質譜技術與各類分離技術聯用能夠顯著提高分析性能。質譜技術與氣液技術結合使用形成氣相色譜質譜法(GC-MS)與液相色譜質譜法(LC-MS),化學交聯與質譜分析形成交聯質譜(XL-MS)[14],主要用于蛋白質復合物結構解析以及蛋白質相互作用研究。氫氘交換質譜技術(HDX-MS)、電離質譜成像(MALDI-MSI)[15]等在蛋白質結構、分子成像研究中發揮著重要作用。
多個科學領域對高分辨、高精度質譜儀器的需求促使質譜技術不斷發展創新。在地質科學中,地質礦產中伴生元素分析和痕量檢測需要高端質譜儀器;核工業領域需要精密的磁質譜,但一直受到國外的技術封鎖[16]。生命科學方面,高端質譜儀器成為蛋白質組學、代謝組學、藥物研發、臨床檢驗[17,18,19]必不可少的利器。
2 我國大型科研質譜儀器分布與利用
根據國家重大科研基礎設施和大型科研儀器國家網絡管理平臺調查數據,我國高校院所擁有的大型科研儀器中1,質譜儀器數量占比近8%。2011年-2021年,價值在50萬元以上的質譜儀器規模呈現持續增長態勢。
2.1 大型質譜儀器呈現區域聚集態勢,儀器質量不斷增強截至2021年底,我國高校院所擁有1.07萬臺(套)質譜儀器,原值總額為207.5億元。近一半的大型質譜儀器分布在北京、上海、江蘇、廣東、山東、浙江6省市。其中北京、上海大型質譜儀器數量均超過1000臺(套),分別占質譜儀器總量的15.3%、10.5%。其他4省市的質譜儀器數量在500~1000臺(套)之間,這一地域分布特征與我國目前的科技資源配置、經濟發展水平及創新發展需求相關。青海、新疆、寧夏等西部地區的數量較少,成為制約當地科技創新發展的因素之一。
目前我國高校院所擁有的質譜儀器單臺原值主要集中在50~200萬元之間,數量為7179臺(套),原值總額為80.7億元;單臺原值超過200萬元的質譜儀器數量占比34.2%,原值占比則為61.7%。每年新購置儀器中,高端質譜儀器原值總額所占比重逐年升高。以500~1000萬元原值儀器數量為例,2011年占比僅為6.7%,而2021年則高達22.4%。這充分反映了高校院所對高精尖儀器的旺盛需求與國家財政資金的巨大投入(圖2)。
圖2 不同原值區間質譜儀器數量(左、臺/套)與原值(右、億元)分布
2.2 大型質譜儀器有力支撐前沿領域科學研究,帶動應用領域發展