質(zhì)譜儀因其準(zhǔn)確的定性和定量能力，在科學(xué)儀器領(lǐng)域占據(jù)的地位越來越重要，被公認(rèn)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(xué)儀器展會(huì)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(jì)，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(xué)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(chǔ)研究、質(zhì)譜儀研發(fā)、以及質(zhì)譜應(yīng)用的科學(xué)家，他于1985年獲得了質(zhì)譜學(xué)領(lǐng)域的最高榮譽(yù)Thomson獎(jiǎng)，并于2002年獲得了諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)提名，他同時(shí)還是美國Academy of Arts and Science院士。

　　到目前為止，R. Graham Cooks已經(jīng)指導(dǎo)了119名博士生， 在各類學(xué)術(shù)刊物上發(fā)表學(xué)術(shù)論文近1000篇，是ISI檢索引用率最高的一百名化學(xué)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(chǔ)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(xué)之邀來到中國講學(xué)之際，采訪了Cooks教授，就質(zhì)譜儀的最新技術(shù)進(jìn)展、產(chǎn)業(yè)化等問題與Cooks教授進(jìn)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(huì)，談?wù)勝|(zhì)譜技術(shù)在近期有哪些新的技術(shù)進(jìn)展？

　　Cooks 教授：在2011年召開的ASMS上，如果說新的技術(shù)進(jìn)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(huì)發(fā)現(xiàn)做質(zhì)譜成像的科學(xué)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(zhǔn)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(zhǔn)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(guān)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(yīng)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(fù)雜的微觀過程來研究蛋白質(zhì)生物活動(dòng)等。在其他一些領(lǐng)域，科學(xué)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(shù)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(yīng)對復(fù)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?wù)勱P(guān)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(shí)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(wù)而出現(xiàn)的?！艾F(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(yù)處理的離子化，實(shí)驗(yàn)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(fù)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(shù)的一個(gè)體系。

　　現(xiàn)場、便攜式質(zhì)譜主要應(yīng)用在環(huán)境監(jiān)測、公共場突發(fā)事件、以及食品安全應(yīng)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(jī)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(jià)。這些檢測任務(wù)不需要太高的分辨率、太高的質(zhì)量準(zhǔn)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(shí)驗(yàn)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(jī)設(shè)計(jì)和制造。另外我們正在研發(fā)可以承擔(dān)類似工作的低溫等離子體技術(shù)和紙噴霧質(zhì)譜技術(shù)。

　　在普度我們正在研制一臺可用于對血樣及食品等進(jìn)行直接分析的小型質(zhì)譜儀，預(yù)計(jì)會(huì)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(jìn)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(gè)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(fù)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(gè)普通實(shí)驗(yàn)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(gè)問題，我個(gè)人對于這方面是比較消極的（a little bit negative）。現(xiàn)在確實(shí)一些高端質(zhì)譜越來越復(fù)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(shù)的串聯(lián)質(zhì)譜儀，為用戶提供了另外一種預(yù)分離的選擇，我們并不否認(rèn)，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(shí)在許多的實(shí)驗(yàn)室有各個(gè)公司生產(chǎn)的很多大型的、復(fù)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(shù)的研發(fā)方面，當(dāng)我們在一個(gè)領(lǐng)域進(jìn)行長時(shí)間的研究并且沒有新的想法時(shí)，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(jìn)行了產(chǎn)業(yè)化，和相關(guān)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?wù)勥@方面的經(jīng)驗(yàn)？

　　Cooks 教授：在化學(xué)領(lǐng)域，很多的科學(xué)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(gè)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(yàn)是將科研成果商業(yè)化或者建立公司是非常有價(jià)值的事情，將技術(shù)產(chǎn)品化的速度越快越好，科學(xué)家應(yīng)該積極面對這樣的事情。當(dāng)然能夠獲得一些資金的支持，啟動(dòng)的時(shí)候會(huì)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(fēng)險(xiǎn)的，而且可以說成功率是比較低的。由一個(gè)實(shí)驗(yàn)室樣機(jī)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(xué)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(shù)已經(jīng)非常成熟，現(xiàn)在很多中國的科學(xué)儀器廠商也正在努力進(jìn)入這個(gè)領(lǐng)域，但是專利保護(hù)是必須面對的問題，您有哪些建議？

　　Cooks 教授：一個(gè)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(guān)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(rèn)識到了解決實(shí)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(shí)際問題，本土企業(yè)可以抓住這些機(jī)會(huì)，推出適合解決這些問題儀器設(shè)備。另一個(gè)方面，中國的科學(xué)儀器企業(yè)應(yīng)該多關(guān)注能夠利用化學(xué)分析技術(shù)的一些工程及過程領(lǐng)域，這些領(lǐng)域同樣有許多實(shí)際問題需要解決。在這些領(lǐng)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(hù)的問題。

　　儀器企業(yè)應(yīng)該積極與科研院所的科學(xué)家進(jìn)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(shí)驗(yàn)室就有很多來自中國的學(xué)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(biāo)，我想這年輕人也非常愿意與中國國內(nèi)的企業(yè)進(jìn)行合作。

　　問：您很早就與中國的科研單位進(jìn)行了合作，請您談?wù)剬鼛啄曛袊目蒲协h(huán)境的印象？您是如何帶領(lǐng)您的團(tuán)隊(duì)進(jìn)行持續(xù)不斷地創(chuàng)新的？

　　Cooks 教授：我確實(shí)在80年代就開始于中國的科研機(jī)構(gòu)進(jìn)行合作，而且近幾年經(jīng)常收到來自中國的學(xué)術(shù)交流邀請。中國有很多杰出的科學(xué)家，一些科研成果逐漸獲得國際同行的認(rèn)可。另外，越來越多的留學(xué)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(xué)和質(zhì)譜領(lǐng)域，5年前來自中國學(xué)者的文章還很少，因?yàn)樗麄兪紫纫朔碜哉Z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(fù)做同一件事，他們往往希望通過一件事情能夠開啟一個(gè)全新的局面，我想這種創(chuàng)造性是很多人的一種自然特點(diǎn)，關(guān)鍵是能夠?yàn)樗麄兲峁┖芎玫陌l(fā)展機(jī)會(huì)。

　　后記

　　在談話中我們了解到，作為一位科學(xué)家，Cooks教授不僅僅發(fā)表了大量的科研論文，擁有多項(xiàng)質(zhì)譜技術(shù)專利;而且Cooks教授的“市場”意識也非常強(qiáng)，科研課題的選擇首先考慮的是能否解決實(shí)際問題，他發(fā)明和改進(jìn)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(guān)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(jìn)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(yàn)值得國內(nèi)同行借鑒。