近十几年质谱领域有什么比较大的发展？

莺歌燕舞

来源：知乎
近十几年质谱领域有什么比较大的发展？
原文地址：https://www.zhihu.com/question/31042431

同花顺

占个坑后面再仔细答。
第一，我觉得一楼说的非变性质谱真的是一个比较大的发展，而且国内做的很少。虽然质谱作为一个称质量的仪器很难用于研究蛋白的高级结构，但是非变性质谱结合离子淌度谱确实也为蛋白高级结构的动态变化提供了一个新的工具。

第二，接着上面。离子淌度技术这十几年发展的也是比较火。除了研究蛋白折叠和去折叠以外，对糖的异构体，脂质组学的研究也是比较蓬勃了。技术到底好不好用另说。（作为用过两种IMS仪器的人觉得这个技术是大坑目前，未来可期吧…）
第三，原位质谱。这是众多质谱厂家主打开发的产品线。无论是华质XX的DART，液液萃取等直接采样技术，还是在临床上科研使用的iKnife，甚至是AB还没发布的某直接进样器，至少说明质谱未来发展的一个趋势。不是说一定要依赖液相色谱分离以多为胜以定量准确为胜。快速初筛也是非常重要。

第三，质谱成像。质谱成像可以说是分子成像的一个比较尖端的工具。MALDI/AP-MALDI，DESI，SIMS均有不同的特点和优势（以及劣势）目前这个领域因为直接和临床研究/表面分析（材料大坑）挂钩，而且挑战性的任务还有很多，因此未来一定还是有很长的发展。举个最简单的例子，你看看现在质谱成像都成什么为主。脂质为主，就是因为目前还达不到兼顾空间分辨率和灵敏度的要求，只能做做高丰度离子。
第四，DIA。一定要留一个坑给它。做组学的人遇到的最麻烦的问题是如何解决MS1和MS2的关联问题。传统DDA采集虽然可以一个母离子一个子离子的对应。但是采集的效率太低，低丰度化合物根本采集不到；后来就有人用全扫描子离子的方式（AIF）采集，但是就遇到了你根本不知道子离子是哪个母离子打碎的问题。后来无论是DIA鼻祖的Sciex发展的SWATH还是Waters后面的SoNar，其实也只是降低了部分错误而已，达到多对一的匹配仍在然是不太现实的。这一部分确实还需要继续开发，对于质谱做非靶向代谢组学可以说有跨时代的意义。
至于Orbitrap，确实作为这十几年来在仪器领域的一个重要突破，但我个人觉得它是对于FTICR的技术突破，就是做小了。维护成本降低了。未来如何提高质谱分辨率但不降低扫描速度是对质谱技术的革命性突破吧。
后面还没想到。

检验之星

看了几个回答，注意涉及到离子源和分析器，应用等。
离子源从02年ESI和MALDI拿诺贝尔奖后，DESI、低温等离子体等大气压的离子源做得很多，灌了不少好文章，现在这个领域慢慢成熟起来了，倒是期待有质的突越。
分析器Oribtrap说实话贵，技术和应用上是比不上FTICRMS的。后者由于高昂的液氦液氮来维持超导，一般实验室养不起。个人更喜欢FT。
IMS，离子迁移谱或者离子淌度谱，在和质谱联用后可以得到离子的碰撞截面信息，未来还需要大力发展，很看好。
ETD等新的解离手段很有意思。

还有两个很重要，好像还没答主说。一个是离子传输技术，离子漏斗。一个是光谱质谱联用。
离子漏斗将本来就极为灵敏的质谱灵敏度提高了两个数量级。
各种光谱结合选质的离子可以弥补光谱的不灵敏和质谱的不确定性。虽然science nature有发表，但做的人还是太少。很看好。希望更多人更多钱进来。

卡卡

天天和质谱打交道


随便上个图吧，这个是protein cage的图，就是一种病毒的衣壳蛋白，未来医学的明星，靶细胞医疗术种一种是纳米机器人一种就是这种用病毒蛋白去入侵细胞然后释放药物的idea。

我现在做的叫Native Mass spectrometry。实际应用少，大多数人更希望的是质谱技术能够在环境学上做药物残留，在医学上做可以取代MRI的质谱成像，或者服务于生物学的peptide sequencing，就是蛋白序列测序，最大的成功案列就是SARS流行时，大家都不知道SARS是什么病毒科的，然后加拿大的质谱组用质谱打出序列对比蛋白库发现SARS是冠状病毒，从此质谱学可以和电子显微镜组一较高下。当然，术也有专攻，EM组不要打击我。
而最新的进步当然是有Obitrap
但是真正的进步是2002年Nobel化学奖给了发明electrospray ionization的Johnu.Fenn和Koichi Tanaka。第一次在1984年，我们可以用质谱去分析生物大分子，这也是Native质谱技术的核心与鼻祖，再之后我们又了HDX质谱技术，氢氘交换质谱技术，我们可以用该技术研究蛋白构象的变化。同时有人提出的的obitrap使得和HDX的连用更加有效率





再然后我们在2005年见识都ion mobility mass spectrometey。我们可以通过测算大分子的形状和计算机模拟来了解蛋白的构象变化，这些技术都能做到dynamic，虽然结晶学和电子显微镜能到到达原子水平的清晰度resolution 但是无法研究动态。当然，如今的cryoEM更加强大，大家再也不会为了一个蛋白结晶而苦等十年了。


再回到MS image，质谱学也在和医学相联系，我们可以做到质谱的细胞成像，你的细胞的图片可以通过质谱的intensity离子强度来表示，病人和健康者的细胞可以做对比，直观清晰。
介绍electro spray ionization 就必须介绍齐名的MALDI。这个是matrix assisted Laser desption/ionization。这两种进样方式已经成了当今质谱的主流。 当然，还有更多的改进，但这就是当今的主流。先到此吧，有关注在细细的补
这些介绍都是风毛一角的皮毛，如果你想了解更多质谱学的研究，欢迎关注我即将展开的专栏。评审中，通过了来补名字：
专栏名字：微观世界的天平和压力仪。欢迎大家交流讨论和投稿。质谱技术很宽广，一个人学不全。

队长是我

1. 敞开式质谱；
国内学者是这么叫的，英文叫Ambient Mass Spectrometry;
这类质谱主要是在LCMS中使用了Ambient Ionization Source取代了原本的ESI和APCI，从而去掉了LC这一部分，可以在大气压下直接对未处理或者半处理的样品进行解吸、电离，这类技术的特点就是一个字，快！！！。因此，它至少在以下领域大大拓展了质谱的应用范围：
a. 便携质谱和车载质谱用于现场分析（不便于把样品带到实验检测的场合）；
b. 样品快速筛查（药品，违禁品，刑侦检测，公共安全，等）；
c. 实际样品中待测成分的成像研究（比如肿瘤细胞在组织内的分布研究，古董的鉴定，药物靶向治疗和代谢研究，等）；
d. 还有化学反应机理的研究，及其他。
比较有名且应用较广的Ambient Ionization Source有诸如，DART，DESI，LDI, DBDI，其余的各式各样的离子源多是基于这几种离子源的一些变体，有很多也很有特点。
2. 小型质谱；
其实质谱仪的小型化老早也开始了，只不过限于市场的需求，没引起足够多的关注。
随着最近这些年，食品安全，环境污染，公共安全，军事等领域极大需求。
越来越多的人开始研究各式各样的小型化质谱仪器，目前除了难以小型化的几种质谱类型，像是磁扇形质谱，傅里叶变换-离子回旋共振质谱（FT-ICR MS）和轨道阱质谱（orbitrap）之外，其他像四级杆，离子阱，飞行时间都有很多实验室和公司在做。尤其是四级杆和离子阱现在已经有不少商业化的仪器了。印象比较深的是2013年参加ASMS时，看到美国一家叫908 device的公司出了一款手持式的小型离子阱质谱，大小和打标机相仿，界面极友好，给消防员用，方便及时了解火灾现场易爆易燃，有毒有害气体的快速检测。另外，它的离子阱质量分析器做成了非常易于装卸和维护的模块，已经非常接近易耗品的标准了。而且它的离子阱是用MEMS工艺制作的，如果能上量的话，成本会非常低。相比目前市场上较为人所知的Torion，Inficon，聚光（Mars400）等，908device算是往前又多走了一大截。另外，purdue大学欧阳证教授实验室最近一两年出的mini12也改变了过去单纯把仪器做小的思路，听说现在在美国的医院有了试点，可以快速鉴定血样，而仪器的使用界面相比传统的质谱又变得非常平易近人。因此，业界近几年不少人对质谱未来发展的看法是，1 往大型的多功能高通量高灵敏度的仪器发展（总之三个字，高大上！）；2 往小型化发展。而后者的意义正如上面提到的不仅仅是在于把质谱变得更小，更深层的意义应该是向大众普及，降低质谱仪的使用门槛，进而扩大使用范围。当然，现在小型质谱还有一些瓶颈要克服，像是定量能力，不过这都只是暂时的，相信将来会是一片很光明的前景。
3. 高端质谱；
这些年发展起来的一些高端仪器，要么是有了新的突破，要么是和其他技术联用。
新的突破比如轨道阱，这个是俄罗斯的makarov博士基于kindon trap发展的一种静电质量分析器，其特点是有极高的质量分辨率，远超除FT-ICR以外所有类型的质谱仪器。目前，轨道阱是Thermo的独有技术，算是一枝独秀。
和其他技术的联用技术，典型的例子是各式的迁移谱和质谱的联用。迁移谱一直被业内通俗的称为大气压下的质谱，其特点是可以依据离子的迁移率（主要反映离子的碰撞截面积，间接反映离子的尺寸和结构）把离子在空间或者时间上分开。当然，也有根据迁移率在高电场和低电场下的差别进行分离的，称之为差分迁移谱或高场不对称离子迁移谱。一旦迁移谱和质谱联用，主要可以实现两个用途，一是离子的初步分离，二是离子的迁移率测量或者碰撞截面的测量，好处在于可以便于离子结构的解析，在蛋白组学领域应用极广。迁移谱和质谱的联用可以用色谱和质谱的联用类比，色谱一样也可以对样品组分进行初步分离，同时可以得到色谱图。不过，离子迁移谱优于色谱的地方在于，分析速度远快于色谱的速度，至少是一个数量级的差别。另外，离子的结构信息，目前各类分析仪器中，除了色谱之外，很少有能提供直接，且通用性比较好的方法。从我参加的各类会议以及和质谱用户的直接交流中感觉，国内很多做质谱的工作者，对于离子迁移谱了解的非常少。目前，各大质谱厂商都已经有了自己迁移谱技术，并且多已商业化。像是waters的synapt 系列产品，agilent的6560， Sciex的SelexIon等。相信未来离子迁移谱会是高端质谱的一个标配。当然独立的离子迁移谱仪器本身也一定会有不错的发展。
今天就说这么多了，个人感觉质谱的发展相对来说还是比较慢，研究新的机理的人更是少。可能本身这个行业就不是很大吧。说句题外话，本人一直以来都觉得这个行业实在是冷清，这对于搞研究的人来说是坏事也是好事。唉，一切都源于热爱。

检验医师

Orbitrap确实算是大进步。至此高分辨率质谱检测器有三种：FT-ICR-MS，TOF，Orbitrap。严格说磁质谱可以是高分辨，不过一般只出现在同位素质谱和二噁英检测。

其他方面有明显发展的则是离子源。出现各种各样品种繁多的离子化方式。比如

• 二次离子质谱法
  
• DART(实时直接分析)
  
• ELDI(激光解析电喷雾)
  
• DESI(解吸电喷雾离子化)
  
• DBDI(介质阻挡放电离子化)
  
• ASAP(大气压固体分析探针)
  
• DAPCI(表面解吸化学电离)
  
• LAESI(激光烧蚀电喷雾)
  
• EESI
  
• DCBI
  
• 冷喷雾
  

离子淌度IMS与质谱的结合已成趋势。特别是bruker timsTOF 的PASEF(同步累积连续碎裂)颇为惊艳。 PASEF技术带来蛋白组学研究的新速度和新深度 - 生物通
再有就是离子漏斗相关技术，比如ion funnel, ion carpet, SLIM, T-Wave...十分期待更高效的离子传输甚至离子存储、富集。
真空技术方面，小型分子涡轮泵完全成熟，并逐渐有微型泵出现。多级差分泵基本普及，并呈集成化发展趋势，比如集成拖拽泵。前级无油泵（干泵）开始推广，有希望取代现在通用的旋片式油泵。
高压射频部分，模拟仿真软件因算力提升，有一定进步。没用过不做太多评价。数字波形合成技术（DWS，digital wave synthesize）用于修正波形畸变或完全代替正弦波发生电路。高压电路空气线圈，一成不变。目前只发现QDa使用PCB变压器为前级透镜供电，四极杆仍使用空气线圈。
串联质谱中碰撞池是一大关键，Sciex有LINAC，waters有T-Wave。其他公司也是各有千秋，不仅在三重四极杆里有用，在ICP-MS/MS里一样重要。不过这部分好像历史比较久，一直在优化。
制备质谱比较好玩，但好像只有Cooks在搞。
离子光学部分拜热电所赐，搞出来各种离子传输结构，特别是C-trap。
离子检测部分，基本无进步。还是那几样，打拿极，电子倍增管，戴利，MCP。不过好消息是Photonics的MCP不再对中国禁运，因为他被中国公司收购了。滨松推出 三层式MCP，宣称性能提高，响应对真空度不敏感。滨松三级结构MCP，解决小质谱低真空度难题
高压质谱 high pressure mass spectrometry (HPMS) 概念成型，或许能有独特发展。
离子传输过程中直接做光谱检测也很有趣，比如 MassSpecpecD 。