS仪器、LC-MS仪器、便携式GC/MS仪器和高分辨质谱仪器领域。
安益谱的技术创新成果中,最引人注目的是首台国产高分辨傅里叶变换静电阱质谱仪Cassitrap 120K。Cassitrap的命名取义于卡西尼亚卵形线,这一概念在天体物理学中用来描述一个行星或航天器在受到多个天体引力影响时的复杂运行轨迹。复用在安益谱的质谱产品中,Cassitrap静电阱和Oribtrap轨道阱的电极形状都类似卡西尼亚卵形线。
安益谱四极杆傅里叶变换静电阱高分辨质谱联用仪 Cassitrap 120K
张小华回忆说,团队在技术突破过程中曾面临诸多挑战,尤其是在知识产权保护和关键技术创新方面。例如,傅里叶变换静电阱技术涉及复杂的离子注入技术,尤其是C-trap的应用。安益谱通过自主创新,采用优化厂型离子阱的专利技术,成功替代了C-trap,实现了同样高效的离子捕获与高分辨性能。此外,安益谱在电路设计、实时数据压缩等工程技术领域进行了优化,为整机的稳定性和精度提供了保障。
Cassitrap 120K的核心技术在于成功将四极杆的定量功能与傅里叶静电阱的高分辨能力相结合。这一创新使得Cassitrap 120K能够在特殊应用场景下进行假阳性筛查,确保定量结果的纯净度与准确性。张小华表示,这一技术在蛋白质、生物大分子、小分子、同位素、药物分析等领域展现了强大的潜力,为科研人员提供了更精准的分析工具。
三、走向未来:造中国的好质谱
安益谱的产品自上市以来,以其卓越的性能和高性价比获得了市场的广泛认可。公司研发生产的质谱仪在灵敏度、准确度和稳定性上达到了国际先进水平,且在售后服务和技术支持上也表现出色。Cassitrap 120K的推出不仅展示了安益谱的技术实力,也反映了中国质谱行业的整体发展趋势。随着高分辨质谱技术的应用范围不断拓展,未来安益谱的产品将进一步覆盖同位素分析、天然产物的结构鉴定等新兴领域。
安益谱将继续围绕客户需求,专注于解决实际应用中的痛点问题,通过微创新和技术快速迭代,使安益谱在市场中长期保持稳固的竞争力。张小华表示,安益谱的愿景是“让每家实验室都能拥有超高分辨质谱”,而当前公司收入中,来自高校和科研院所客户的占比已从30%提升到约70%。这表明安益谱的产品不仅得到了市场的认可,也在逐步实现其愿景。
安益谱的公司Logo形似山峰,实为简化版的四极杆滤质器稳定性图表。在稳定性三角形区域中,扫描线的斜率越大,它与稳定区相截部分就越短,分辨率也就越高。当质量扫描线和稳定区顶点(a,q)=(0.236,0.706)相交时,分辨率趋于无穷大。这一设计不仅体现了科学原理,也象征着安益谱团队冲破限制、勇攀高峰的精神。
在过去九年中,安益谱团队就像一支不断攀向顶峰的科考队,将科学技术的原始性创新转化为推动社会进步和产业升级的关键动力。未来,安益谱将继续秉持这种精神,精耕细作,造中国好质谱,为中国科学仪器产业的发展贡献更多力量。