中國質譜技術“慧眼獨具”

   新型敞開式大氣壓質譜離子源——介質阻擋放電離子源DBDI-100作為中國的世界首創產品，將隨著進一步的工程化，助力中國在質譜技術這一高精尖領域取得更多的自主創新成果。

   質譜離子化技術是一種特異性強且靈敏度高的質譜分析技術，能夠獲得被測樣品豐富的結構信息，相當于一雙可看透萬物的“慧眼”。但常規的質譜離子化技術需要對樣品進行長時間的前處理并在高真空環境中進行離子化，不僅費時耗力，而且得到的結果受人為誤差的影響較大。

   2004年，電噴霧解吸離子化技術（DESI）被提出，標志著對一種檢測能力更強的質譜離子化技術——大氣壓敞開式質譜離子化技術的研究拉開了序幕。新型大氣壓敞開式質譜離子化技術可在大氣壓條件下實現復雜待測樣品的直接離子化，直接對樣品表面進行質譜分析，降低了質譜分析對工作環境的苛刻要求，簡化了樣品制備步驟，具有操作方便、離子化速度快、可實時原位應用、無樣品損傷、靈敏度高和特異性強等優點，在生物檢測、化學分析、醫療診斷、食品安全、材料表面分析、新藥研發、中藥篩選、質譜成像、公安刑偵、司法鑒定、公共安全、環境應急等領域的快速檢測中具有廣闊的市場應用前景。

   此后的2005年，直接實時離子化（DART）技術被提出，極大地鼓舞和帶動了其他敞開式大氣壓質譜離子源的研制。經過十多年的發展，新型常壓敞開式質譜離子化技術已有超過30種，并促進了各具特色的質譜分析方法的建立。

   除了DESI和DART外，基于氣體放電的質譜離子化方法得到了迅速發展。2007年，清華大學的張新榮教授在國際上首次提出了基于介質阻擋放電的敞開式離子化（DBDI）技術。該技術利用介質阻擋條件下的交流高壓放電激發氦氣等惰性氣體，產生等離子體，用于樣品離子化。DBDI技術能夠在大氣壓下產生穩定的低溫等離子體,而無需真空裝置；與DESI和DART技術相比，DBDI技術不需要試劑，結構簡單，靈敏、高效，在環境污染物、食品安全、法庭科學以及軍事戰劑等領域得到廣泛應用。目前美國、德國、日本、瑞士、加拿大等多個國家的科學家都在利用DBDI技術開展化學生物樣品分析研究。

   為了進一步開發具有自主知識產權的商品化現場離子源研發生產技術，引領并促進國產商品化敞開式電離質譜離子源產業的發展，寧波大學科學儀器創新團隊負責人聞路紅教授與清華大學張新榮教授合作，依托寧波華儀寧創智能科技有限公司的工程化團隊，研制新型敞開式大氣壓質譜離子源。寧波華儀寧創智能科技有限公司是由寧波大學、寧波大學高等技術研究院科學儀器創新團隊和華粵行企業集團三方共同成立的成果轉化高新技術企業，是浙江省第一例、全國第一批在新政策下實施的成果轉化案例。結合聞路紅教授和張新榮教授對多個應用領域檢測分析關鍵技術、部件和算法的研究經驗，依托寧波華儀寧創智能科技有限公司工程化團隊的研發力量，成功研制出了基于介質阻擋放電離子化技術的新型敞開式大氣壓質譜離子源DBDI-100，成為中國質譜技術獨具的“慧眼”。

   介質阻擋放電質譜離子源DBDI-100采用了具有自主知識產權的介質阻擋放電離子化技術，其單電極放電技術令離子束源外噴射長度大于4.5厘米，提高了現場原位分析的適用性；真空輔助離子化技術降低了背景噪聲，從而提高了信噪比和檢測靈敏度；高溫、高壓安規保障技術消除了信號串擾和安全隱患，保證了系統的安全和穩定。總體來說，DBDI-100無需試劑，結構簡單、操作方便，具有離子化效率高等特點，可與各類質譜儀聯用進行原位、實時、快速分析，獲得的質譜圖背景噪聲小，檢測靈敏度高，便于質譜解析和定量分析，具有良好的應用前景和市場前景。在成果技術鑒定會上，由中國科學院大連化學物理研究所張玉奎院士、中國分析測試協會副理事長張渝英、中國質譜學會理事長李金英、北京大學教授劉虎威、浙江大學教授潘遠江、湖南師范大學教授陳波和中國分析測試協會研究員汪正范7名國內科學儀器行業著名專家組成的鑒定會專家組一致認為“該成果居于國際先進水平，屬于國際首創”。

   寧波華儀寧創智能科技有限公司與北京大學劉虎威教授在食品安全方面合作開展了多種農藥等不同極性及不同揮發性樣品的檢測應用方法研究，結果顯示，與現有敞開式質譜離子源相比，DBDI質譜離子源對弱極性和難揮發性小分子量樣品的離子化效果好10倍左右，且對非揮發性鹽和表面活性劑等物質具有更高的耐受性。

   2016年7月，寧波華儀寧創智能科技有限公司聯合清華大學、北京大學、中國醫學科學研究院、哈爾濱工業大學等國內質譜技術領域優秀的科研團隊申報的國家重大科學儀器設備開發專項“新型敞開式質譜離子源研制與產業化”（項目編號：2016YFF0100300）獲得國家科技部正式批準立項。自此，敞開式離子源核心技術有望突破并形成關鍵器件，實現工程化、產業化推廣，為質譜原位、實時、快速分析提供有效技術支撐；敞開式離子源在生物醫藥、國家安全和快速檢測等領域將得到進一步推廣和普及。聞路紅教授作為該項目的負責人和首席科學家，帶領項目團隊以“突破敞開式離子源核心技術形成關鍵器件，實現工程化、產業化推廣，為質譜原位、實時、快速分析提供有效技術支撐，促進敞開式離子源在生物醫藥、國家安全和快速檢測等領域的推廣普及”為核心目標，研制或產業化6款不同技術原理、具有自主知識產權的新型敞開式質譜離子源，探索離子源成果轉化創新機制，開展示范應用推廣。    

   敞開式質譜離子源作為質譜離子源領域的重大革命，已成為當前質譜儀器領域競爭的焦點、熱點和前沿，可對眾多領域的應用和研究產生影響。對新型敞開式質譜離子源進行研制并努力實現產業化，將有助于中國該領域的研究和產業化實現跨越式發展，躋身國際前沿并達到一流水平。如果能夠探索形成一套新的科研成果轉化機制，提高中國科學儀器領域從技術到產品成果轉化的效率，將能夠有效帶動中國質譜產業的自主創新，進而提高中國質譜儀器產業的整體發展水平。