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杭州质谱大会系列专访——王光辉研究员

2023.5.10
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小编

——王光辉:见证中国质谱40年 呼唤高智商人才加入质谱事业

  导读:2020-2023年中国质谱学术大会将于2023年6月9-13日在杭州举办,本次大会是中国质谱界的一次盛会,旨在促进学界团结进步、和谐发展、共赢未来,提高学术交流水平,推动质谱技术在各大科技领域的广泛应用。大会由中国物理学会质谱分会联合中国化学会质谱分析专业委员会和中国仪器仪表学会分析仪器分会主办,浙江大学承办。大会将邀请国内外质谱领域的专家学者齐聚一堂,共同探讨交流质谱领域最新的科研进展和前沿技术。本此大会的主题为砥砺奋进四十年,共筑中国质谱梦。会议主页链接如下:http://www.cmss.org.cn/index.php?r=site%2Fcae-home&mid=19 ,欢迎大家报名参会。

作为最早一批在国内研究有机质谱的专家,原中国质谱学会理事长、中国科学院化学所质谱中心王光辉研究员,早在1987年就和姜龙飞、汪聪慧共同翻译出版了美国 F.W. Mclafferty 麦克拉弗蒂著的《质谱解析》,打开了国内早期有机质谱研究的大门。2005年,由王光辉、熊少祥著的《有机质谱解析》出版,更是深入浅出地介绍如何运用质谱分析数据来推断有机化合物的分子结构,目前已成为不少高校的有机质谱研究生课程教材。如今,年近90的王光辉教授依然活跃在有机质谱研究领域,为不断推动中国质谱的发展而努力。时值中国质谱学会成立40周年,分析测试百科网采访了王光辉研究员,他回顾了中国有机质谱的发展历程,展望了质谱技术未来的发展,并对质谱中国造表达了殷殷期望。

原中国质谱学会理事长、中国科学院化学所质谱中心王光辉研究员

  奉献中国质谱学会40载

  “中国有机质谱的源头是中国医学科学院药物研究所,那里有中国的第一台有机质谱。当时有个老师是丛浦珠,他是中国有机质谱第一人。”王光辉首先回顾了中国有机质谱的发展历程。自丛浦珠的研究工作开始后,我国的有机质谱研究才逐渐展开,大家才开始认识到有机质谱在结构分析方面能起到很大作用。此后,国内各个单位开始陆续进口一批有机质谱仪器,最多的时候一年能进口300多台有机质谱仪器。有机质谱的研究工作也从小分子结构分析拓展到到大分子、蛋白质、蛋白质组学、代谢组学等领域。

  中国质谱学会也是从零开始起步,王光辉参与了质谱学会的成立与创建,奉献质谱学会四十余年,并曾担任中国质谱学会第四届理事长。学会早期的基本任务主要是组织学术活动,通过一系列的学术活动让科研工作者互相启发,推动整个质谱工作的向前发展。

  王光辉表示:最初学会的学术活动组织情况不是很理想,体现在学术会议的报告水平不高。比如张三分析了大白菜的农残,而李四分析了韭菜的农残,诸如此类的常规工作。这些常规工作肯定有意义,但这些工作在学术交流方面有所欠缺,让参加学术会议的研究工作者无法得到方法改进、没有得到启发,当时真正有新意的研究工作非常少。经过中国质谱学会多年来的努力,学术会议的报告水平已经得到显著改进。另一方面,我国的科研工作者早期很难在诸如美国分析化学等国际权威期刊上发表文章,近几年国内的实验室和课题组投稿刊发的研究文章也在慢慢变多。虽然不能片面地用投稿来衡量中国科研工作的水平,但是这可以作为和国际研究水平比较的参考。质谱学会40年的发展见证和促进了中国质谱科研水平的提高。

  质谱的应用和新的方向

  1998年,由科学技术部、中科院和教育部共同出资,中国科学院化学所曾建立我国第一个质谱中心——北京质谱中心,王光辉任中心主任。质谱中心在质谱应用方面开展了大量工作。

  解决实际问题 提升经济效益

  王光辉表示:质谱在解决生产相关的问题上面非常有用、非常得利。比如曾有一家化工厂,其产品出口到国外,同类产品国外卖家是每公斤4000元,而该化工厂的产品在国际市场上只能卖每公斤1000元,主要原因是杂质太多。该化工厂老总就试图提纯自己的产品,但提纯了很长时间后还不能彻底解决问题,因为不知道杂质是什么,所以提纯的盲目性比较大,效果比较差。后来他找到我们化学所,我们就用质谱仪器帮他分析了产品中的各种杂质,在此基础上再提纯产品获得了成功,经过提纯后每公斤可卖3000元,所以质谱分析对提升经济效益的帮助很大。

  这个例子说明,质谱仪器在解决我国经济发展中遇到的问题时,可发挥许多作用。所以我也要呼吁,大家要关心生产上面的问题,将质谱这项得利的技术手段,应用到解决问题上面去。

  质谱仪器目前广泛应用于环保、食品安全、化工等领域,但也使得质谱分析出现了偏向。研究人员拿到样品后应首先考虑经济效益,如果有经济效益那就要做;但现在的研究人员考虑的往往不是经济效益,考虑的是项目做完以后能不能发表文章,特别是能不能发表于高影响因子的期刊。这个偏向会造成大量的资源浪费。有些高影响因子的文章既没有实际使用价值,对整个科学发展也没有太大作用。这个偏向应该怎样进行纠正不是一个质谱学会能够做到的事情,需要从上层领导开始慢慢纠正这种错误现象。

  AI解谱和质谱有机反应平台

  谈及目前的质谱研究工作王光辉表示:我国的质谱分析研究仍然面临着一些问题。如何通过质谱图解析得到质谱结构,这个问题一直没有得到很好地解决,仍然是质谱分析的瓶颈。现在,我们在质谱分析领域的工作集中于两点:一是利用AI人工智能解析谱图,二是用质谱有机反应平台。

  人工智能谱图解析,让不是非常有丰富经验的工作人员能够解析质谱图。通过现有的质谱大数据库存储的几百万有机化合物结构,让普通工作人员使用工智能达到解谱的目的,这是我们目前工作的重点。这个质谱大数据库对我们的人工智能解谱,起到了非常关键的作用。目前该工作已经取得初步的进展,能够解决一些问题,特别是对结构不是特别复杂的有机化合物能够进行自动解谱。

  第二个工作是解决有机反应的平台——质谱有机反应平台。质谱仪器可用于结构分析,通过这个平台可以助力有机反应研究。

  王光辉表示,该平台需要的样品量很少,并具有速度快、高通量、环保等特点,只需要点几下就知道能不能进行后续的反应研究,并预测反应产物。利用质谱反应平台,既能提高灵敏度也可以从反应中得到结构信息。例如在分析醇类、醛类化合物时,这类化合物进质谱分析灵敏度非常差,而通过该反应平台,加上二胺,立刻就能把醛缔合上去,产生的信号灵敏度是原来化合物的几十倍,能够立即被检测到。

  质谱仪器中国造

  随着我国有机质谱研究的不断拓展,一些问题也慢慢浮现。但不论是环保领域、食品安全、化工领域等实验室清一色购买的是进口仪器,使用的仪器都是进口仪器。谈及这些,王光辉表示心里总不是个滋味。经过多年的奋斗,国内的仪器厂家终于有了突破,王光辉也举例谈到了这些令人欣喜的企业和团队。

  天瑞仪器下决心研发自己的气相色谱质谱联用仪,终于在2012年推出GC-QMS、LC-QMS和ICP-MS三款自主研发的质谱仪器。王光辉说,这是我国仪器制造业的一个小小的突破。天瑞仪器推出了气质联用质谱仪以后,仪器性能和国外的质谱仪器相差不多,当时的一年销售量达到了100多台,这是相当可观的。这项突破的意义很大,自从我国自己的质谱仪器研发商业化以后,国外的同类仪器也都不得不纷纷降价。

  另一个国内仪器制造的亮点是在广州禾信仪器的周振老师,坚持“做中国人自己的质谱仪”,研发了一款非常有特色的质谱仪器——在线单颗粒气溶胶质谱仪,可以用于环境监测领域,通过激光电离PM2.5颗粒有机物进行分析,从而检测单颗粒气溶胶粒径和化学成分。王光辉强调,这是中国仪器制造业的重要突破,这款仪器做的很漂亮也很成功,还出口到了国外。

  高端质谱仪呼唤高智商人才

  虽然国内已研发出自己的质谱仪器,但是在高端仪器上,目前还没有自主研发的质谱仪器。

  王光辉举例说,比如当前最时髦最得力的轨道离子阱质谱,是目前比较有效的分析手段,但都要靠进口仪器,这是我们现代的仪器制造业短板。这么一个小小的纺锤形离子阱,为什么我们中国人想不出来?是我们国家的工业技术不够吗?都不是。航天领域那么复杂的都研究出来了,这么一个小小的离子阱为什么造不出来?

  王光辉呼吁,希望有更多高智商的研究人员加入我们质谱仪器制造行业中来,出现真正的人才,希望过几年我们能够看到比轨道离子阱更好的质谱仪器出现,这是我最大的期望。

  回首中国质谱学会从零开始走过的40年,王光辉祝福道:质谱同仁齐聚力,砥砺奋进四十年。

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