全面解析復雜樣品 只需一套神馬系列全二維GCxGC-TOF

2019年12月09日 09:55:36 來源: 分析測試百科
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  ——ASMS訪LECO力可公司Lorne Fell和張志杰

  在GCMS的市場中,如果您日常面對非常復雜的樣品分析,需要更好的分離度、靈敏度和分辨力,以及更快更智能的數據分析,一定會考慮GC×GC-TOF技術,該技術的開創者和市場領導者是美國LECO公司。在LECO力可:極客型企業亦能興盛百年一文中,分析測試百科網曾做過詳細的介紹,尤其是近年來推陳出新的的神馬系列產品(Pegasus系列)。今年ASMS期間,我們采訪了美國LECO總部分離科學產品經理Lorne Fell和LECO中國化學生命科學部總監張志杰先生。他們將分享LECO幾項新技術,希望對關注全二維GCxGC尤其是還沒有嘗試的用戶有新的啟示,因為LECO正在使全二維GCxGC技術變得更簡單、更易用。

美國LECO總部分離科學產品經理Lorne Fell(右一)、LECO中國化學生命科學部總監張志杰先生(左)和分析測試百科網總經理卞利萍(右二)、主編劉立爽(左二)合影

讓新手也能更容易使用GC×GC技術

  談到創新,Lorne說到:在過去的幾年中,LECO開創了很多偉大的創新工作,在市場上推廣LECO所有的產品。尤其在今年,LECO推出了流路調制器(FLUX,Flow modulation)技術,一種新型的GCxGC調制技術。它不需要任何消耗品和輔助設備(如液氮或冷卻裝置),易于使用,無憂設置,初學者也可以馬上開始GCxGC(全二維氣相)實驗。FLUX流路調制和LECO的熱調制的應用區別是:前者使用更簡易,后者靈敏度更高。

  FLUX技術:第一根和第二根毛細管柱通過精密可靠的回路連接在一起。調制Injection模式載氣從第一維柱進入,攜帶分析物進入第二維分析。調制Divert模式載氣氣流通入第二根柱導出廢氣口。LECO軟件可以精確計時自動設置流程,用戶只需點擊一個按鈕。一維和二維工作模式隨時軟件切換。數據分析自動化。

Pegasus BT上的 4D FLUX操作

  LECO近年來的很多技術都側重于讓客戶更容易使用,比如2016年推出的Pegasus BT TOF系統,是迄今市場上全掃描靈敏度最高的GC-TOF MS,功能非常強大。

  明年,LECO還將為高分辨質譜平臺推出一款全新的組合式離子源,它有兩個連在一起的腔室,所以它可以做三種不同的電離模式: EI+NCI+PCI,包括環境應用需求大的負化學電離模式(-CI)。該功能非常強大,使用同一次進樣,可快速切換采用不同的電離方式,使用戶可以獲得全面的信息。 結合GCxGC強大分離能力,可以對復雜未知物體系開展更美妙的發現之旅。

  這種離子源很有市場需求,比如短鏈氯化石蠟SCCPs和化工新材料開發。張志杰也補充說:新離子源集3種模式為一身,一針采集樣品全譜數據,是市場上獨一無二的創新產品。

  近年來,LECO還加速了軟件迭代升級,比如更新的全新的高分辨率鑒定系統,它可采集GC×GC和高分辨質譜的所有信息,自動化批處理解卷積和自動輔助定性,來快速完成鑒定工作,非常強大。他讓客戶可區分出哪些是輕松鑒定的,哪些是需要仔細進一步確認的。LECO不僅已經提供了強大的數據庫,而且對于完全未知化合物(unknown unkown),即那些在數據庫中沒有的化合物,也可以用該系統進行多維度鑒定和定量。除了這款軟件,還有一項重要的工作是使基于TOF平臺的軟件符合21 CFR Part 11法規,這使得LECO進入了規范制法規遵從的新市場,“因為基于BT TOF碾壓四級桿GCMS的全方位性能優勢,進入下沉檢測市場對我們來說是一件令人振奮的喜訊。”Lorne說。

LECO全二維技術的目標市場和用戶

  Lorne表示:LECO面向的目標市場是分析復雜樣品的實驗室,LECO的技術側重于分離那些難分離的樣品,并真正識別樣品中的有效信息。比如:石油化工,食品,香精香料,代謝組學,環境水土氣市場,新材料研發,痕量芳香成分異味物質等,這些都是很大的市場。運用LECO強大的技術,用戶可分析這些非常復雜的體系,LECO使得這些復雜分析變得簡單。同時,LECO還可以對這些復雜化合物進行定量,80%使用質譜的用戶都做定量。因此,LECO的目標市場非常廣闊,并在滾動增長。

  LECO是GC×GC的開創者,那么哪些客戶會傾向于選擇該技術?張志杰表示:主要的客戶群來源于傳統GCMS用戶但不滿足于現有平臺性能而發生的轉化,近年趨勢比較明顯的是各細分市場分析水平逐年提升,更多佼佼者開始專注于高精尖分析課題和衍生交叉應用領域,GC×GC-TOF技術是一個很好拓展第二工作曲線的工具型平臺。從公開發表的論文來看, LECO占據新興應用90%的市場份額;而其實還有很多不發文章的企業用戶,他們主要是以LECO的儀器為工具在高于行業標準的空間上解決各種品質和研發問題。近年我們也看到大麻類、電子煙、生物質油礦物油、甚至國內煙草白酒企業等都在大力投資嘗試解決深層次WHY、HOW的問題,其中都有我們的技術貢獻。

  談到軟件,Lorne表示:應廣大老產品用戶要求,LECO開放給用戶新版軟件的試用體驗。我認為80%的產品體驗并非來自質譜硬件,而來自于使用軟件使用,這也是GCxGC和MS業界用戶推薦ChromaTOF系列軟件的關鍵性出發點。在網站上可以輕松下載軟件,客戶能夠方便地試用。

  具體談到FLUX新技術,Lorne表示其面向的目標市場是入門型用戶。FLUX是一個成本較低的解決方案,讓新手用戶也可以非常輕松無門檻地使用GC×GC,而傳統的熱調制,適合用于要求精致和極致的客戶。

  張志杰補充說:HRT高分辨系統軟件進一步豐富夯實:高分辨解卷積(HRD)、質譜分類(Classification)、質譜過濾工具(Spectral Filter)、高級譜圖分析工具(SAT)、智能識別評分系統(IGS)等模塊。BT系統則通過目標靶向篩查(TAF)、NTD(非靶向解卷積)、差譜比對(Reference)、質量過濾工具(Filter)等,完全覆蓋傳統四級桿質譜的功能和定性定量指標,同時保持了高通量TOF的廣譜全采集性能。比如對于代謝組學、食品安全和環境分析,LECO能夠一針進樣,分析和定量數百種代謝物和農殘。沒有復雜的方法學設計和色譜質譜參數設置以及繁瑣的前處理樣品及分組。很多重點示范性政府和商業實驗室均引進了LECO的質譜,因為他們更關注那些沒有出現在目標物列表上的化合物,甚至是認知邊界外的未知物。他們需要完成Profiling的工作,分析那些可能錯過的化合物。即使歷史數據,依然可以通過二次批處理隨時找到過去遺漏信息。LECO質譜分兩類型,一種是GC×GC接高通量的質譜,如BT TOF系統,可以很好的向下覆蓋四級桿類定性定量的工作,同時最大化產出效率和數據通量;另一種是GC×GC接高分辨率質譜,如HRT 4D+,可用于鑒定難度更高的復雜樣品,解構完全未知體系。

在ASMS上的活動

  Lorne談到ASMS上的活動時說:ASMS上LECO舉辦了3場早餐研討會,首場由來自Penn州的Frank Dorm介紹,他談到對蘇斯克漢納河源頭中一系列POPs的分析,使用新型離子源和高分辨質譜,展示了非常新穎的分析數據。第二場早餐會上,來自比利時的Jef Focant介紹了對哮喘患者呼氣中揮發性化合物的分析,使用新的GC×GC高分辨質譜來識別系統中的生物標志物。該分析意義重大,因為GC×GC-TOF可以用于臨床研究,來發現生物標志物。第三場早餐會主要圍繞Pegus BT-TOF質譜上獲得的數據,加州大學戴維斯分校的Oliver Fiehn教授在他的軟件解決方案中使用了這些數據,他介紹了開放訪問的代謝組學數據庫,Oliver Fiehn 教授是代謝組學領域的頂尖學者,2014 年獲得國際代謝組學學會終身成就獎。

  在合作的報告中,LECO的合作客戶還做了一系列精彩報告,如:FLUX技術,用新型離子源研究環境中相似性很強難以分離鑒定的分子標志物;用新型離子源對環境樣品中短鏈氯化石蠟和其它POPs污染物做綜合分析、新型工業污染物分析、癌癥生物標志物發現、大麻測定、啤酒分析、新材料解析等。LECO還至少展出17張海報,很多化學家在報告中提到了LECO的鑒定系統。在主會場上,應用化學家介紹了石油泄漏取證的工作,引起與會者很大的興趣。南卡羅來納大學的Susan Richard有3-4個口頭報告。Susan現任ASMS副總裁,是LECO的忠實用戶,在環保方面做了非常多的工作,也是EPA的一個意見領袖。還有很多用戶的報告涉及部分LECO質譜產出的數據,大多數會場都能看到LECO用戶的身影。

  Lorne談到:LECO在過去幾年中升級了高分辨平臺,比如采用新的增強靈敏度的技術Encoded Frequent Pushing?(EFP?),該技術非常有趣。在TOF質譜分析中,通常只采集一個數據包形成一張譜圖。但EFP技術高頻生成疊加數據包,軟件在最后進行集中歸一化處理。因此最終可獲得10倍靈敏度的提升。EFP技術大量吸粉MS愛好者,因為人們都期待數控技術帶來更高的靈敏度、選擇性和數據質量。

EFP技術:(A)在多反射MR-TOF上估算的占空比; (B) 編碼的多頻次脈沖增強圖;(C) EFP 多路疊加的概念。

  Encoded Frequent Pushing是專門由LECO開發的一種新穎的專利方法,在采集每張圖譜時進行多次脈沖正交加速,從而大幅增加占空比。 EFP與經驗證的多次反射飛行路徑的TOF配合使用,顯著提高了靈敏度和易用性。

LECO研發方面的特色

  談到LECO在研發方面的特色,作為產品經理的Lorne表示:這是一個非常好的問題。我們用戶端到研發端的聯系非常密切,首先,我們的重點是傾聽客戶的意見,并嘗試根據反饋機制創建和升級產品。對于LECO,這是一個標準程序。作為一家家族企業,LECO 專注于提供市場第一的可靠解決方案,我認為公司的品牌優勢和研發文化直接相關。

   我們盡量不過度開發我們的產品。比如:有些研發人員可以許多年研發產品,而從不與客戶交談,然后忽然有一天對客戶說:嘿,來用下我們的新產品。但LECO從不這樣做。我們確保與客戶一起測試產品,并盡早獲得反饋。對于研發來說,這是一個極其重要的關注點。舉例來說,在為高分辨HRT質譜開發新型離子源期間,在推出產品之前,我們至少有5個客戶長期測試,并告訴我們好還是不好,需要改進什么,需要添加什么。我們非常強烈地關注客戶的意見。BT研發時也是如此,有好幾臺產品在用戶處大樣本量測試,在反饋并改進后我們才推出產品。

  其次,專注是LECO在研發上的重要特征。當今世界有各種質譜儀,可以應用到任何領域。當LECO研發新的質譜產品時,我們會聚焦于1-2個具備資源優勢和技術壁壘的目標市場,努力專注于那些有針對性的應用場景,來開發產品解決方案。

近3年的戰略

  談到近3年的戰略,Lorne表示:LECO將繼續推出偉大的技術。我認為,繼續對分離度、分辨率的追求就是一個方向,不過現在不能公開談論。LECO已經擁有創新的GC×GC和TOF技術,目前的技術在哪些方面優先取舍,我們一直在不斷聽取客戶的反饋。今后的3年將是非常有趣的三年,LECO 的創新文化非常強大,我們會持續把技術轉化成完善的、創新的產品。

  關于趨勢,Lorne補充說:LECO專注于GC×GC和TOF質譜。所以在可能性的基礎上,會不斷發展更快、更高分辨、更強大的系統。比如LECO今年推出的FLUX流量調制新產品,以前有其它公司做過類似技術,LECO的新品集大成做得更出色,代表流路調制器的最高性能和最新設計。我們正在持續提升GC×GC的性能,不斷豐富我們的產品線。

  張志杰補充了LECO中國的近3年戰略,他說:

  中國無疑是一個巨大的市場,不僅對于儀器供應商,而且對應用配套市場、技術服務市場、B2B檢測行業、大健康產業等衍生體系都有很大的發展空間。如何整合國際資源提高本地化科研服務能力和技術保障水平,是我們科研服務隊伍的核心目標。作為LECO中國的代表,我們來這里一方面參與展示產品技術,另一方面也是為了向領先客戶和其他友好的同行學習如何更好的為科學家們服務。我們的溝通不僅是業務層面,而且更關注于如何提供更優質的服務項目和資源對接。我們將前沿的信息及人脈帶回給國內客戶們,促進交流最前沿、最科學的研究方法,從而幫助他們改善試驗設計優化數據結果。談到中國用戶和美國用戶的區別,美國市場相對而言成熟度較高,知識產權意識強,行業自律規范。多數美國用戶在選擇儀器設備及方法學時都比較理性明智,知道如何選擇正確的儀器技術更快更高質的完成研發項目。中國市場相對信息不對稱問題比較嚴重,用戶時常被不實宣傳誤導或決策不審慎以至發生資源錯配,浪費人力物力財力。當然軟實力建設是個過程,中國也依然在快速進化高速發展的道路上,所以我們要互相學習互相幫助,一起促進中國的市場更發達更成熟。

  關于中美貿易戰,技術競爭。在ASMS上大家可以感受到美國在科研市場領域的優勢,基礎科學廣泛扎實,先進制造體系成熟,產業配套更加完善。相較而言,中國市場更擅長于應用層面的二次開發,滿足本土市場特色需求。我們可以通過采購大量的先進儀器快速構建實驗室基礎設施,提高科研平臺硬實力,結合中國高素質人才梯隊的快速培育和市場化,后發潛力非凡。中美良性技術競爭更主要的是在科研成果、市場轉化、商業應用場景環節的競爭與合作。而儀器設備只是工具,市場比較小,投資周期長,收益率低,沒有必要完全復制。拿進來,走出去,不是什么產品都要國產化,國家科研開發資金有限,投資攻關條線不能拉的太長,要考慮投資收益率、產業規模和行業重要性,如果進口產品質量可靠、數額有限、成本可控且不涉及國計民生,利用國際分工最大化社會效益是合理的,也有利于促進健康良性的國際貿易體系,這也是總書記大力推進進口博覽會、擴大進口額度提升國際合作廣度的初衷。雙贏在我們的科研服務市場一直是現實且可重復實現的。

  宏觀如此,微觀亦然,從最終用戶角度考慮,大家要的是最好的數據結果,發表更高檔次的文章,出更可信的報告,轉化更多的成果到社會商業領域,造福人類。儀器設備只是工具,不是定向資助性行業或慈善事業。結果導向拿來主義未嘗不是最優解,市場是決定資源配置的最佳裁判。

  在中國,也有很多新的后來者推出了他們的類似產品方案,我們歡迎競爭對手。因為競爭有利于我們加快我們技術迭代,使我們更快、更強,用戶的未來也更值得憧憬。同時想和大家共勉的是,優秀國產企業的成功本質上還是需要做到尊重知識產權的基礎上實現產品差異化競爭,挖掘用戶真實需求,在應用層面創新,靠品質和功能贏得國內外市場,而不能光靠打著國產旗號民族品牌,反而容易走不遠。大家現在誰還記得“愛國者”相機?任正非為什么警告華為不能過度消費民族情緒,很多我們引以為傲的國際化品牌為什么從不談政府扶植,支持國產的概念?因為最終我們要尊重的還是消費者,贏得消費者靠的還是產品功能和質量。其實國產也有很大的后發優勢,離消費者近,反饋周期短,定制化能力強,回避大牌紅海,開拓自己的細分藍海并不難。再往遠看,13億國人外面還有60億群眾,只有更高的格局和更遠的視界才能成就眼前的事業。

  從LECO的角度來看,我們以前的目標市場是針對GCMS的高端用戶,頂尖的科學家,核心實驗室,我們給出了市場上最好的產品和解決方案,來幫助客戶做最前沿的研發工作和科學研究。而我們的競爭者提供一些不同級別的產品,以滿足不同層次的用戶需求。因此,我們本土化服務團隊努力在十四五期間,向從未使用過LECO產品的中國客戶繼續推廣我們的先進技術,同時對標國際市場大幅提高服務能力和服務水平,使用戶更容易進入高層次分析領域,也更快地利用LECO的技術得到最好的數據結果。

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