全面解析复杂样品 只需一套神马系列全二维GCxGC-TOF

2019年12月09日 09:55:36 来源: 分析测试百科
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  ——ASMS访LECO力可公司Lorne Fell和张志杰

  在GCMS的市场中,如果您日常面对非常复杂的样品分析,需要更好的分离度、灵敏度和分辨力,以及更快更智能的数据分析,一定会考虑GC×GC-TOF技术,该技术的开创者和市场领导者是美国LECO公司。在LECO力可:极客型企业亦能兴盛百年一文中,分析测试百科网曾做过详细的介绍,尤其是近年来推陈出新的的神马系列产品(Pegasus系列)。今年ASMS期间,我们采访了美国LECO总部分离科学产品经理Lorne Fell和LECO中国化学生命科学部总监张志杰先生。他们将分享LECO几项新技术,希望对关注全二维GCxGC尤其是还没有尝试的用户有新的启示,因为LECO正在使全二维GCxGC技术变得更简单、更易用。

美国LECO总部分离科学产品经理Lorne Fell(右一)、LECO中国化学生命科学部总监张志杰先生(左)和分析测试百科网总经理卞利萍(右二)、主编刘立爽(左二)合影

让新手也能更容易使用GC×GC技术

  谈到创新,Lorne说到:在过去的几年中,LECO开创了很多伟大的创新工作,在市场上推广LECO所有的产品。尤其在今年,LECO推出了流路调制器(FLUX,Flow modulation)技术,一种新型的GCxGC调制技术。它不需要任何消耗品和辅助设备(如液氮或冷却装置),易于使用,无忧设置,初学者也可以马上开始GCxGC(全二维气相)实验。FLUX流路调制和LECO的热调制的应用区别是:前者使用更简易,后者灵敏度更高。

  FLUX技术:第一根和第二根毛细管柱通过精密可靠的回路连接在一起。调制Injection模式载气从第一维柱进入,携带分析物进入第二维分析。调制Divert模式载气气流通入第二根柱导出废气口。LECO软件可以精确计时自动设置流程,用户只需点击一个按钮。一维和二维工作模式随时软件切换。数据分析自动化。

Pegasus BT上的 4D FLUX操作

  LECO近年来的很多技术都侧重于让客户更容易使用,比如2016年推出的Pegasus BT TOF系统,是迄今市场上全扫描灵敏度最高的GC-TOF MS,功能非常强大。

  明年,LECO还将为高分辨质谱平台推出一款全新的组合式离子源,它有两个连在一起的腔室,所以它可以做三种不同的电离模式: EI+NCI+PCI,包括环境应用需求大的负化学电离模式(-CI)。该功能非常强大,使用同一次进样,可快速切换采用不同的电离方式,使用户可以获得全面的信息。 结合GCxGC强大分离能力,可以对复杂未知物体系开展更美妙的发现之旅。

  这种离子源很有市场需求,比如短链氯化石蜡SCCPs和化工新材料开发。张志杰也补充说:新离子源集3种模式为一身,一针采集样品全谱数据,是市场上独一无二的创新产品。

  近年来,LECO还加速了软件迭代升级,比如更新的全新的高分辨率鉴定系统,它可采集GC×GC和高分辨质谱的所有信息,自动化批处理解卷积和自动辅助定性,来快速完成鉴定工作,非常强大。他让客户可区分出哪些是轻松鉴定的,哪些是需要仔细进一步确认的。LECO不仅已经提供了强大的数据库,而且对于完全未知化合物(unknown unkown),即那些在数据库中没有的化合物,也可以用该系统进行多维度鉴定和定量。除了这款软件,还有一项重要的工作是使基于TOF平台的软件符合21 CFR Part 11法规,这使得LECO进入了规范制法规遵从的新市场,“因为基于BT TOF碾压四级杆GCMS的全方位性能优势,进入下沉检测市场对我们来说是一件令人振奋的喜讯。”Lorne说。

LECO全二维技术的目标市场和用户

  Lorne表示:LECO面向的目标市场是分析复杂样品的实验室,LECO的技术侧重于分离那些难分离的样品,并真正识别样品中的有效信息。比如:石油化工,食品,香精香料,代谢组学,环境水土气市场,新材料研发,痕量芳香成分异味物质等,这些都是很大的市场。运用LECO强大的技术,用户可分析这些非常复杂的体系,LECO使得这些复杂分析变得简单。同时,LECO还可以对这些复杂化合物进行定量,80%使用质谱的用户都做定量。因此,LECO的目标市场非常广阔,并在滚动增长。

  LECO是GC×GC的开创者,那么哪些客户会倾向于选择该技术?张志杰表示:主要的客户群来源于传统GCMS用户但不满足于现有平台性能而发生的转化,近年趋势比较明显的是各细分市场分析水平逐年提升,更多佼佼者开始专注于高精尖分析课题和衍生交叉应用领域,GC×GC-TOF技术是一个很好拓展第二工作曲线的工具型平台。从公开发表的论文来看, LECO占据新兴应用90%的市场份额;而其实还有很多不发文章的企业用户,他们主要是以LECO的仪器为工具在高于行业标准的空间上解决各种品质和研发问题。近年我们也看到大麻类、电子烟、生物质油矿物油、甚至国内烟草白酒企业等都在大力投资尝试解决深层次WHY、HOW的问题,其中都有我们的技术贡献。

  谈到软件,Lorne表示:应广大老产品用户要求,LECO开放给用户新版软件的试用体验。我认为80%的产品体验并非来自质谱硬件,而来自于使用软件使用,这也是GCxGC和MS业界用户推荐ChromaTOF系列软件的关键性出发点。在网站上可以轻松下载软件,客户能够方便地试用。

  具体谈到FLUX新技术,Lorne表示其面向的目标市场是入门型用户。FLUX是一个成本较低的解决方案,让新手用户也可以非常轻松无门槛地使用GC×GC,而传统的热调制,适合用于要求精致和极致的客户。

  张志杰补充说:HRT高分辨系统软件进一步丰富夯实:高分辨解卷积(HRD)、质谱分类(Classification)、质谱过滤工具(Spectral Filter)、高级谱图分析工具(SAT)、智能识别评分系统(IGS)等模块。BT系统则通过目标靶向筛查(TAF)、NTD(非靶向解卷积)、差谱比对(Reference)、质量过滤工具(Filter)等,完全覆盖传统四级杆质谱的功能和定性定量指标,同时保持了高通量TOF的广谱全采集性能。比如对于代谢组学、食品安全和环境分析,LECO能够一针进样,分析和定量数百种代谢物和农残。没有复杂的方法学设计和色谱质谱参数设置以及繁琐的前处理样品及分组。很多重点示范性政府和商业实验室均引进了LECO的质谱,因为他们更关注那些没有出现在目标物列表上的化合物,甚至是认知边界外的未知物。他们需要完成Profiling的工作,分析那些可能错过的化合物。即使历史数据,依然可以通过二次批处理随时找到过去遗漏信息。LECO质谱分两类型,一种是GC×GC接高通量的质谱,如BT TOF系统,可以很好的向下覆盖四级杆类定性定量的工作,同时最大化产出效率和数据通量;另一种是GC×GC接高分辨率质谱,如HRT 4D+,可用于鉴定难度更高的复杂样品,解构完全未知体系。

在ASMS上的活动

  Lorne谈到ASMS上的活动时说:ASMS上LECO举办了3场早餐研讨会,首场由来自Penn州的Frank Dorm介绍,他谈到对苏斯克汉纳河源头中一系列POPs的分析,使用新型离子源和高分辨质谱,展示了非常新颖的分析数据。第二场早餐会上,来自比利时的Jef Focant介绍了对哮喘患者呼气中挥发性化合物的分析,使用新的GC×GC高分辨质谱来识别系统中的生物标志物。该分析意义重大,因为GC×GC-TOF可以用于临床研究,来发现生物标志物。第三场早餐会主要围绕Pegus BT-TOF质谱上获得的数据,加州大学戴维斯分校的Oliver Fiehn教授在他的软件解决方案中使用了这些数据,他介绍了开放访问的代谢组学数据库,Oliver Fiehn 教授是代谢组学领域的顶尖学者,2014 年获得国际代谢组学学会终身成就奖。

  在合作的报告中,LECO的合作客户还做了一系列精彩报告,如:FLUX技术,用新型离子源研究环境中相似性很强难以分离鉴定的分子标志物;用新型离子源对环境样品中短链氯化石蜡和其它POPs污染物做综合分析、新型工业污染物分析、癌症生物标志物发现、大麻测定、啤酒分析、新材料解析等。LECO还至少展出17张海报,很多化学家在报告中提到了LECO的鉴定系统。在主会场上,应用化学家介绍了石油泄漏取证的工作,引起与会者很大的兴趣。南卡罗来纳大学的Susan Richard有3-4个口头报告。Susan现任ASMS副总裁,是LECO的忠实用户,在环保方面做了非常多的工作,也是EPA的一个意见领袖。还有很多用户的报告涉及部分LECO质谱产出的数据,大多数会场都能看到LECO用户的身影。

  Lorne谈到:LECO在过去几年中升级了高分辨平台,比如采用新的增强灵敏度的技术Encoded Frequent Pushing™(EFP™),该技术非常有趣。在TOF质谱分析中,通常只采集一个数据包形成一张谱图。但EFP技术高频生成叠加数据包,软件在最后进行集中归一化处理。因此最终可获得10倍灵敏度的提升。EFP技术大量吸粉MS爱好者,因为人们都期待数控技术带来更高的灵敏度、选择性和数据质量。

EFP技术:(A)在多反射MR-TOF上估算的占空比; (B) 编码的多频次脉冲增强图;(C) EFP 多路叠加的概念。

  Encoded Frequent Pushing是专门由LECO开发的一种新颖的专利方法,在采集每张图谱时进行多次脉冲正交加速,从而大幅增加占空比。 EFP与经验证的多次反射飞行路径的TOF配合使用,显着提高了灵敏度和易用性。

LECO研发方面的特色

  谈到LECO在研发方面的特色,作为产品经理的Lorne表示:这是一个非常好的问题。我们用户端到研发端的联系非常密切,首先,我们的重点是倾听客户的意见,并尝试根据反馈机制创建和升级产品。对于LECO,这是一个标准程序。作为一家家族企业,LECO 专注于提供市场第一的可靠解决方案,我认为公司的品牌优势和研发文化直接相关。

   我们尽量不过度开发我们的产品。比如:有些研发人员可以许多年研发产品,而从不与客户交谈,然后忽然有一天对客户说:嘿,来用下我们的新产品。但LECO从不这样做。我们确保与客户一起测试产品,并尽早获得反馈。对于研发来说,这是一个极其重要的关注点。举例来说,在为高分辨HRT质谱开发新型离子源期间,在推出产品之前,我们至少有5个客户长期测试,并告诉我们好还是不好,需要改进什么,需要添加什么。我们非常强烈地关注客户的意见。BT研发时也是如此,有好几台产品在用户处大样本量测试,在反馈并改进后我们才推出产品。

  其次,专注是LECO在研发上的重要特征。当今世界有各种质谱仪,可以应用到任何领域。当LECO研发新的质谱产品时,我们会聚焦于1-2个具备资源优势和技术壁垒的目标市场,努力专注于那些有针对性的应用场景,来开发产品解决方案。

近3年的战略

  谈到近3年的战略,Lorne表示:LECO将继续推出伟大的技术。我认为,继续对分离度、分辨率的追求就是一个方向,不过现在不能公开谈论。LECO已经拥有创新的GC×GC和TOF技术,目前的技术在哪些方面优先取舍,我们一直在不断听取客户的反馈。今后的3年将是非常有趣的三年,LECO 的创新文化非常强大,我们会持续把技术转化成完善的、创新的产品。

  关于趋势,Lorne补充说:LECO专注于GC×GC和TOF质谱。所以在可能性的基础上,会不断发展更快、更高分辨、更强大的系统。比如LECO今年推出的FLUX流量调制新产品,以前有其它公司做过类似技术,LECO的新品集大成做得更出色,代表流路调制器的最高性能和最新设计。我们正在持续提升GC×GC的性能,不断丰富我们的产品线。

  张志杰补充了LECO中国的近3年战略,他说:

  中国无疑是一个巨大的市场,不仅对于仪器供应商,而且对应用配套市场、技术服务市场、B2B检测行业、大健康产业等衍生体系都有很大的发展空间。如何整合国际资源提高本地化科研服务能力和技术保障水平,是我们科研服务队伍的核心目标。作为LECO中国的代表,我们来这里一方面参与展示产品技术,另一方面也是为了向领先客户和其他友好的同行学习如何更好的为科学家们服务。我们的沟通不仅是业务层面,而且更关注于如何提供更优质的服务项目和资源对接。我们将前沿的信息及人脉带回给国内客户们,促进交流最前沿、最科学的研究方法,从而帮助他们改善试验设计优化数据结果。谈到中国用户和美国用户的区别,美国市场相对而言成熟度较高,知识产权意识强,行业自律规范。多数美国用户在选择仪器设备及方法学时都比较理性明智,知道如何选择正确的仪器技术更快更高质的完成研发项目。中国市场相对信息不对称问题比较严重,用户时常被不实宣传误导或决策不审慎以至发生资源错配,浪费人力物力财力。当然软实力建设是个过程,中国也依然在快速进化高速发展的道路上,所以我们要互相学习互相帮助,一起促进中国的市场更发达更成熟。

  关于中美贸易战,技术竞争。在ASMS上大家可以感受到美国在科研市场领域的优势,基础科学广泛扎实,先进制造体系成熟,产业配套更加完善。相较而言,中国市场更擅长于应用层面的二次开发,满足本土市场特色需求。我们可以通过采购大量的先进仪器快速构建实验室基础设施,提高科研平台硬实力,结合中国高素质人才梯队的快速培育和市场化,后发潜力非凡。中美良性技术竞争更主要的是在科研成果、市场转化、商业应用场景环节的竞争与合作。而仪器设备只是工具,市场比较小,投资周期长,收益率低,没有必要完全复制。拿进来,走出去,不是什么产品都要国产化,国家科研开发资金有限,投资攻关条线不能拉的太长,要考虑投资收益率、产业规模和行业重要性,如果进口产品质量可靠、数额有限、成本可控且不涉及国计民生,利用国际分工最大化社会效益是合理的,也有利于促进健康良性的国际贸易体系,这也是总书记大力推进进口博览会、扩大进口额度提升国际合作广度的初衷。双赢在我们的科研服务市场一直是现实且可重复实现的。

  宏观如此,微观亦然,从最终用户角度考虑,大家要的是最好的数据结果,发表更高档次的文章,出更可信的报告,转化更多的成果到社会商业领域,造福人类。仪器设备只是工具,不是定向资助性行业或慈善事业。结果导向拿来主义未尝不是最优解,市场是决定资源配置的最佳裁判。

  在中国,也有很多新的后来者推出了他们的类似产品方案,我们欢迎竞争对手。因为竞争有利于我们加快我们技术迭代,使我们更快、更强,用户的未来也更值得憧憬。同时想和大家共勉的是,优秀国产企业的成功本质上还是需要做到尊重知识产权的基础上实现产品差异化竞争,挖掘用户真实需求,在应用层面创新,靠品质和功能赢得国内外市场,而不能光靠打着国产旗号民族品牌,反而容易走不远。大家现在谁还记得“爱国者”相机?任正非为什么警告华为不能过度消费民族情绪,很多我们引以为傲的国际化品牌为什么从不谈政府扶植,支持国产的概念?因为最终我们要尊重的还是消费者,赢得消费者靠的还是产品功能和质量。其实国产也有很大的后发优势,离消费者近,反馈周期短,定制化能力强,回避大牌红海,开拓自己的细分蓝海并不难。再往远看,13亿国人外面还有60亿群众,只有更高的格局和更远的视界才能成就眼前的事业。

  从LECO的角度来看,我们以前的目标市场是针对GCMS的高端用户,顶尖的科学家,核心实验室,我们给出了市场上最好的产品和解决方案,来帮助客户做最前沿的研发工作和科学研究。而我们的竞争者提供一些不同级别的产品,以满足不同层次的用户需求。因此,我们本土化服务团队努力在十四五期间,向从未使用过LECO产品的中国客户继续推广我们的先进技术,同时对标国际市场大幅提高服务能力和服务水平,使用户更容易进入高层次分析领域,也更快地利用LECO的技术得到最好的数据结果。

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