尽管离子迁移谱 (IMS) 已广泛用于安全和法医应用中的化学分析，但性能问题限制了其更广泛的应用。高性能离子迁移谱 (HPIMS) 的发展显着增强了在需要时的检测能力，扩大了可以从该技术中受益的潜在应用范围。
为了了解有关 HPIMS 的更多信息，Technology Networks与Excellims 的创始人兼首席执行官、HPIMS的先驱Ching Wu 博士进行了交谈。在这次采访中，吴博士谈到了该技术在从制药 PAT 到临床诊断的应用中可以提供的优势，并讨论 Excellims 如何增加对该技术的可及性。
Anna MacDonald (AM)：您能给我们概述一下离子迁移谱 (IMS) 以及该技术的一些传统用途吗?该技术有哪些限制?
Ching Wu (CW) 博士：离子迁移谱仪可以测量气相分子的离子迁移率，这与分子的大小和形状有关，表明结构特征。这与测量分子质量(质荷比)的质谱仪不同。集成离子迁移谱 - 质谱提供了不止一种理解气相分子的方法：现在我们不仅知道分子的重(质量)，我们还知道分子的大小(碰撞截面)。IMS 和 MS 提供有关分析物结构和组成的补充信息。
该技术的传统应用是作为便携式设备进行化学检测，例如识别爆炸物、非法药物、药物和食品中的掺假物、环境中的污染物等。然而，便携式设备都存在性能不佳和挥发性化学物质有限的问题。
近年来已经推出了几种大型实验室规模的离子淌度质谱仪。这些是高性能分析仪器，但在需要时进行测量时它们很麻烦，并且只能固定在一个研究地点。对于复杂基质的分离，液相色谱结合质谱一直是首选技术。这些技术基于分子的分子极性或质量来分离分子。但是，它们只能在实验室环境中使用。IMS 可以从不同的角度、分子大小(碰撞截面)和更快的速度分离分子，这为您提供了另一种强大的工具来分离复杂混合物中的分子。
AM：HPIMS 如何解决这些缺点并扩大可以从该技术中受益的应用范围?
连续波：HPIMS 支持商业现场 IMS 进行需求点分析，并显着提高性能。它以紧凑的尺寸保持性能(灵敏度和分辨率)。HPIMS 的分辨率与 HPLC 一样好，但速度要快得多。离子迁移谱仪历来缺乏许多分析实验室常规分析所需的性能规格。凭借大于 70 的分辨率和低至 ppb (ng/mL) 水平的灵敏度，HPIMS 将 IMS 的速度带到了分析科学家的手中。HPIMS 技术显着增强了需要时的检测能力。凭借 IMS 的稳健性和超越某些小型化质谱仪的性能，HPIMS 克服了 IMS 的传统局限性，并将其带到了分析的中心舞台。
通过电喷雾电离 (ESI) 方法，HPIMS 将其应用范围扩展到包括大的有机和生物分子。
AM：你能告诉我们更多关于 HPIMS 在临床诊断中的潜力吗?它与当前使用的技术相比如何?它可以提供什么优势?
连续波：在生命科学应用中，特别是对于人类样本，我们看到样本变得越来越复杂。无论您分析何种复杂样品，您都希望在数百万种其他分子中量化这些目标分子。离子淌度是一种无创且可靠的临床诊断解决方案，通过分析生物样本(如呼吸、口腔液、尿液和血液)中的挥发性和非挥发性代谢物和其他生物标志物。医疗诊断行业一直在呼吁采用无创、稳健、安全、快速、实时和低成本的方法来诊断不同的疾病。具体来说，他们需要在非专家也可以操作的高灵敏度和紧凑型仪器中提供这些功能。
通常，用户必须购买基于实验室的 HPLC-MS 进行临床诊断。除了高昂的成本外，实验室系统还需要训练有素的专业操作员。MC3100 HPIMS-MS 将环境压力高性能离子迁移技术与获得专利的智能真空系统相结合。它是一种集成的离子淌度质谱仪，与普通 HPLC 相比具有高离子淌度分辨率，并且质谱分辨率优于单位质量分辨率，占用空间小，将技术带到护理点，并交到需要最高性能的操作员手中。在最需要的地方进行高质量的化学检测。
AM：HPIMS 的采用对生物制药行业有何影响?
连续波：HPIMS 可直接用于分析非挥发性化合物和生物制剂，例如生物制造过程中的关键成分：有机酸、氨基酸、碳水化合物、蛋白质和肽等。这使得 HPIMS 可用于监测生物加工。例如，HPIMS 用于监测发酵过程。
HPLC-HPIMS 系统可在线用于生物加工。目前，这样的系统可以在几分钟内提供结果。这种测试只需要过滤、稀释并注入监测系统的微升样品。
AM：是什么让 HPIMS 非常适合在现场使用?
连续波：HPIMS 继承了可在恶劣环境中使用的 IMS 系统的稳健性和抗污染性。此外，HPIMS 使用新的电离方法开拓了样品范围，使其成为不仅用于化学品而且还用于生物制剂的强大现场执行器。与 MS 相比，它无需真空系统即可运行，从而减少了现场服务需求。与 HPLC 相比，它无需处理和处置有机溶剂。它是一个真正的“即插即用”独立的生命科学应用需求点系统。
AM：为什么离子迁移谱的强大功能对许多人来说仍然遥不可及?Excellims 如何增加可访问性?
连续波：IMS 过去用于特殊应用，即安全、法医实验室和军事应用。传统的 IMS 制造商有一个专注的市场，并且很难尝试扩展到他们的传统市场之外。将 IMS 应用于生命科学、医疗应用和其他新应用领域，需要传统 IMS 达到其他生命科学工具的水平。事实上，传统 IMS 缺乏性能限制了其在色谱和质谱提供各种解决方案的活跃应用市场中的接受度。Excellims 开发并商业化了高性能离子迁移谱仪 (HPIMS)，它的操作类似于传统的 IMS，但其性能可与 HPLC 相媲美，并且在某些情况下优于便携式 MS。我们还添加了电喷雾电离源。
