电子喷雾质谱应用科研人员提出基于纳升电喷雾质谱直接进样代谢组学分析新方法|上海羊羽卓进出口贸易有限公司

科研人员提出基于纳升电喷雾质谱直接进样代谢组学分析新方法

近日，中国科学院大连化学物理研究所生物分子高分辨分离分析及代谢组学研究组研究员许国旺团队在纳升电喷雾质谱直接进样的代谢组学分析新方法研究中取得进展，基于纳升电喷雾直接进样的高分辨质谱（nanoESI DI-HRMS），分别结合质谱信息非依赖采集（DIA）、拼接式质谱采集、毛细管微探针取样等技术，实现了大规模人群样本代谢组的高通量分析和20个哺乳动物细胞脂质组的高通量高灵敏检测。

色谱-质谱联用是目前代谢组学分析的主流方法，但是色谱分离速度限制了其在大规模样本分析中的应用。直接进样质谱（DI-MS）虽然通量高，但面临着离子抑制效应导致代谢物检测灵敏度降低、缺少色谱分离使得定性定量困难等挑战。因此，亟需发展与DI-MS相配的高灵敏度质谱数据采集技术和数据分析技术。

为此，科研人员提出一种基于纳升电喷雾直接进样高分辨质谱的非靶向代谢组学分析策略：将一级精确质量、同位素分布模式、二级质谱相似度、母离子和子离子强度相关性等结合，使代谢物的定性准确率高于94%；定量方面采用一级母离子结合二级特征碎片离子的方式来实现。此方法稳定可靠，2-3分钟可分析一个样品，适合于大规模样本的高通量代谢组学研究。

此外，传统的细胞代谢组学分析方法通常需要数百万个细胞，但许多稀有细胞如循环肿瘤细胞、原代肿瘤细胞、干细胞等，面临着细胞数不足的问题。科研人员在上述工作基础上，建立了基于毛细管微探针的细胞取样、96孔板脂质在线提取、nanoESI DI-HRMS拼接式质谱数据采集的新方法，实现了3分钟内从20个哺乳动物细胞中检测19类脂质、500多种脂质代谢物。该平台在生命科学和临床医学研究中具有应用潜力。

相关研究成果分别以Strategy for Nontargeted Metabolomics Annotation and Quantitation Using a High-resolution Spectral-Stitching Nanoelectrospray Direct-Infusion Mass Spectrometry with Data-Independent Acquisition和Lipid Profiling of 20 Mammalian Cells by Capillary Microsampling Combined with High-Resolution Spectral Stitching Nanoelectrospray Ionization Direct-Infusion Mass Spectrometry为题，发表在《分析化学》（Analytical Chemistry）上。研究工作得到国家重点研发计划、国家自然科学基金等的资助。

图1.基于纳升电喷雾直接进样高分辨质谱的非靶向代谢组学分析策略

图2.基于毛细管微探针的细胞取样、96孔板脂质在线提取、nanoESI DI-HRMS拼接式质谱数据采集的新方法

来源：中国科学院大连化学物理研究所

研发全球首台皮升电喷雾质谱仪，「华仪宁创」获数千万Pre-A+轮融资 36氪首发

作者 | 林晴晴

编辑 | 袁斯来

36氪获悉，科学仪器公司「华仪宁创」近两年已获得橡栎投资Pre-A和Pre-A+轮追加投资，投资金额数千万，累计融资近亿元，为国家高新技术企业。成立之初，曾获华粤行超千万元天使轮投资。

「华仪宁创」2015年于宁波成立，是宁波大学第一家按国家《新成果转化法》实施的成果转化企业，主要从事公共安全、医学检验、食品安全等相关领域的高端智能仪器、装置的自主创新、产学研合作、成果转化和产业化应用推广，以原创直接电离质谱技术、皮升电喷雾质谱技术为特色，研制差异化质谱仪产品。

质谱，是一种基于粒子质量与电荷比进行分离和检测的技术，能灵敏、准确地分析样品中的化学成分。高端质谱仪通过高分辨率和高灵敏度，将质谱技术应用到生命科学、药物研发、法医毒物、食品安全等领域，环境残留物代谢物的定性定量分析、药物基础物质研究及其杂质解析和逆向工程等均依赖质谱仪器的精准测定。

近年来，国内质谱仪市场呈现快速增长态势。据仪器信息网统计，2022年全球质谱仪行业市场规模约为73亿美元。得益于下游应用领域需求的拉动，全球质谱仪市场将保持稳健增长的态势，预计2027年市场规模达到94亿美元，复合年增长率为5.2%。

作为高精尖的科学仪器，质谱仪同样面临国产化率低、“卡脖子”问题严重的困境，进口率高达90%。因传统质谱仪占地面积大、要求苛刻、成本较高等痛点，国际质谱仪市场正处于从大型质谱仪向小型质谱仪转型的时期，高通量、高灵敏度、低检出限、操作简单、成本低的小型化质谱仪成为主要的发展方向。

「华仪宁创」从研制关键核心部件直接电离离子源入手，面向现场快检需求，突破小型化、灵敏度、抗污染等技术难题，致力于研发小型化直接电离质谱仪。「华仪宁创」CEO闻路红告诉36氪，“我们希望在不影响高灵敏度的同时，把质谱仪做小、降低仪器的使用难度。制约质谱仪应用的另外一个重要因素就是设备价格和使用成本都太昂贵，我们希望把用户使用成本降低，让公安部门、医疗机构、市场监管部门等用得了、用得起。”

从技术路线来看，「华仪宁创」的小型质谱仪采用了自主知识产权的介质阻挡放电（DBDI）直接电离质谱技术。DBDI直接电离质谱技术是国际上公认的代表性直接电离质谱离子化技术之一，相比其它直接电离质谱技术，具有灵敏度更高、耐盐性更好、电离范围更宽、更适合应用于小型质谱仪等优点。被测样品无需复杂前处理，即可在大气压环境用DBDI离子源直接电离离子化进行质谱分析，这将极大提高质谱仪的工作效率、降低质谱仪的使用成本，可以使质谱仪从实验室走向现场快检。

此外，「华仪宁创」攻克的皮升电喷雾质谱技术，实现了单个细胞中代谢物的长时间稳定离子化，解决了单细胞代谢组学皮升级（pL）样本质谱分析的国际性难题，为前沿生命科学和精准医学研究提供了国际领先的检测技术手段。

从主要产品来看，基于上述技术，「华仪宁创」已独立研发5款质谱仪产品。其中，基于直接电离离子化技术和线性离子阱质谱技术，华仪宁创研制的小型化现场快速筛查质谱仪，灵敏度可达到0.1ppb，是国际上灵敏度最高的小型化直接电离质谱仪，也是国际上第一台能检测毛发中毒品小型化质谱仪。

据闻路红介绍，「华仪宁创」针对公共安全、食品药品安全、医学检验等市场已成功研制了系列化质谱仪及配套的前处理设备、试剂、移动实验室和信息化软件平台等产品。其直接电离质谱技术成果被鉴定为“国际首创”，直接电离质谱仪被认定为“国内首台套”产品。由「华仪宁创」自主研发的介质阻挡放电离子源DBDI-100是我国首台商品化的直接电离质谱离子源，产品被鉴定为国际首创，填补了我国直接电离质谱离子源产品空白。

经过9年发展，「华仪宁创」目前已在公安禁毒、食品安全、药物分析等应用场景商业化落地，未来将进一步拓展代谢组学、医学检验等市场。公司已累计实现超1亿元销售额，用户量正在快速增长，未来3-4年进入快速增长期。

团队方面，CEO闻路红扎根仪器行业25年，具有丰富的成果转化和产业化经验。CSO李刚强从事质谱仪研发40年，曾参与研制德国Spectro公司第一代等离子体质谱仪，研发我国自主首创的ICP-MS、三重四极杆质谱仪。团队已承担了包括国家重大科学仪器专项在内的20余项国家和地方重大科技项目，拥有浙江省先进质谱与分子检测重点实验室、膀胱肿瘤创新诊治浙江省工程研究中心、国家博士后科研工作站等创新平台和人才平台。

36氪了解到，当前「华仪宁创」正计划启动A轮融资，投资金额将主要用于加大研发投入、质谱仪医疗器械认证申报、生产制造和实验室条件能力建设及团队建设。

投资人观点：

橡栎投资 认为，质谱仪是典型的高端科学仪器设备，技术壁垒高、研发难度大。华仪宁创的便携式直接电离质谱仪有快速、精准、操作简单、成本较低等诸多优势，在公安禁毒领域已有成熟应用落地。而在橡栎投资长期关注的医疗健康领域，传统的大型实验室质谱仪已经应用于代谢组学、血药浓度检测、毒物检测等诸多场景。我们期待华仪宁创的质谱仪能够进入医学领域，以更低的成本、更便携的操作，造福更多的患者和临床工作者。而基于团队的源头创新能力，未来能否随着质谱技术的革新量变带来质变，开拓出一些全新的诊疗手段，则是我们拭目以待的惊喜。