DART®一下,你就知道

2011-1-05 11:35 来源: 分析测试百科
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    ——访IonSense公司总裁兼首席执行官Brian Musselman博士

   【导语】不久前John Fenn的逝世消息让许多人沉思和缅怀,因为他发明了用于当今所有液质联用的ESI源,让现今约80%的有机物可以用基于ESI的质谱来实现定性或定量分析。科学家们还在持续推动离子源技术的革新,比如:不依赖于液相分离、直接实现样品离子化的大气压电离(Ambient Ionization)技术;这种革新将使绿色、低碳、现场、快速的质谱分析成为可能。而迄今为止,最成功的商品化大气压电离技术就是IonSense公司生产的、曾获得Pittcon金奖和R & D 100大奖的DART技术。近日,分析测试百科网记者采访了美国IonSense公司的总裁兼首席执行官Brian Musselman博士,将为我们揭秘更多DART技术,并展现其让人激动的应用前景……


  

  IonSense公司总裁兼首席执行官Brian Musselman博士(左),DART®大中华区独家代理华质泰科生物技术有限公司首席技术官刘春胜博士(右)


IonSense总裁:30年质谱背景 市场运营高手

  早在密歇根州立大学的美国国家卫生研究院质谱实验室做管理者时,Musselman博士就已经开始了质谱的仪器研发。获得生物化学博士学位后,Musselman博士进入JEOL美国公司任产品经理,之后又加入了PerSeptive生物系统公司(后被ABI收购)任全球市场总监。2000年,Musselman博士成立了自己的公司—— SciMarket Strategies,做新产品及其商业化信息方面的业务,生产大气压MALDI 源的Mass Tech和生产大气压光电离源(APPI)的Syagen Technology都是该公司的客户。

  2005年,IonSense公司成立,并与JEOL美国公司联合推出了商品化的新型实时直接分析离子源——DART技术。同年,DART获得了2005年度匹兹堡金奖和R&D 100创新大奖。Musselman博士于2006年加入IonSense公司,凭借其在市场、产品研发方面的丰富经验和30年从事质谱工作的经历,Musselman博士带领研发团队,成功实现了DART与Thermo、Agilent、Bruker、Waters 和 ABSciex等各大质谱公司仪器的联接,目前Musselman博士任IonSense公司总裁兼首席执行官。


Pittcon及 R&D金奖产品 推动质谱技术显著进步

  DART由JEOL美国公司的Chip Cody博士和Jim Laramee博士发明,目标是利用低能量电子产生完整的分子离子(GC/MS所用的高能量电子束碎裂分子离子-编者按),而以前的这种过程要在超高真空中才能实现。两位博士尝试着在敞开大气下完成这一过程,他们做到了,于是,实时直接分析技术诞生了!随后,他们通过加热载气(氦气或氮气)来提高样品挥发性,增加了第三维的化合物分离。DART的出现不仅仅为化学分析提供了一项可以解决他们实际问题的新技术,敞开大气压下完成分析也标志着质谱技术的显著进步!( DART原理

  DART原理图示


LC/MS确立金标地位 DART引领新航程

  继GC/MS技术之后出现的LC /MS技术,是一项非常强大的分离分析技术,已经成为业界公认的金标。无论是LC/MS 还是GC/MS技术,都能够将分离后的或富集后的化合物谱带引入离子化区、并在同时降低无关分子进入离子化区的几率。消除无关分子干扰(又称为基质效应)和优化LC/MS方法是试验人员的重要工作,然而,创建和优化方法常常是非常耗时的,大多数情况下分析人员还可能缺乏必要的时间或知识经验。

  作为一种新型的分析技术,Musselman博士回答了记者关于“DART如何做到3S+2A”的问题。他说道:在分析化学家关注的3个“S”(灵敏度/速度/选择性 sensitivity/speed/selectivity)中,DART技术极其显著的特征是快速(speed)它可以在几秒钟内直接从样品表面或敞开大气的条件下产生离子。一旦产生了离子,DART就会使用同样的质谱方法(正如LC/MS所使用的)来实现选择性和灵敏度。这些方法比如:FDA用于几百种农残分析的超高分辨技术鉴定后实现定量分析的MS/MS技术等。所以, DART可以兼容各种质谱分析器,来实现样品的分离和定量未知物,而无需预先知道分子信息。如果知道分子信息,就可以建立LC/MS或者 LC/MS/MS方法,并且应用于常规的QC方法。这样,“speed”方面的强项就成为了分析化学家选择DART作为理想的快速筛查方法的重要理由:仅需几分钟完成方法开发,无需溶剂、无需柱子、无需等待LC分离的时间。

  最初的DART技术引入样品的唯一方法是通过物理推送的方法将样品送入离子化区。这固然是一种有效的方法,但如果想要定量(实现好的accuracy)并且获得良好的灵敏度(sensitivity),就需要更加自动化(automatic)和重现的样品引入方法。现在的DART有8种不同的自动进样模式可供选择,其中包括 SVP型机器人程序进样,这一技术大大简化了分析化学家的工作。


独一无二:谱图简单、真正商品化、无需知道物质任何信息、立等可取

  目前,也有一些其他的敞开大气方法,如DESI 和DBDI,但这些方法和DART是大不相同的。DESI使用的是高压(high-pressure)电喷雾离子化(ESI)技术从物体表面转移离子,通过高压吹送物体表面的分子使其溶解到ESI溶剂中;这要求分子一定是电喷雾相容的,迄今为止DESI源相关的研究主要集中在多肽和蛋白的成像领域。 DBDI源是气相离子化的机理,这与DART相似,通常用于在气体状态下激发分子。但DART是一种更加工业化、商品化的离子化技术(真正商品化、高可靠性、高稳定性、高灵敏度、自动化等等)。DART仅产生质子化的分子,所以不用担心钠和钾及其他缓冲盐的影响。 DESI谱图中出现很多阳离子加合物,而在DART谱图中则不会产生这些加合物,这就是使用DART的主要优势。它可以在正离子模式下产生质子化的分子,或在负离子模式下产生去质子化的分子,我们知道,在定量的过程中,大家往往只关注一种离子,DART具有这种优势。

  采访过程中,Musselman博士自信地表示,DART是独一无二的技术,通过改变气体温度,可以对某种物质进行热梯度分析,而不需要事先知道该物质的任何信息。DART的分析对象可以是固体、液体或者气体。一块煤,一个塑料玩具,或者像植物的根都可以用 DART分析,不到五分钟就可以完成主成分分析。利用分析结果可以寻找确定代表该物质的指纹或标志物,接下来仅需要几秒钟便可以对采自于该物质的样品或类似样品进行定性和定量分析。


新一代DART:操控自如 应用广泛

  使用DART表征物质的强大能力意味着科学家可以快速检测和鉴定成品和原材料产品中的杂质,使公司生产产品(如药品、食品)免受杂质污染,并全程控制质量。

  最初的DART没有自动化设备,操作程序复杂。为此,IonSense公司的工程师对DART源进行完整的自上而下的重新的工程设计,为客户提供了一个基于网络浏览器的控制程序,可以自动选择优化的操作设置。这一代新产品叫做DART SVP(即IonSense公司在中国开始销售的产品),操作简便是该设备的重要特性。

  

新一代DART-SVP:具有标准的电压和压力,可用iTouch操控

  DART-SVP这个名字表示DART具有标准的电压和压力(standardized voltage and pressure)。Musselman博士介绍,他们找到了 DART的最佳工作条件,并且专门设计了气体传输和压力控制设备来实现该条件,这种设计非常有利于服务客户。利用可复制的组件来建立一个模块化系统,基于 WEB的服务器芯片内置在单元中可实现持续的监控,程序会告诉我们什么组件是失效的,从而可为安装支持工程师送递正确的组件。“目前,我们在每个业务部门已定位了关键组件,并对各地的技术支持进行培训,最大限度地减少停机时间。”

  DART在中国销售之前,已经申请专利研发了新的接口——VAPUR,目的是向所有主要的质谱供应商提供接口。“目前,我们在Thermo、Agilent、Waters,、 Bruker 和AB SCIEX的质谱上都能安装DART源,需要强调的是,其中一些质谱甚至已经使用了15年之久。”

   IonSense公司最早的DART客户是美国政府,实验室遍布全美各地。比如,DART用于特勤局的货币检查、国会图书馆的文档验证,多个FDA的部门在用DART研究方法,包括农残、包装中化学物质的浸出及掺假检查。在全美和世界各地的法医法检中心(包括中国)领域,DART的应用也很广泛。在世界著名药物研发实验室,如Merck、Pfizer、 Astra Zeneca等,都能看到DART的身影。Musselman博士预测, DART的快速筛查能力将在传统中药(TCM)/天然产物研究中将得到广泛应用,这些领域的难题都源于原料不容易表征。 “高质量的检测结果必定有助于生产出高质量的产品,这是每个生产者应该追求的目标!”


从客户中来 到客户中去

  关于如何真正地为客户服务,Musselman博士表示,“我们拜访客户的目的在于,我们非常感兴趣想知道客户想要分析什么样的样品。你永远不知道下一个该开发什么样的DART实验模块,毫无疑问客户将告诉你他们想要什么。”

  当本网记者请Musselman博士为中国的仪器研发提些建议的时候,Musselman博士颇有感触地讲到,“我建议仪器研发者让自己研发的产品用起来,具体来说,就是要对潜在客户进行一些演示,并且倾听客户的意见。如果客户觉得产品不错就会反馈给你相关信息,如果客户没有告诉你足够多,那么你就应该努力把产品做得更好,然后再重新回到客户那里进行应用实践检验。”

     

    【编后语】在互联网上搜索信息,有句话叫“百度一下,你就知道!”对于质谱分析工作者来说,当拿到一个完全的未知物,想起繁琐的预处理和不可预见的结果,您可能就发愁。好了,现在不用愁了,因为——

       “DART一下,你就知道!”


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Brian Musselman 博士简介

  Brian Musselman 博士毕业于Michigan State University生物化学专业。曾任Faberge International化学家,CPC Inc.分析化学家,Michigan State University 质谱中心主任。Musselman博士于1987-1995年间,加入JOEL (美国)总部,历任质谱产品部经理,质谱应用部经理,国际市场部高级经理。并于1995-2000年加入PE Biosystems (后称Applied Biosystems, ABI,和Life Technologies, 现为AB SCIEX)生物质谱部全球市场高级总监。2000年后发起成立高科技咨询公司MicroPhage 和SciMarket Strategies。2006-至今为美国IonSense公司总裁兼首席执行官。Musselman 博士发表论文40多篇,曾获Pittcon’97 ESI-TOF质谱发明银奖,IR100’94 台式高分辨GCMate质谱发明奖等大奖。Musselman 博士曾兼职国际知名学术组织美国质谱学会ASMS(1993-1995)副总裁,和美国生物分子资源与设施联合会ABRF(2004-2008) 委员。2006年至今担任实验室自动化联合会(ALA)委员。2008年至今为美国生物分子资源与设施联合会ABRF 主席。


关于华质泰科生物技术(北京)有限公司

   华质泰科生物技术(北京)有限公司(简称 “华质泰科” 或 “ASPEC”)是一家为用户提供生物分析和测试仪器总体解决方案的专业供应商,在制药、食品与药品安全检测、生命科学、临床检验、物证分析、生物预警、环保、化工、材料制造、三方检验等领域提供端到端的领先产品与服务。

   华质泰科是美国IonSense 公司DART® 实时直接分析质谱仪技术以及产品在大中华地区的独家代理商。目前,全球顶尖三方检验机构、药厂、美国联邦调查局、美国食品药品管理局、大学研究院等300 多个实验室中每天进行的大约10万个样品的分析检测都在使用DART®系列产品。

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