质谱研发有多难，国产替代需多时？（附质谱企业版图）

在人类对微观世界的极致追求中，质谱技术诞生了。100多年的质谱史，可谓是人类物理化学等基础科学的发展史，是20世纪最“高端”的发明，其发展过程就伴随着十三个诺贝尔奖。

1906年，汤姆森（J.J.Thomson）由于在气体导电方面的理论和实验研究获得诺贝尔物理学奖，第一台质谱仪就是他发明的；

1922年，弗朗西斯·阿斯顿（Francis William Aston）借助自己发明的质谱仪发现了大量非放射性元素的同位素，以及阐明了整数法则，因而被授予诺贝尔化学奖；

1989年，沃尔夫冈保罗（Wolfgang Paul）和汉斯·乔治·德赫梅尔特（Hans G. Dehmelt）因共同开发了非磁性四极杆质量过滤器获得诺贝尔物理学奖，为现在所谓的离子阱奠定了基础；

2002年是质谱领域最近的一次获诺奖。美国的约翰贝内特芬恩（John B. Fenn）和日本的田中耕一（Koichi Tanaka）因分别发明了电喷雾电离（ESI）和基质辅助激光解吸/电离（MALDI）获得了诺贝尔化学奖，使得通过质谱分析生物大分子成为可能。

一台质谱仪的基本结构包括进样系统、离子源、质量分析器、检测器和真空系统。

其中，离子源与质量分析器是质谱仪的技术核心。

质谱仪基础组成部分有多种组合方式和实现形式，特点不同，适用样本不同，合理组合能够做到对不同标志物的精准检测，发挥出质谱检测最大的优势。

多种离子化方法在分析应用价值上各具独特之处，其中既包括传统离子源如电子电离（EI）和化学电离（CI）技术，也包括新兴并广泛应用的电喷雾电离（ESI）、大气压电离 （API） 、激光解吸电离（LDI）与基质辅助激光解吸电离（MALDI）等技术，这些技术除了有宽广的样品适用范围与高灵敏度，还可与色谱仪联用以降低干扰。使用者可根据样品与被分析物的物理化学特性选用适当的离子化方法。

不同的质量分析器均有其不同特性，质量分析器分为磁场式与电场式。质谱仪根据核心部件质量分析器的不同，可以分为飞行时间质谱仪、四极杆质谱仪、离子阱质谱仪、离子回旋共振质谱仪、磁质谱仪等类型。

四极杆质量分析器和飞行时间质量分析器也是今天仍在广泛使用的主流仪器。

另外，根据测量的需求，可以将两个以上的质谱分析器借由空间或时间上联结在一起所组成分析方式。

复杂样品，也可与色谱等分离技术结合，目前主流的三种色谱-质谱联用技术为气相色谱-质谱（GC-MS）、液相色谱-质谱（LC-MS）与毛细管电泳-质谱（CE-MS）技术。

质谱仪在全球各领域应用范围广泛，包括药品研发、临床治疗、食品质量监测、环境检测等领域。

随着全球在药品研发上不断增加的投入，药品安全相关法规的不断完善；消费者对食品质量日益增长的关注；以及政府在环境检测、污染防治方面施加的各项举措，正在推动全球质谱市场的高速增长。

根据Transparency Market Research测算，2021年，全球质谱仪市场销售额模达77亿美元，2018-2026年全球质谱仪市场的年均复合增长率达 7.70%。

目前，全球质谱仪市场呈现国际行业巨头垄断的态势，按销售额，市场的主要参与者为赛默飞、SCIEX(丹纳赫)、布鲁克、安捷伦、沃特世、岛津等公司，占据了全球 98%以上的市场份额。

据Kalorama Information，2016年全球质谱市场中，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%。沃特世和岛津分别占有13%和10%份额。

2016年全球质谱市场占比图，数据来源于Kalorama Information，精准家BiomedLink制

中国的质谱技术起步较晚，国产质谱仪有近 50 年研发历史。

国产质谱与进口品牌仍存较大差距，特别是国际主流质谱生产企业离子源与质量分析器的核心专利，短期仍是制约国产质谱设备发展的关键因素。从全球主流质谱生产企业来看，沃特世、安捷伦、赛默飞世尔、布鲁克等在中国区均有专利保护。

虽然国内科学仪器公司中已有聚光科技（子公司谱育科技）、禾信仪器，天瑞仪器、莱伯泰科等上市企业自主研发布局质谱仪市场。但其质谱产品以往多应用于环境监测、食品安全、工业过程分析等领域，在临床医疗、实验室科研等对质谱技术要求较高的领域的产品相对较少。

这点从临床质谱仪器取得注册证上也可以印证。从已获得医疗器械注册许可的情况看，用于微生物检测的MALDI-TOF MS国内近两年有比较快的发展。但在LC-MS领域，目前获批的仪器大多数是国内企业以OEM方式引进国外巨头企业的仪器和技术。

而获得进口医疗器械产品注册许可的外企中则大部分（约70%）为液相色谱-串联质谱(LC-MS/MS)。

三重四级杆技术国内目前仅有谱聚医疗的 PreMed 5200 和国科医工（苏州医工所天津工研院）的LC-HTQ 2020是自主研发的仪器。

 临床质谱版图中的中国企业 

 2018-2022年质谱仪注册情况，数据整理自：NMPA，精准家BiomedLink制

因此，突破核心技术，中国企业还有至少十多年甚至更久的路要走。但巨大的、充满活力的应用端已经开始迸发，加上国内政策的扶持，上游的技术突破和创新指日可待。