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质谱仪行业研究

2019-6-17| 编辑: 小桔灯网| 查看: 6018| 评论: 0|来源: 探针资本

摘要: 来源:探针资本目录《质谱仪行业研究(一)》1 质谱仪 1.1 质谱与质谱仪 1.2 质谱仪发源及发展 1.3 质谱仪结构和原理 1.4 质谱仪应用 1.4.1 食品安全分析 1.4.2 蛋白质组学/代谢组学 1.4.3 环境与地球 ...

来源:探针资本


目录


《质谱仪行业研究(一)

1  质谱仪

    1.1 质谱与质谱仪

    1.2 质谱仪发源及发展

    1.3 质谱仪结构和原理

    1.4 质谱仪应用

         1.4.1 食品安全分析

         1.4.2 蛋白质组学/代谢组学

         1.4.3 环境与地球科学

         1.4.4 药物与毒物

         1.4.5 临床医学

    1.5 临床质谱仪


《质谱仪行业研究(二)

2  市场分析

    2.1 政策分析

    2.2 市场容量

    2.3 国内外发展现状对比

    2.4 竞争格局

    2.5 国外质谱仪市场格局

    2.6 国内质谱仪市场格局

3  质谱趋势分析

    3.1 质谱核心技术与趋势

    3.2 质谱技术优缺点

4  退出参考

5  投资风险


质谱仪

 

1. 质谱与质谱仪

质谱仪是一类物质分析仪器,它将分析样品转化成带电离子并根据质荷比实现分离,检测质荷比相对强度后生成质谱图进行分析。


由于检测质荷比的特性,质谱仪可以确定化合物的质量进而确定化合物的分子式。并且,根据中间产物的性质,质谱仪甚至可以唯一地确定某些化合物的结构式,测出浓度,因而被广泛用于临床医学、工业检测、环境科学等多个领域中。


质谱及其相关技术发展较晚,相关市场在临床质谱检测应用方面仅有十年左右,类似基因测序的早期发展阶段。但是凭借其快速、准确、高通量的优势,质谱技术发展迅猛,并且获得了多个诺贝尔奖项。


根据Kalorama Information的统计和预测,临床应用质谱增速超过科研用质谱,未来有望持续保持 20%以上增长。近年来国际上相关公司加大了质谱技术研发力度,质谱技术专利申请数呈增长趋势,且多家知名公司于2018年推出数个新型质谱仪及其应用方案。相较于国外,国内质谱技术的生产应用还不够普及。近年来,质谱产业政策利好,市场政策趋于成熟,国内市场有很大的发展空间。


2. 质谱仪发源及发展

质谱仪产业呈现指数曲线形式的发展,近年来越来越快速地成长,已成为当今分析化学功能强大的设备。


20世纪20年代:1912年英国物理学家Joseph John Thomson成功研制出世界上第一台质谱仪。质谱仪早期主要应用于测量原子质量、同位素相对丰度。


20世纪40年代:高分辨率质谱仪出现,质谱技术开始应用于有机化合物分析。


20世纪60年代:气相色谱-质谱联用仪出现,成为有机混合物分离分析的重要仪器。质谱技术促进天然有机化合物结构分析的发展。


20世纪80年代:出现了一系列的质谱新技术。John Fenn博士发明了电喷雾技术,Koichi Tanaka博士发明了软激光解吸技术,两人因此获得了2002年的诺贝尔化学奖。同时期还出现了:大气压化学电离源、液相色谱-质谱联用仪、感应耦合等离子体质谱仪等。这一系列新技术的出现,使得质谱更适合用于分析生物大分子聚合物,由此开拓了质谱技术在生物医学领域的应用。


3. 质谱仪结构和原理

3.1 质谱仪结构及工作流程

质谱联用系统主要由进样系统、离子源、质量分析器、检测器及数据分析系统组成。其中离子源、质量分析器和检测器需要在高真空系统环境下工作,离子源和质量分析器的压力在10-4~10-5和10-5~10-6Pa,工作环境由分子涡轮泵保持。


若不能保持高真空环境,大量氧会烧坏离子源的灯丝。并且用作加速离子的几千伏高压会引起放电,造成离子运动轨道的偏离。非真空环境还会引发额外的离子-分子反应,改变裂解模式,使谱图复杂化。


根据不同进样系统、离子源和质量分析器的组合,质谱仪分为多个种类,但工作原理大体相同。样品由进样系统导入质谱仪,在离子源中电离成具有不同质量的分子离子和碎片离子。这些离子在加速电场中获得动能后形成离子束,进入质量分析器。在质量分析器中具有不同质荷比的离子会从时间或空间上分离。检测器可将离子转换为电信号储存在计算机中,再以各种方式形成质谱图。


质谱图的横坐标是离子的质核比,纵坐标通常是离子的相对强度,即以谱图中强度最大的离子为100%来计算其他离子的百分强度。在质谱图中分子离子和碎片离子的质量数可用于确定化合物的元素组成或同位素特征。这一特征可用于解析分子的化学结构。通过质谱分析,可以获得分析样品的相对分子质量、分子式、分子中同位素构成和分子结构等多方面的信息。


质谱仪也可以利用串联质谱技术(MS/MS)更有效地鉴定化合物的分子结构。当样品复杂度很高时,可在样品进样区前串联一液相色谱(LC)或气相色谱(GC)组成联用系统;帮助样品预分离以提高质谱分析效率。


3.2 进样系统

按照样品引入方式,进样方法可分为直接引入法和间接引入法,对应不同进样系统。


直接引入法是将低挥发性样品直接装在探针上,将探针送入真空腔内,然后给探针通大电流加热,使探针的温度急剧上升至数百度(一般不超过400℃),样品分子受热后挥发形成蒸气,该蒸气受真空腔内真空梯度的作用被直接引入到离子源中离子化。


间接引入法又可细分为色谱引入、膜进样等。色谱法是质谱中应用最多的样品间接引入法,这种进样系统的研究热点之一就是质谱和色谱之间的接口技术。


复杂样品可利用柱色谱技术分离,而分析物在色谱分离中的峰面积与保留时间可分别作为定量与定性依据。若进一步搭配质谱仪,则可获得分析物分子量与该分析物碎片离子而得到灵敏与准确的定量与定性信息。因此色谱-质谱技术已成为复杂样品分析中的主要方法。常见的有液相色谱-质谱联用仪(LC-MS)以及气相色谱-质谱联用仪(GC-MS)。其中气相色谱适用能气化、热稳定性好和沸点较低的样品;液相色谱仪适用可溶于液相的样品,不受样品挥发性和稳定性限制。


除上述进样方式之外,还存在毛细管电泳(Capillary Electrophoresis,CE)、离子淌度、膜进样等进样方式。


3.3 离子源

在分析样品的质量数之前必须在离子源中将其离子化,分析物的极性决定了离子源的选择。目前各种离子化方法在分析应用价值上各具独特之处,没有单一种类的离子化方法适用于所有的分析需求。下列出几种较为常用的离子源电离方法:


目前最常用的离子化方法包括电子电离、化学电离、电喷雾电离、大气压化学电离及大气压光致电离,以及激光解析电离与基质辅助激光解吸电离。上述几种离子化方法最常被使用的主要原因在于,这些方法除了有宽广的样品适用范围与高灵敏度之外,如样品基质太过复杂时还可以与色谱分离方法联用来降低样品基质干扰,完成样品的分析。


在选择离子化方法时,可以大略地根据想得到的信息及被分析物分子的物理、化学性质进行区分。离子化方法可根据以下要考虑的先后顺序进行选择:


样品的物理性质——所要得到的定性信息——待定分子的分子特性——与质谱联用的色谱。根据被分析物的分子量以及分子极性,上述电离源适用于不同的样品:


3.4 质量分析器

在进行了离子化和离子转移后,分析物将进入质量分析器。每种质量分析器都具有不同的特性与功能。下表列出了部分常用的质量分析器:

质量范围、分辨率是质量分析器的两个主要性能指标。质量范围指质谱仪所能测定的质荷比的范围;分辨率表示质谱仪分辨相邻的、质量差异很小的峰的能力。高分辨率的质量分析器能够将两个质荷比十分相近的被分析物离子信号区分开来。如CO及N2的精确相对质量分别为27.99493和28.01344,两者需要高分辨率的质量分析器区分。对于质量数小于200的分子,5ppm的准确度通常即足以唯一地测定其元素组成。


串联质谱(MS/MS或MSn)通常由两个及以上的质量分析器组成。上一级质量分析器筛选出前体离子,经离子活化方式裂解后进入下一级质量分析器分析。该技术主要应用于蛋白质组学分析与特定化合物定量分析。


3.5 检测器

检测器有两种工作方式,即全扫描检测方式和选择离子检测方式。全扫描检测方式是在规定的质量范围内,连续改变射频电压,使不同质荷比的离子依次产生峰强信号。为了更清楚表示不同离子的强度,通常用线的高低而不用质谱峰的面积来表示,故称质谱棒图,又叫峰强一质荷比图。全扫描质谐图包含了被测组分分子量、元素组成和分子结构的信息,是未知组分定性的依据。

选择离子检测方式是预先选定1种或2~3种特征离子进行扫描,得出这些质荷比的离子流强度随时间变化的图形——特征离子色谱图,又称质量碎片图。这种检测方式在进行痕量物质分析时,更显示出它们的优点。首先灵敏度高,其检测限可达5×10-14g,比全扫描检测方式提高2-3个置级。第二个优点是可对气相色谱不能分离(即台峰)的组分进行定量测定,这是任何检测器无法比拟的。


4. 质谱仪应用

质谱技术在生命科学、材料科学、食品安全、环境监测、医疗卫生等领域有不可替代的作用和举足轻重的地位,是现代化学分析、生物分析领域应用最广泛的测量技术手段。


4.1 食品安全分析

质谱技术凭借其分析速度、检测通量与检测灵敏度的优势,在食品中有毒物质分析与转基因食品检测方面占有重要地位。其中的常压敞开式离子化技术由于具备快速检测的优势,成为一个相当重要的分析利器。如DART技术可以检测葡萄、苹果及橙子表面的132种农药残留及小麦中的杀菌剂;TD-ESI/MS技术可以检测酱油、萝卜干中的防腐剂,牛奶中的三聚氰胺等物质。


4.2 蛋白质组学/代谢组学

蛋白质定性分析包含鉴定蛋白质的序列、翻译后修饰(Post-Translational Modification, PTM)及蛋白质-蛋白质相互作用(Protein-Protein Interaction)等,定量分析则着重比较蛋白质组在不同状态下的表达量差异。质谱仪凭借其快速、灵敏、可靠的优势俨然成为蛋白组学的主流方法之一,以质谱技术为主的技术平台及相关应用极广。


代谢组学(Metabolomics)是后基因时代的新兴研究领域。代谢组学的分析可以反映生物系统内实时的反应状况,相较于基因组或蛋白质组来说,更能反映细胞内的生理状态。目前研究代谢组学的分析工具主要有质谱仪与核磁共振仪。质谱仪由于高灵敏度、高覆盖率与高分辨率的特性,提供较佳的代谢物检测能力,成为代谢组学研究中的一项重要研究工具。


4.3 环境与地球科学

环境污染的检测与质谱技术息息相关,成熟的质谱技术能在复杂的基质中正确定性与准确定量多种熟知持久性有机污染物(Persistent Organic Pollutants,POPs)。在水、土壤与废弃物检测,大气科学研究,地球科学研究等方面,质谱技术都有良好的表现。


4.4 药物与毒物

要检测药物的吸收与排泄速率以及毒物的暴露情形,都需要在生物体中准确地分析药物、毒物和其代谢物的含量。质谱分析凭借其高度专一性、选择性与灵敏度的优势,搭配适当的样品前处理及色谱分离技术,被广泛应用在药物代谢研究、药物分析、毒品与管制药品分析中。


4.5 临床医学

由于基质辅助激光解吸电离(Matrix-Assisted Laser Desorption/lonization MALDI)法及电喷雾电离(Electrospray Ionization,ESI)法等软电离法的发展,质谱俨然成为生命科学中最重要的工具之一。其主要原因是质谱检测的是分析物本身独特的物理性质,即分子量。质谱仪作为一个在医疗上支持诊断的重要工具,临床方面主要应用在微生物鉴定、新生儿疾病筛查、维生素检测等领域中。


5. 临床质谱仪

临床质谱仪应用范围广阔,主要应用在微生物鉴定、新生儿疾病筛查、维生素检测这三大方面。此外,质谱技术在药物浓度检测、精神检测、生物标志物研究等方面也有应用。根据组件选择搭配的不同,质谱分成多种类型,适用于不同的临床领域。

图片来源:中泰证券研究所,探针资本整理



5.1 微生物鉴定

微生物鉴定在临床上通常用于辅助诊断,判断感染类型、指导用药,鉴定环节越准确,诊断结果和治疗方案选择越恰当。目前常用的检测方法为生化原理检测,流程较复杂,且能鉴定出来的的种类有限,准确度一般。近年来,质谱技术凭借其高通量、快速性、准确性和特异性等优点,在微生物检验方面的应用越来越多。微生物质谱(MALDI-TOF MS)鉴定微生物的主要原理是利用已知菌种建立数据库,通过检测获得微生物的蛋白质图谱,由于不同菌种核糖体蛋白(2~20k Da)大小有差异,将所得的谱图与数据库中的微生物参考图谱比对后可以得到鉴定结果。


微生物鉴定流程如下:




5.2 新生儿疾病筛查

传统新生儿筛查方法包括细菌免疫、放免、酶免、时间分辨荧光等,单次仅能检测一种疾病。其操作复杂、耗时长,且单个样本检测成本高。


质谱技术在新生儿疾病筛查的发展已十分成熟。利用LC-MS技术可同时筛查十几种新生儿疾病。质谱技术能做到筛查效率高结果可靠,费用相对低廉,这是常用分析方法如细菌抑制法、放射免疫分析法、酶联免疫吸附试验、时间分辨荧光免疫分析法、荧光酶免疫分析法等不可企及的。


5.3 维生素检测

维生素检测中应用较为广泛的就是维生素D检测。维生素D的监测指标在体内含量极低且不稳定,若采用传统放射免疫分析法进行检测,无法准确区分维生素的分型,仅能检测出维生素D的总含量。贸然做出诊断或治疗,容易出现维生素D中毒或治疗无效的情况。


如今有越来越多的实验室采用LC-MS/MS方法进行维生素检测。该质谱分析方法比放免法具备更高的特异度和灵敏度,可以同时定量维生素D2和D3的单一浓度,同时也更加安全。


市场分析


1. 政策分析

1.1 国际产业政策

世界各国纷纷制订计划并加大扶持力度,力图占据质谱仪领域的领先地位,美国和日本是质谱技术领域的龙头国家。


美国能源部于2003 年发布了《未来二十年重大科学装备计划》,为重大科学仪器设备、设施和装备提供了战略框架和发展思路,并为每年能源部的政策与资助决策提供指导方针。国家科学基金会(NSF)还专门为大型科研仪器设备的建造和购置设立了“大型科研设备及设施冶专项资金账户”。另外,美国政府也鼓励各大仪器公司与大学合作,加大自主研发投入力度。


日本2002年就制订了高精密科学仪器振兴计划,将科学仪器创新作为国家发展战略,并从2004年起斥巨资研发世界尖端分析计算测量仪器。同时,日本政府规定,购买本国产的仪器可享受免税优惠,以支持国内重大科学仪器的发展。


1.2 国内产业政策

由于起步较晚,国内临床质谱相关政策目前并不完善,例如新生儿筛查等具体检测内容并没有明确检测要求。但近年来相关政策正在陆续出台,多家质谱仪及相关试剂盒有望于2018年陆续获批,总体政策方向也积极鼓励质谱产业发展:

数据来源:政府网站,探针资本整理


此外,如《水质苯胺类化合物的测定气相色谱-质谱法》、《海洋沉积物中正构烷烃的测定气相色谱—质谱法》等多项质谱检测方法近年来也被纳入国家标准。


2. 市场容量

虽然自1912年英国物理学家Joseph John Thomson研制出世界上第一台质谱仪开始已逾百年,但质谱的应用仍然远不如基因测序等检验方法普及,特别是在临床质谱方面,国外发展仅十余年。


然而,近年来,随着质谱技术的发展和市场推广的逐渐成熟,全球范围内质谱产品销售增速迅猛,进入快速发展期。在国内,质谱检测市场还有较大的想象空间。


全球范围内的多家研究公司及媒体主导了对质谱市场的统计和研究:

由上表统计可见,多数研究机构认为质谱仪器拥有超过50亿美元的全球市场。根据中泰证券数据显示,2016年美国临床质谱销售量约700台,若以30万美元为台单价,则当年美国临床质谱仪销售额为 2.1 亿美元。


国内方面,根据卫计委截止到2017年6月底数据,全国三级医院2286家,二级医院 8118家,如果每家二级及以上医院需配备至少一台临床质谱仪,以100万人民币为台单价,则中国临床质谱仪的市场总量将达到104亿人民币,(2286+8118)×1台×100万人民币=104亿人民币。


3. 国内外发展现状对比

国外质谱技术发展成熟,仪器制造寡头垄断。美国和日本是质谱仪新技术的主要来源国,在技术创新领域居于主导地位,实力雄厚。截至2016年,美国以1511项专利排名第,占最近二十年总量的35.45%;日本以1156项专利排名第二,占比27.12%;中国以638项专利排名第三,占比14.97%;英国以318项专利、德国以170项专利分别排名第四和第五。

图源:《全球质谱仪技术创%20新现状和趋势》


质谱仪基本被 SCIEX、安捷伦、赛默飞、布鲁克等国外企业垄断,四大传统分析仪器制造龙头占有超过70%的质谱仪市场。2006年,国内东西分析厂推出首台国产商用四极杆气质联用仪GC-MS3100,打破了中国在实验室质谱仪市场上近30年的沉寂。 随后, 倚靠着各大国家仪器专项的契机和潜在市场爆棚性地增长,各路国产分析仪器厂商纷纷大举进军质谱行业,很多海外优秀精英回国的同时在本土还培养起来了很多有经验的工程开发团队。目前质谱仪中的很多关键技术已经国产化,除了超高分辨的CR和 Orbit Trap之外,其余主流质谱产品线,国产厂商均有涉猎。尽管如此, 国内产品性能及价格方面仍不敌国外产品,中高端质谱完全依赖进口。


据中泰证券统计,目前国内仅梅里埃和 BD两家外企、北京毅新博创的微生物质谱获得CFDA认可。在细菌鉴定和药敏检测领域,梅里埃和西门子占据极大的市场,国产产品在未来会有较大进口替代空间。

数据来源:中泰证券研究所,探针资本整理


4. 竞争格局

从公司专利申请数量分析,沃特世、岛津、赛默飞、安捷伦、日立公司处于前五位。沃特世和岛津的专利申请数量在经历了2006年的低潮后持续增加,特别是沃特世2011年后专利申请数量迅速增加,质谱仪技术得到了新突破;赛默飞世尔和日立的专利申请数量在2008年达到一个高峰后稍有回落,在2014年又呈现增长的趋势;安捷伦的专利申请数量在2007年达到高峰后急剧下降,虽然在2011年稍有恢复,但总体下降趋势明显,发展遭遇了技术瓶颈。

图源:《全球质谱仪技术创%20新现状和趋势》


从市场占有率看,四大传统分析仪器制造龙头占有超过70%的质谱仪市场,2016年丹纳赫子公司SCIEX市场占有率22%,排在第一位。安捷伦、赛默飞和布鲁克市场占有率分别为20%、17%和16%。waters和岛津(梅里埃)也分别占有13%和10%份额。

来源:Kalorama Information,中泰证券研究所


从临床批准产品来看,来自CFDA的数据显示,CFDA最早批准质谱技术应用于临床在2008年,截至2019年1月,CFDA批准的可应用于临床的质谱仪共14个,其中进口厂商申报的8个,国产厂商申报的6个。

5. 国外质谱仪市场布局

5.1 SCIEX

SCIEX由多伦多大学航空航天系的 barry france 博士和其他人员于1970年成立,于1981年第一个推出商业三重四极杆串联质谱分析仪器。作为生命科学公司,SCIEX一直致力于质谱领域,在英国、美国、德国等多个国家均设有实验室,提供集成、可靠的仪器仪表分析工具,分析软件,预先包装的方法和化学试剂。SCIEX在2010年2月被美国丹赫拿公司(Danaher)收购。


在临床诊断方面,SCIEX有Citrine MS/MS系统能够测量低水平的生物标志物和代谢物;分离样品与质谱联用的Jasper HPLC 系统;4500 MD提供高灵敏度与高速数据采集的临床诊断方式。


除了研发推出质谱仪外,SCIEX于2014年和Illumina合作启动OneOmics项目,旨在创造全球首个多组学云计算环境。它将基于SWATH技术的下一代蛋白质组学(NGP)和下一代测序(NGS)工具整合在一起。作为此计划的一部分,Illumina的应用商店BaseSpace将托管AB Sciex的蛋白质组学云工具,这使得BaseSpace成为基因组学和蛋白质组学“大数据”的一站式中心。


5.2 安捷伦(Agilent)

Agilent成立于1999年,总部位于美国加利福尼亚州圣克拉拉市,是由惠普公司分离出来成立的独立公司。公司致力于生命科学、诊断和应用化学市场领域,为全世界的客户提供仪器、服务、消耗品、应用与专业知识。

Agilent的产品有GC/MS系列,如5977B GC/MSD用于测定锂电池电解液中的碳酸酯溶剂和添加剂;7000D用于测定多种农药残留。LC/MS系列,如6495B LC/TQ可用于高质荷比多肽离子分析;6230B可用于13C-谷氨酰胺定性代谢流分析;LC/MSD可用于治疗性蛋白质的 N-糖基化分析。高通量筛选系统,如Rapidfire 360适合整体蛋白质和基于碎片的分析、药物间相互作用、CYP 抑制、代谢稳定性、Pgp 抑制(地高辛)、血浆蛋白结合率测定、渗透性(Caco-2 和 PAMPA),以及复杂样品分析等应用。


此外,Agilent还提供离子源、数据库和谱库以及应用包。


5.3 赛默飞(Thermo Fisher)

赛默飞世尔科技(Thermo Fisher Scientific)成立于1956年,是全球领先的科学服务公司,为制药和生物技术公司、医院和临床领域的客户提供服务。公司有多个系列质谱产品:液相/气相色谱质谱、同位素比质谱(IR-MS)、辉光放电质谱(GD-MS)、电感耦合等离子体质谱(IC-MS)、离子色谱质谱联用(IC-MS)。2018年赛默飞推出了ISQ 7000 单四极杆GC-MS、Orbitrap ID-X三合一超高分辨质谱仪、TSQ Fortis三重四极杆质谱仪等多款产品。


公司还有TargetQuan 3软件、QtegraTM Intelligent Scientific Data SolutionTM 软件以及用于法医毒理学和临床研究的 ScreenIDTM HRAMTM LC-MS 系统。

5.4 布鲁克(Bruker)

Bruker成立于1960年,总部设在德国卡尔斯鲁厄和美国麦迪逊。Bruker在生命科学分子研究、应用和制药应用以及显微镜、纳米分析和工业应用方面出售科学仪器,提供分析和诊断解决方案。近年来, 布鲁克还成为细胞生物学、临床前成像、临床表观和蛋白质组学研究、临床微生物学以及分子病理学研究高性能系统的提供商。


质谱仪是Bruker提供的主要产品之一,如Trapped Ion Mobilit(TIMS),用于MALDI-MS成像的10kHz扫描激光器(提供真正的像素保真度(10um空间分辨率)),小型质谱仪spotOn。Bruker也提供软件解决方案,如用于MS成像的SCiLs实验室,FDA批准的MALDI Biotyper微生物快速鉴定系统,Biopharma Compass和Toxtyper法医毒物检测解决方案。

5.5 沃特世(Waters)

Waters成立于1905年,总部设在马萨诸塞州的米尔福德市,是标准普尔500指数成员单位之一。其生产企业位于马萨诸塞州米尔福德和陶顿,以及爱尔兰的维克斯福德,新加坡和英国的曼彻斯特。具体来讲,公司致力于设计、制造、销售超高效液相色谱(UPLC)、高效液相色谱(HPLC)、色谱柱和化学产品、质谱(MS)系统、热分析仪和流变仪,并提供相关服务。


液相色谱质谱联用技术(LC-MS/MS)在上世纪90年代初开始应用于临床。沃特世公司作为先行者,提供IVD系统平台、数 据处理软件、精简工作流程、前处理耗材、专业售后支持等一系列完整解决方案服务于临床检测。其UPLC Xevo TQD IVD 和UPLC Xevo TQ-S IVD超高效液相色谱串联三重四级杆质谱系统(UPLC-MS/MS)获得中国国家食品药品监督管理总局 批准的医疗器械注册证。


沃特世UPLC-MS/MS系统可用于分析多种化合物,包括诊断指示物和治疗监控化合物,可开展新生儿遗传代谢病筛查、内分 泌激素检测、治疗药物监测、维生素检测、全谱氨基酸分析、中毒原因筛查、生物标志物分析等临床项目。


5.6 岛津(Shimadzu)

岛津(Shimadzu)成立于1875年,总部位于日本京都中山区。质谱技术是Shimadzu的9大核心技术之一,获得2002年诺贝尔化学奖的MALDII技术是就岛津公司田中耕一(Koichi Tanaka)的发明。公司拥有气相色谱-质谱、液相色谱-质谱系列诸多产品。仅在2018年慕尼黑上海分析生化展上,公司就展出了Nexis GC-2030、MALDI-8020、LCMS-9030等多台仪器。


以公司产品7090 MALDI-TOF/TOF为例,蛋白质组学和成像是MALDI-7090主要的应用领域,从蛋白质结构、修饰与功能研究,到LC-MALDI“鸟枪”法鉴定,再到自上而下完整蛋白质的测序。MALDI-7090具备真正20kHz的He碰撞高能碰撞诱导裂解(高能CID),在分析翻译后修饰方面(PTMs)中将发挥很大的作用。除此以外,可在手动模式下获得更多全范围的MALDI应用,比如:脂质结构分析,高能CID能提供饱和脂肪酸链的结构信息,用MALDI分析来表征小分子结构。


Shimadzu还开发了对应AXIMA微生物鉴定系统的高精度细菌识别软件Strain Solution,MALDI Solution等软件解决方案。

6. 国内质谱仪市场布局

6.1 安图生物

安图生物创立于1998年,是国内临床诊断领域龙头企业之一,专注于体外诊断试剂和仪器的研发、制造、整合及服务,产品涵盖免疫诊断、微生物检测、生化诊断等领域,能够为医学实验室提供全面的产品解决方案和整体服务。2016年9月1日,郑州安图生物工程股份有限公司在上海证券交易所挂牌上市。


2017年9月,安图生物在杭州举办新品发布会,正式对外发布 “微生物质谱Autof ms1000”。Autof ms1000是一台为中国用户量身定做的基质辅助激光解析电离飞行时间质谱仪(MALDI-TOF MS,英文名Matrix-Assisted Laser Desorption/ Ionization Time of Flight Mass Spectrometry),主要用于细菌、酵母样菌、丝状真菌和分枝杆菌等检测。具有快速、准确、高通量等特点,拥有超过2000菌种数据的中国本土化微生物数据库。


6.2 博晖创新

北京博晖创新生物技术股份有限公司成立于2001年,现已成为一家集研发、生产、销售及售后服务为一体的生物医疗高新技术企业。公司总部坐落于北京市中关村生命科学园。2015年博晖公司全资收购Advion,聚焦质谱分析在生命科学领域中的应用,研发推出了ICP-MS电感耦合等离子体质谱仪器。


公司质谱产品有Expression CMS系列、TLC-CMS系统以及ICP-MS等。Expression CMS系列是专为有机合成实验室设计的单四级杆小型台式质谱仪。 TLC-CMS系统提供自动化、软件点击、视觉精确定位和提取化合物等一系列薄层色谱板分析模式,可用于复杂混合物分析。最新研制的SOLATIONE ® ICP-MS,具备高灵敏度和高通量等优点,既能用于各类常分析,也可为高端科研提供有力的支持。此外,公司产品还涉及液相色谱系统等接口技术以及离子源。

6.3 天瑞仪器

江苏天瑞仪器股份有限公司总部位于江苏省昆山市,公司从事光谱、色谱、质谱等分析测试仪器及其软件的研发、生产和销售。公司有气相色谱质谱联用仪GC-MS 6800系列和7000系列、3种飞行时间质谱联用仪,也有液相色谱质谱联用仪LC-MS 1000,电感耦合等离子体质谱仪ICP-MS 2000。


6.4 东西分析

东西分析前身为1988年成立的“北京东西电子技术研究所”,专注于生产色谱、光谱、质谱及其配套产品。2007 年东西分析推出了国内首台自主研发的商品化气质联用仪GC-MS 3100。目前质谱仪包含在EWAI、GBC、Extrel三个系列中。其中Extrel对应的MAX系列研究型法兰式质谱仪为三重四极质谱, 可以根据客户的需要,提供六极或八极杆、离子偏转器等多种客户化定制部件,可应用于大分子纳米团簇,等离子体,生物大分子,CVD,ESI电喷雾检测等领域。

6.5 禾信仪器

广州禾信仪器股份有限公司成立于2004年,向环境监测、气象、工业生产、医药等多领域提供质谱仪器产品及技术服务,包括在线单颗粒监测系统、在线VOCs及恶臭气体监测系统、在线气相色谱质谱联用系统、环境污染源在线溯源系统等质谱仪器产品。


在生物医药方面,禾信仪器有大气压电离飞行时间质谱仪(API-TOFMS)和CMI 1600微生物鉴定质谱仪两款。API-TOFMS可用于食品、药物、蛋白质分析等领域;CMI 1600是一款基质辅助激光解吸电离飞行时间质谱仪(MALDI-TOF MS),特别适用于生物混合样品,可以直接对蛋白、多肽、DNA等生物大分子进行分析,同时也更加安全。



质谱趋势分析


1. 质谱技术核心与趋势

质谱技术硬件研究的两个核心问题是质量分析技术和离子化方法。对第三方检测公司而言,检测方法以及检测结果的分析手段也是主要研究方向之一。而对微生物菌种检测等实际应用来说,数据库也是核心壁垒。数据库中图谱的质量、数量都将直接影响鉴定的成功率与准确率。


随着现场检测对分析仪器的大量需求,分析仪器便携式和小型化已经成为当今该类仪器的发展趋势。我国学者在质谱仪器小型化方面已有不少成果。仪器小型化不但有很好的学术价值,同时也能带来明显的经济效益。


离子源近年来一个新发展趋势是能够直接分析自然原始状态的样品。直接分析自然原始状态的样品,即不论是固态样品还是液态样品,均能以最少的前处理甚至是“零处理”条件下,在大气环境下直接对其进行分析。


其中有代表性的技术为2004年Cooks团队开发出的解析电喷雾电离(Desorption Electrospary Ionization,DESI)和2005年Cody团队开发出的实时直接分析(Direct Analysis in Real Time,DART)。


近年来诸多公司也开始联合开发软件,搭建平台,利用数据量抢占优势。


2. 质谱技术优缺点

2.1 质谱技术优点

——定性鉴定能力强,每种化合物质谱图几乎独一无二;

——分析混合物能力强,一次可分析多种物质;

——灵敏度高,抗干扰能力强,能排除相同质量化合物干扰;

——需要样本少,分析速度快,检测通量大。


2.2 质谱技术缺点

——质谱平台建设投入成本高,国内医院拥有仪器数不多;

——检测结果受基质效应和离子抑制影响,结果重现性较差;

——自动化程度不如免疫分析方法;

——由于CFDA准入的关系,质谱技术应用会受到制约。


退出参考

资料来源:东方财富,探针资本整理


2015年及之后,质谱仪行业各大寡头频频并购相关企业发展自身产品线,意图抢占市场先机。


投资风险



产品研发失败风险。质谱属于高技术壁垒产品,对研发团队、研发能力要求较高,且国内成熟产品较少,可能会出现产品研发失败的风险。


产品市场推广不利风险。国内目前产品推广方式为先拿到CFDA注册证, 再应用于临床,质谱在国内还没有行业标准,批证耗时较长,可能会影响到各企业的市场推广。


市场测算局限性风险。市场空间测算是按照出厂口径假设,不同企业出厂价可能出现较大差异,造成真实市场空间不一致的风险。


(完结)

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