質(zhì)譜儀因其準確的定性和定量能力，在科學儀器領域占據(jù)的地位越來越重要，被公認是近年來發(fā)展最快的分析儀器之一。在全球范圍內(nèi)召開的各大科學儀器展會上，推出的質(zhì)譜儀新品種類最多。據(jù)美國ACS網(wǎng)站統(tǒng)計，目前國際上排名前十的儀器廠商中有七家在從事質(zhì)譜儀的生產(chǎn);自2006年開始，到目前為止已經(jīng)有七家國內(nèi)企業(yè)開始涉足商業(yè)化的質(zhì)譜儀的生產(chǎn)。

　　美國普渡大學R. Graham Cooks教授（以下簡稱Cooks教授）是世界著名的、專門從事質(zhì)譜基礎研究、質(zhì)譜儀研發(fā)、以及質(zhì)譜應用的科學家，他于1985年獲得了質(zhì)譜學領域的最高榮譽Thomson獎，并于2002年獲得了諾貝爾化學獎提名，他同時還是美國Academy of Arts and Science院士。

　　到目前為止，R. Graham Cooks已經(jīng)指導了119名博士生， 在各類學術刊物上發(fā)表學術論文近1000篇，是ISI檢索引用率最高的一百名化學家之一。Cooks教授課題組近期主要從事氣相中離子分子的碰撞、離子與表面的碰撞等方面的基礎研究，并且發(fā)現(xiàn)了離子軟著落（soft landing）這一現(xiàn)象。

　　值此Cooks教授受清華大學之邀來到中國講學之際，采訪了Cooks教授，就質(zhì)譜儀的最新技術進展、產(chǎn)業(yè)化等問題與Cooks教授進行了深入的交流。

　　R. Graham Cooks 教授

　　問：Cooks教授您好，請您結(jié)合2011年召開的ASMS大會，談談質(zhì)譜技術在近期有哪些新的技術進展？

　　Cooks 教授：在2011年召開的ASMS上，如果說新的技術進展，主要是在生物組織質(zhì)譜成像分析方面。從發(fā)表論文方面來看，我們會發(fā)現(xiàn)做質(zhì)譜成像的科學家數(shù)量越來越多，尤其是制藥行業(yè)在這方面的投入非常大。在現(xiàn)代生物材料研究中，迫切需要獲得高質(zhì)量的信息用于診斷疾病，準確區(qū)別生病的組織和沒有生病的組織。用于生物組織成像研究的方法有很多種，目前最主要的質(zhì)譜成像方法有MALDI、SIMS等，但是在質(zhì)量準確度、高分辨率方面還有很多工作要做。在常態(tài)離子化質(zhì)譜成像方面也發(fā)表了一些很有代表性的成果，例如，發(fā)表了一些關于DESI成像和低溫等離子成像方面的文章。

　　另外，有一些有趣的、非常好的研究工作應該引起足夠的重視，比如在蛋白質(zhì)方面的“soft landing”，以及通過蛋白質(zhì)的折疊和展開而發(fā)生一系列復雜的微觀過程來研究蛋白質(zhì)生物活動等。在其他一些領域，科學家們也利用質(zhì)譜做了很多連續(xù)性的工作，比如通過引入離子淌度技術來提高儀器的分析能力，為質(zhì)譜儀提供額外的分離、純化性能來應對復雜的體系以及鑒定痕量組分。

　　問：近幾年現(xiàn)場、便攜式質(zhì)譜越來越受到重視，您本人與歐陽證博士又多年從事現(xiàn)場、便攜式質(zhì)譜的研究，請您談談關于這類質(zhì)譜目前以及將來的發(fā)展情況？

　　Cooks 教授：現(xiàn)場質(zhì)譜的存在和發(fā)展已經(jīng)有很長的時間了，它是為了解決在真正的環(huán)境中完成重要的、艱巨的任務而出現(xiàn)的。“現(xiàn)場”意味著質(zhì)譜儀器要能夠便攜，能夠在大氣壓下對樣品作無預處理的離子化，實驗方法要盡可能的簡單，測試過程要盡可能的快速，并且能夠處理一些復雜的樣品;因此，用于現(xiàn)場快速分析的質(zhì)譜儀是綜合了很多方面技術的一個體系。

　　現(xiàn)場、便攜式質(zhì)譜主要應用在環(huán)境監(jiān)測、公共場突發(fā)事件、以及食品安全應急檢測。例如可以通過檢測水果表面的農(nóng)藥殘留，來判斷蘋果是否經(jīng)過有機化合物的處理，以確保對蘋果的質(zhì)量及食用安全性的合理評價。這些檢測任務不需要太高的分辨率、太高的質(zhì)量準確度，需要的是能夠測定一定數(shù)量的已知化合物，可以做串級質(zhì)譜（MS/MS），在幾秒鐘內(nèi)就可以給出檢測結(jié)果。我們實驗室在5年前就已經(jīng)開始開展這方面的工作了，現(xiàn)在可以完成這些儀器整機設計和制造。另外我們正在研發(fā)可以承擔類似工作的低溫等離子體技術和紙噴霧質(zhì)譜技術。

　　在普度我們正在研制一臺可用于對血樣及食品等進行直接分析的小型質(zhì)譜儀，預計會在2012年的PittCon展出。這臺質(zhì)譜儀使用紙噴霧及離子阱多級串聯(lián)質(zhì)譜進行定量分析，不要求操作人員懂得質(zhì)譜及樣品前處理。這是對發(fā)展個人化質(zhì)譜的一次嘗試，對質(zhì)譜儀未來發(fā)展有一定的前瞻性。

　　問：現(xiàn)在的質(zhì)譜越來越復雜，比如質(zhì)量分析器由原來的單四極到現(xiàn)在的三重四極，以及不同種類質(zhì)量分析器的相互組合成新的質(zhì)譜;對于一個普通實驗室的使用者來說，他們是否真的需要這些越來越高端的質(zhì)譜？

　　Cooks 教授：首先我要說的是，我可能不是最合適的人來回答這個問題，我個人對于這方面是比較消極的（a little bit negative）。現(xiàn)在確實一些高端質(zhì)譜越來越復雜，為了科研的需求，在一臺儀器上承載的功能越來越多，但是回頭來看并沒有發(fā)現(xiàn)真正的新東西，只是一些已有功能的組合。比如，使用了第二代離子淌度技術的串聯(lián)質(zhì)譜儀，為用戶提供了另外一種預分離的選擇，我們并不否認，使用這樣的儀器可以做出很漂亮的科研工作，但是這并不能夠代表新的理念。你在問題中提到的“普通的使用者”，確實在許多的實驗室有各個公司生產(chǎn)的很多大型的、復雜的質(zhì)譜，但是很多工作可以用其他的簡單儀器來完成。在質(zhì)譜技術的研發(fā)方面，當我們在一個領域進行長時間的研究并且沒有新的想法時，總是傾向于將舊的方法充分的利用（We continue to make liberation of old ideas），現(xiàn)在這樣的情況很多。

　　問：您本人有很多的科研成果成功地進行了產(chǎn)業(yè)化，和相關的儀器公司也有很好的合作，比如與菲尼根合作推出了世界上第一臺離子阱質(zhì)譜，請您談談這方面的經(jīng)驗？

　　Cooks 教授：在化學領域，很多的科學家對于將自己的科研成果商業(yè)化，或者據(jù)此建立新的公司非常感興趣。我自己就幫助成立了三個公司，做微型質(zhì)譜儀、離子化方法、離子源等。我自己的經(jīng)驗是將科研成果商業(yè)化或者建立公司是非常有價值的事情，將技術產(chǎn)品化的速度越快越好，科學家應該積極面對這樣的事情。當然能夠獲得一些資金的支持，啟動的時候會相對容易一些。

　　不論是在美國、中國，還是世界其他的地方，科研成果的產(chǎn)業(yè)化是有風險的，而且可以說成功率是比較低的。由一個實驗室樣機到工程化、商業(yè)化的產(chǎn)品，要經(jīng)歷很多不確定因素;科學家、企業(yè)都必須共同面對這些問題。

　　問：目前，很多質(zhì)譜的技術已經(jīng)非常成熟，現(xiàn)在很多中國的科學儀器廠商也正在努力進入這個領域，但是專利保護是必須面對的問題，您有哪些建議？

　　Cooks 教授：一個長久的、穩(wěn)定的解決方法就是企業(yè)必須保證研發(fā)方面的投入，持續(xù)不斷地創(chuàng)新;除非能夠通過收購其它公司來得到相關的專利。但是中國的儀器企業(yè)也有一些優(yōu)勢可以加以充分地利用。一方面中國已經(jīng)認識到了解決實際問題的重要性，比如食品安全、環(huán)境污染等問題，政府每年投入大量的資金解決這些實際問題，本土企業(yè)可以抓住這些機會，推出適合解決這些問題儀器設備。另一個方面，中國的科學儀器企業(yè)應該多關注能夠利用化學分析技術的一些工程及過程領域，這些領域同樣有許多實際問題需要解決。在這些領域開發(fā)新的專用的儀器，可以一定程度上避免涉足專利保護的問題。

　　儀器企業(yè)應該積極與科研院所的科學家進行合作，我自己就已經(jīng)與賽默飛世爾有很長的合作歷史，從最初共同開發(fā)離子阱質(zhì)譜，一直到現(xiàn)在。另外，我自己的實驗室就有很多來自中國的學生，他們都非常的勤奮和聰明，只要有合適工作環(huán)境和共同目標，我想這年輕人也非常愿意與中國國內(nèi)的企業(yè)進行合作。

　　問：您很早就與中國的科研單位進行了合作，請您談談對近幾年中國的科研環(huán)境的印象？您是如何帶領您的團隊進行持續(xù)不斷地創(chuàng)新的？

　　Cooks 教授：我確實在80年代就開始于中國的科研機構(gòu)進行合作，而且近幾年經(jīng)常收到來自中國的學術交流邀請。中國有很多杰出的科學家，一些科研成果逐漸獲得國際同行的認可。另外，越來越多的留學生從海外回來，并且在中國國內(nèi)的科研院所、企業(yè)單位獲得很好的職位。就我所了解的分析化學和質(zhì)譜領域，5年前來自中國學者的文章還很少，因為他們首先要克服來自語言方面的問題，但是現(xiàn)在情況發(fā)生了很大的變化，現(xiàn)在越來越多的文章來自中國，而且質(zhì)量和數(shù)量都在逐年提高。

　　對于創(chuàng)新，我想這是很多人愿意做的事情，大多人不喜歡重復做同一件事，他們往往希望通過一件事情能夠開啟一個全新的局面，我想這種創(chuàng)造性是很多人的一種自然特點，關鍵是能夠為他們提供很好的發(fā)展機會。

　　后記

　　在談話中我們了解到，作為一位科學家，Cooks教授不僅僅發(fā)表了大量的科研論文，擁有多項質(zhì)譜技術專利;而且Cooks教授的“市場”意識也非常強，科研課題的選擇首先考慮的是能否解決實際問題，他發(fā)明和改進了二十多種質(zhì)譜儀，包括對串聯(lián)質(zhì)譜 （MSn） 的發(fā)展起到了關鍵作用。另外，Cooks教授還積極與企業(yè)合作，例如，與菲尼根（Finnigan， 現(xiàn)Thermo Fisher）合作研制了世界上第一臺商業(yè)離子阱質(zhì)譜儀。目前，Cooks教授所在的課題組正在進行環(huán)境離子化和小型便攜式質(zhì)譜儀的研發(fā)和原型化。Cooks教授的這些親身經(jīng)驗值得國內(nèi)同行借鑒。