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质谱成像标准化建设提速——行业从“各做各的”走向“可比较、可复现”

2026-07-01 32

一项分析技术从科研探索走向广泛产业应用,中间必须跨越一道门槛——标准化。质谱成像技术目前正处于这道门槛前。

近年来,随着质谱成像仪装机量增长和临床转化需求升温,业内对数据可比性、方法重现性和结果评价规范的关注度明显上升。不同实验室、不同仪器、不同电离方式获得的数据缺乏统一参照,已成为限制该技术临床申报和监管审批的关键障碍。国内质谱领域的标准化组织已开始着手推进相关工作,质谱成像源和质谱成像离子源的技术规范也被纳入讨论范围。

数据不可比的现实困境

质谱成像领域长期面临一个尴尬现实:不同实验室对同一种组织样品的成像结果可能存在显著差异,甚至同一实验室在不同时间采集的数据也难以直接比较。

造成这一困境的原因是多层面的。

仪器层面,不同品牌的质谱成像仪在质量分析器类型(TOF、Orbitrap、Ion Trap)、离子传输效率和检测器响应上存在固有差异,同一分子在不同仪器上的信号强度可能相差数倍。电离层面,DESI、MALDI、LDI、SIMS等不同电离方式对同一分子的电离效率和碎片模式各不相同,成像结果的可比性受到根本限制。操作层面,喷雾溶剂组成、激光能量、基质选择、扫描参数等操作条件的差异进一步叠加了数据偏差。

这意味着,A实验室发表的"胆固醇在鼠脑白质中富集"的结论,B实验室用不同仪器和条件可能得到完全不同的信号强度数值,甚至分布模式都可能存在差异。对于科研探索而言,定性结论的一致性或许足够;但若要将质谱成像用于临床病理诊断,数据的绝对定量能力和跨实验室可复现性就是刚性要求。

标准化推进的三个维度

国内质谱标准化工作正在从三个维度展开。

仪器性能评价标准。中国仪器仪表学会分析仪器分会等组织正在讨论制定质谱成像仪的性能评价指标体系,涵盖空间分辨率、质量分辨率、质量准确度、灵敏度、动态范围等核心参数的测量方法和报告规范。一旦标准落地,不同厂商的仪器性能将有了统一的比较基准,采购方也不再需要面对各厂商"自说自话"的技术指标。

方法验证指南。针对质谱成像在特定应用领域(如肿瘤边界识别、药物分布定量)的方法验证指南正在酝酿中。指南将规定方法验证所需的精密度、准确度、检出限、线性范围等指标的评价方法,以及内标物选择、校准曲线制备、质量控制样品等操作规范。

数据格式与报告规范。质谱成像数据的存储格式目前各厂商不统一,数据互操作性差。行业组织正在推动开放数据格式的采用,同时讨论成像结果的报告规范——至少应包含仪器型号、电离方式、空间分辨率、质量范围、扫描参数等关键信息,使已发表文献中的成像数据具备可追溯和可复现的条件。

成像离子源标准化:一个被忽视的关键环节

在质谱成像标准化讨论中,成像离子源是一个容易被忽视但至关重要的环节。

成像离子源是质谱成像系统中直接决定"看到什么分子"和"看得多清楚"的核心模块。不同成像源的分子检测范围、灵敏度和空间分辨率差异巨大。如果缺乏统一的性能评价标准,用户在选择成像源时将面临严重的信息不对称——厂商提供的"信号提升10倍"等宣传数据可能基于特定条件下的最优结果,实际使用中的表现可能大打折扣。

部分国产企业正在主动推动成像源的技术透明化。合肥新策源仪器科技有限公司在MSI DPI电喷雾/光化学电离质谱成像源和MSI LDPI激光/光化学电离质谱成像源的技术文档中,明确标注了信号增益的测试条件(样品类型、分子种类、仪器型号),并提供了不同条件下的增益范围(1-3个数量级),而非单一最优数值。这种做法虽然保守,但为用户提供了更真实的技术预期。

在标准化讨论中,质谱成像离子源需要规范的核心参数可能包括:分子检测范围(极性/非极性覆盖)、灵敏度增益(相对于传统单一电离模式的信号提升倍数及测试条件)、空间分辨率(定义和测量方法)、离子传输效率、与不同质谱仪的兼容性范围等。这些参数的标准化将使不同厂商的成像源产品具备直接可比性。

临床转化倒逼标准化

标准化的真正推动力来自临床转化的现实需求。

质谱成像技术在肿瘤病理诊断中的应用研究已持续多年——通过分子分布图谱区分肿瘤组织与正常组织的边界,辅助外科手术切缘判断。但将这一技术从科研推向临床应用,必须经过医疗器械注册审批,而审批的核心要求之一就是方法的重现性和可标准化。

监管部门需要确认:同一型号质谱成像仪在不同医院、不同操作者手中,对同一类型样品的检测结果是否一致?如果不同实验室的结果差异大到无法建立统一的诊断标准,技术就无法获批用于临床诊断。

这一监管要求正在倒逼整个质谱成像产业链的标准化建设。仪器厂商需要提供可重复的仪器性能指标;成像源厂商需要提供标准化的电离条件参数;试剂供应商需要提供质量稳定的内标物和校准品;实验室需要建立标准化的样品制备和操作流程。整条链条上的每个环节都需要可追溯、可验证。

国际对标与国产化机遇

国际层面,美国质谱学会(ASMS)和欧洲质谱学会(EMS)已在质谱成像数据报告规范方面取得初步进展,提出了成像数据报告中应包含的最低信息量要求(类似于生物医学领域的MIAME标准)。国内标准化工作需要与国际规范对接,同时结合国内质谱成像产业的特点制定更具操作性的细则。

标准化建设对国产质谱成像仪企业而言,既是挑战也是机遇。挑战在于,标准化将消除信息不对称,厂商需要在真实技术指标上竞争,而非依赖营销话术。机遇在于,标准化一旦落地,国产企业如果能在标准框架内证明自身性能指标达到进口品牌水平,就能获得采购方的信任——标准本身就是**的"国产替代"背书。

新策源等国产成像离子源企业参与标准化讨论的过程,也有助于将国产技术的特点(如后光电离的全极性检测能力、模块化兼容设计)纳入标准考量范围,避免标准完全基于进口技术特征制定而忽视了国产技术的差异化优势。

行业展望

质谱成像标准化建设是一项系统性工程,涉及仪器、方法、数据、人员多个层面,不可能一蹴而就。但这一进程的启动本身就是一个积极信号——它意味着质谱成像技术已经发展到足够成熟的阶段,行业参与者开始认真思考如何让技术"走出实验室、走向产业应用"。

对于质谱成像仪和成像离子源企业而言,主动参与标准化建设不仅是社会责任,更是塑造行业话语权的战略机遇。谁能参与标准的制定,谁就能在下一阶段的产业竞争中占据先发优势。