【ACAIC 2025】AI+质谱:共塑硬件新生态与应用新范式论坛举办

2025/11/13 | 分析仪器分会

       近年来,我国质谱产业迎来跨越式发展,核心技术不断突破,市场规模持续扩大,但在高端仪器整机研发、关键部件国产化、技术成果转化等方面仍面临挑战。AI技术的深度融合,正为破解这些难题提供全新路径。在此背景下,ACAIC 2025-AI+质谱:共塑硬件新生态与应用新范式论坛”于2025年11月8日在陕西省西安市举办,100多位从事质谱技术研发与应用工作的专家学者、企业代表参会交流。

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会议现场

       该论坛由宁波大学材料科学与化学工程学院、西北核技术研究所组织,宁波华仪宁创智能科技有限公司冠名支持。17位报告嘉宾紧扣“AI+质谱”这一主题,从算法优化到产业应用,全方位展现质谱研发新进展,内容贯穿质谱 “核心部件-整机研发-场景应用” 全链条。

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丁传凡教授、姚钟平教授、李志明研究员分别主持

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香港理工大学 姚钟平教授

基于蛋白质和串联质谱测序的数据存储和读取

       基于光电磁物理方法的数据存储装置已经到达瓶颈,使用分子来存储数据在耐久性及存储密度方面具有优势,能够为解决数据存储问题带来新的思路。姚钟平教授团队已证明可以使用氨基酸序列(包括化学合成的多肽和细菌表达的蛋白)来存储数据,用基于串联质谱测序的方法来读取数据。相关研究将数据存储与蛋白质工程、合成生物学和蛋白质组学相结合,为重要领域及其他相关领域创造了新的可能。

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厦门大学化学化工学院 杭纬教授

超高空间分辨质谱仪的研制

       通过质谱成像(MSI)方法进行可视化化学识别在生物和化学研究中的重要性愈发显著。传统的单细胞分析是指被体积测量掩盖的随机平均值,这导致在大细胞群中丢失了与细胞间化学异质性相关的信息。但单细胞成像技术的发展能够使人们更好地了解细胞器之间的差异。杭纬教授在报告中介绍了国内外高空间分辨质谱成像的重要技术进展,重点展示了其团队在该领域的研究进展及成果。

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安益谱(苏州)医疗科技有限公司总经理 张小华

国产高分辨静电阱质谱的研发和应用

       当前,国产质谱仪器的市场占比小于7%、高端质谱几近空白。2024年,安益谱成功推出了我国首台Cassitrap 120K傅里叶变换静电阱高分辨质谱仪,经过一年的应用验证工作,已证实Cassitrap 120K具备卓越的稳定性。张小华认为,下一代质谱技术将朝着定性定量能力均衡化方向发展,安益谱也将持续加码研发、推进产品与技术迭代,着力推动高端质谱仪的国产替代进程与产业化落地。

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广东省麦思科学仪器创新研究院 任熠博士

飞行时间质谱仪关键核心部件及整机开发进展

       自20世纪中叶问世以来,TOFMS发展出直线式、反射式及多次往返式等多种结构,并在离子光学、电源及信号采集等方面持续突破。任熠博士介绍到,麦思研究院专注于TOFMS系统性攻关工作,如今已攻克了高稳定电源、高频快速脉冲、快速响应探测器及信号采集处理等核心模块,形成了模块化、高灵敏度、超高分辨等系列的飞行时间质谱平台,并成功推出气溶胶质谱、单细胞流式质谱、大气压电离质谱等多款飞行时间质谱整机产品,实现了技术到应用的转化。

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中国科学院大连化学物理研究所 花磊研究员

光电离质谱中离子的操控和转换机制研究及应用 

       真空紫外光电离质谱谱图虽易于解析,但直接光电离的电离效率很低,如何提升电离效率、拓宽光电离的电离化合物种类,是光电离技术需要解决的关键问题。花磊研究员指出,VUV光驱动的电离过程虽简约但并不简单。通过调控电离区的电场、磁场、气压以及载的种类,可在VUV-PI的基础上引入可控的PEI和CI,进而调控电离反应的范围,敏化电离。展望未来,深入研究VUV驱动光电离机制可助力离子化过程的调控和敏化。

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宁波大学质谱技术与应用研究院 徐福兴副教授

电子捕获解离装置研究

       蛋白质翻译后修饰(PTMs)导致蛋白质多种异质体,会影响其功能性。徐福兴介绍到,包括HCD、ECD、HECD、EChcD在内的多种解离离子阱,是自上而下蛋白质组学分析中的关键技术;在离子阱内进行减速ECD,无需借助磁场聚焦,使离子阱兼具解离和分析的双重作用。目前,其团队已在线形数字离子阱中取得了减速ECD的初步实验成果,并对线性离子阱中ECD方法进行了初步研究,给出了一系列提高ECD解离效率的技术手段。

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中国科学院大连化学物理研究所 刘哲益副研究员

基于紫外光解离-非变性质谱的蛋白质结构分析

       基于紫外光解离(UVPD)是近年来新兴的一种利用高能紫外光子激发生物分子骨架并引发碎裂的解离模式。与HCD/CID相比,UVPD激发解离可以保留高级结构和非共价相互作用信息,可实现对蛋白质序列和动态结构进行高精度表征。刘哲益团队通过对仪器硬件进行优化激光波长匹配与离子阱耦合效率等改造,搭建了紫外激光解离-高分辨质谱(UVPD-HRMS)系统,并配套开发专用数据处理软件,显著提升了蛋白质结构分析性能,为蛋白质动态构象研究提供了全新工具。

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IMI Life Science公司亚太区业务拓展经理 赵秀苔

质谱关键部件技术进展与性能优化研究

       赵秀苔在报告中系统分析了不同类型电子倍增器(如离散打拿极型和连续通道型)在各类质谱仪中的应用特点及其对检测性能的影响。IMI团队重点研究了增强型陶瓷涂层在提升其高温抗氧化性与电子发射稳定性方面的作用,证实其能显著延长使用寿命。高压电源系统对质谱性能具有核心影响力,其输出稳定性、纹波系数及响应速度,直接关系到离子化效率、质量分析器的分辨精度以及检测器增益的稳定性,是实现高精度、高重现性分析的基础。

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中国科学技术大学 刘道彬特任研究员

面向化学创制与自主发现的机器化学家

       机器化学家通过将 AI 与自动化实验平台、科研机器人进行结合,使得基于数据驱动和知识逻辑的智能模型获得能够理解并指导真实物质世界的行动智能。刘道彬研究员在报告中以机器化学家流程自动化(LO)、理实迭代算法驱动(LI)、大模型驱动(L2)、多平台多任务驱动(L3)和自主科学发现(L4)的发展轨迹为主线,系统阐述了如何依托高通量自动化实验、自动化计算与多智能体协同系统,实现跨平台任务调度、交叉流程操作与系统持续优化。

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复旦大学化学系 李卫星研究员

啁啾脉冲傅里叶变换微波光谱研发及应用

       李卫星研究员介绍到,作为新一代高分辨气相光谱技术,啁啾脉冲傅里叶变换微波光谱具备无需样品分离、无损、高分辨等优势,其宽带激发与快速采集能力,使得复杂分子的转动光谱能够在短时间内完整记录,为精确确定分子结构、分子间相互作用及弱键合网络提供了有利的研究手段。近年来,该方法已成功应用于氢键簇、药物前体及星际相关分子的结构表征,随着实验装置与解析方法的进一步发展,CP-FTMW将在复杂体系结构解析与手性化学研究中发挥更大作用。

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中国地质科学院地质研究所 龙涛研究员

双聚焦二次离子质谱仪研制及应用

       双聚焦二次离子质谱(DF-SIMS)是灵敏度最高的表面成分分析仪器,具有极高的横向和深度分辨率、高质量分辨率及超高灵敏度,广泛应用于半导体、核安全、海洋和矿产资源等领域,被誉为样品表面成分分析的“金标准”。龙涛研究员团队已经成功研制出国产高分辨高灵敏二次离子质谱仪,性能指标与现有仪器相当,在同位素和元素分析精度方面优于现有仪器,已成功应用在嫦娥五号样品分析研究中,并开发了月球样品研究的系列分析方法。

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西北核技术研究所 沈小攀副研究员

国产磁质谱仪器研发进展及展望

       磁质谱仪是以磁分析器(磁-电双聚焦分析器)为质荷比分离手段的一类质谱仪,具有高灵敏度、高精度、高丰度灵敏度、高分辨和大动态范围等优点,在核工业、地质环境、航空航天等领域发挥重要作用,长期受到国外严格的出口管制。沈小攀副研究员介绍到,西北核技术研究所自上世纪90年代开始磁质谱的基础理论、关键技术攻关、系列关键部件和整机研发,现已成功研制出磁-电双聚焦激光共振电离质谱仪、磁-电双聚焦热表面电离质谱仪、高分辨辉光放电质谱仪等磁质谱,填补了高分辨磁式质谱仪器的国产仪器空白,目前已经进入产业化推广阶段。

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衡昇质谱(北京)仪器有限公司产品经理 高尔乐

元素分析中智能化一站式解决方案

       衡昇质谱建立了从消解到ICP-MS检测整个元素分析全过程解决方案,克服传统分析的缺点,仅需称样即可获得最终的测定成果,解决了传统元素分析高污染等问题,避免了人为误差,且能够实现全过程控制、全流程无人值守。高尔乐介绍到,衡昇质谱iQuad 2300型ICP-MS全自动元素分析系统的自动化程度达到新高度,能在实验室分析中实现高分辨、高灵敏度与高稳定,实验员仅需称样,即可完成样品从消解到ICP-MS进样分析的全流程自动化分析。

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哈尔滨工业大学(威海校区) 姜杰教授

微塑料快速质谱检测技术及应用

       微/纳米塑料污染作为一种新兴污染物群,其潜在危害已成为全球性环境问题。由于相关分离技术检测效率低,难以满足当前对其传输、危害评价等迫切需求。姜杰教授团队已突破国际上纳米塑料准确表征技术瓶颈,开发了快速热裂解技术,并结合小型离子阱质谱技术,研制了质谱微/纳米塑料快速分析样机。通过开发混合塑料区分算法,解決了裂解峰重叠导致质谱难以区分的难题,建立了微/纳米塑料快速定性、准确定量分析方法,已成功用于蔬菜、海水、污水等复杂基质样本中微/纳米塑料的快速分析。

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北京理工大学生命学院 徐伟教授

自上而下-非变性蛋白组学

       在生物系统中对蛋白质及其构象进行同步鉴定,能够极大深化研究者对于细胞机制与疾病的认知,但在蛋白质组规模上对蛋白质进行解析仍使是一项重大挑战。徐伟教授在报告中重点介绍了一种基于AI辅助的原生蛋白质组学方法,通过整合蛋白质结构预测模块、自上而下蛋白质组学和非变性质谱,实现蛋白质组身份与构象的双重解析。该方法通过实现高通量蛋白质组鉴定与构象表征,成功弥合了结构生物学与传统蛋白质组学技术之间的鸿沟。

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中国工程物理研究院机械制造工艺研究所 阳红主任

高端质谱仪器核心部件研究进展

       近年来,国产质谱仪器进步显著,但与国外产品相比,仍在性能、可靠性及稳定性等方面存在差距。中国工程物理研究院机械制造工艺研究所以“解决国产科学仪器核心部件的国产化”为目标,拓展军工技术优势,在精密超精密制造、大型试验装置制造、特种加工、部组件装配、无损检测等方面具有国内先进水平。近年来,在重大仪器专项的持续支持下,该单位成功研制出四极杆质量分析器、离子阱、复合分子泵。采样锥等质谱关键部件,达到国内领先、国际先进水平,并在40多家质谱研发单位获得了较好应用。

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西北核技术研究所 李飞腾助理研究员

国产高分辨辉光放电质谱仪研制及应用进展

       高分辨辉光放电质谱仪采用辉光放电源作为离子源,并与质谱仪器级联进行质谱测定,具有高质量分辨率、高灵敏度、高丰度灵敏度、大动态范围等特点,是无机固体材料,尤其是高纯金属、半导体、高纯稀土成分分析的最佳工具。李飞腾介绍到,在国家专项的支持下,西北核技术研究所已成功研制国内首台高分辨辉光放电质谱仪,其性能指标与国外同类仪器相当,部分指标优于国外仪器,填补了我国在高分辨磁质谱领域的空白,目前已经在高纯金属、半导体、第三代半导体、高温合金等领域实现应用。