中国质谱技术“慧眼独具”

   新型敞开式大气压质谱离子源——介质阻挡放电离子源DBDI-100作为中国的世界首创产品，将随着进一步的工程化，助力中国在质谱技术这一高精尖领域取得更多的自主创新成果。

   质谱离子化技术是一种特异性强且灵敏度高的质谱分析技术，能够获得被测样品丰富的结构信息，相当于一双可看透万物的“慧眼”。但常规的质谱离子化技术需要对样品进行长时间的前处理并在高真空环境中进行离子化，不仅费时耗力，而且得到的结果受人为误差的影响较大。

   2004年，电喷雾解吸离子化技术（DESI）被提出，标志着对一种检测能力更强的质谱离子化技术——大气压敞开式质谱离子化技术的研究拉开了序幕。新型大气压敞开式质谱离子化技术可在大气压条件下实现复杂待测样品的直接离子化，直接对样品表面进行质谱分析，降低了质谱分析对工作环境的苛刻要求，简化了样品制备步骤，具有操作方便、离子化速度快、可实时原位应用、无样品损伤、灵敏度高和特异性强等优点，在生物检测、化学分析、医疗诊断、食品安全、材料表面分析、新药研发、中药筛选、质谱成像、公安刑侦、司法鉴定、公共安全、环境应急等领域的快速检测中具有广阔的市场应用前景。

   此后的2005年，直接实时离子化（DART）技术被提出，极大地鼓舞和带动了其他敞开式大气压质谱离子源的研制。经过十多年的发展，新型常压敞开式质谱离子化技术已有超过30种，并促进了各具特色的质谱分析方法的建立。

   除了DESI和DART外，基于气体放电的质谱离子化方法得到了迅速发展。2007年，清华大学的张新荣教授在国际上首次提出了基于介质阻挡放电的敞开式离子化（DBDI）技术。该技术利用介质阻挡条件下的交流高压放电激发氦气等惰性气体，产生等离子体，用于样品离子化。DBDI技术能够在大气压下产生稳定的低温等离子体,而无需真空装置；与DESI和DART技术相比，DBDI技术不需要试剂，结构简单，灵敏、高效，在环境污染物、食品安全、法庭科学以及军事战剂等领域得到广泛应用。目前美国、德国、日本、瑞士、加拿大等多个国家的科学家都在利用DBDI技术开展化学生物样品分析研究。

   为了进一步开发具有自主知识产权的商品化现场离子源研发生产技术，引领并促进国产商品化敞开式电离质谱离子源产业的发展，宁波大学科学仪器创新团队负责人闻路红教授与清华大学张新荣教授合作，依托宁波华仪宁创智能科技有限公司的工程化团队，研制新型敞开式大气压质谱离子源。宁波华仪宁创智能科技有限公司是由宁波大学、宁波大学高等技术研究院科学仪器创新团队和华粤行企业集团三方共同成立的成果转化高新技术企业，是浙江省第一例、全国第一批在新政策下实施的成果转化案例。结合闻路红教授和张新荣教授对多个应用领域检测分析关键技术、部件和算法的研究经验，依托宁波华仪宁创智能科技有限公司工程化团队的研发力量，成功研制出了基于介质阻挡放电离子化技术的新型敞开式大气压质谱离子源DBDI-100，成为中国质谱技术独具的“慧眼”。

   介质阻挡放电质谱离子源DBDI-100采用了具有自主知识产权的介质阻挡放电离子化技术，其单电极放电技术令离子束源外喷射长度大于4.5厘米，提高了现场原位分析的适用性；真空辅助离子化技术降低了背景噪声，从而提高了信噪比和检测灵敏度；高温、高压安规保障技术消除了信号串扰和安全隐患，保证了系统的安全和稳定。总体来说，DBDI-100无需试剂，结构简单、操作方便，具有离子化效率高等特点，可与各类质谱仪联用进行原位、实时、快速分析，获得的质谱图背景噪声小，检测灵敏度高，便于质谱解析和定量分析，具有良好的应用前景和市场前景。在成果技术鉴定会上，由中国科学院大连化学物理研究所张玉奎院士、中国分析测试协会副理事长张渝英、中国质谱学会理事长李金英、北京大学教授刘虎威、浙江大学教授潘远江、湖南师范大学教授陈波和中国分析测试协会研究员汪正范7名国内科学仪器行业著名专家组成的鉴定会专家组一致认为“该成果居于国际先进水平，属于国际首创”。

   宁波华仪宁创智能科技有限公司与北京大学刘虎威教授在食品安全方面合作开展了多种农药等不同极性及不同挥发性样品的检测应用方法研究，结果显示，与现有敞开式质谱离子源相比，DBDI质谱离子源对弱极性和难挥发性小分子量样品的离子化效果好10倍左右，且对非挥发性盐和表面活性剂等物质具有更高的耐受性。

   2016年7月，宁波华仪宁创智能科技有限公司联合清华大学、北京大学、中国医学科学研究院、哈尔滨工业大学等国内质谱技术领域优秀的科研团队申报的国家重大科学仪器设备开发专项“新型敞开式质谱离子源研制与产业化”（项目编号：2016YFF0100300）获得国家科技部正式批准立项。自此，敞开式离子源核心技术有望突破并形成关键器件，实现工程化、产业化推广，为质谱原位、实时、快速分析提供有效技术支撑；敞开式离子源在生物医药、国家安全和快速检测等领域将得到进一步推广和普及。闻路红教授作为该项目的负责人和首席科学家，带领项目团队以“突破敞开式离子源核心技术形成关键器件，实现工程化、产业化推广，为质谱原位、实时、快速分析提供有效技术支撑，促进敞开式离子源在生物医药、国家安全和快速检测等领域的推广普及”为核心目标，研制或产业化6款不同技术原理、具有自主知识产权的新型敞开式质谱离子源，探索离子源成果转化创新机制，开展示范应用推广。    

   敞开式质谱离子源作为质谱离子源领域的重大革命，已成为当前质谱仪器领域竞争的焦点、热点和前沿，可对众多领域的应用和研究产生影响。对新型敞开式质谱离子源进行研制并努力实现产业化，将有助于中国该领域的研究和产业化实现跨越式发展，跻身国际前沿并达到一流水平。如果能够探索形成一套新的科研成果转化机制，提高中国科学仪器领域从技术到产品成果转化的效率，将能够有效带动中国质谱产业的自主创新，进而提高中国质谱仪器产业的整体发展水平。