人们会生病,如果生病就会吃药。但事实上,很多人对药物的了解仍然很浅薄。例如,很多人都知道中医可以治愈疾病,但很少有人能说出中医中的哪些成分有助于挽救生命。打开毒品的“黑匣子”,它与现代科学仪器密不可分。质谱仪器便成了是监测药物的“眼睛”。
什么是质谱仪器?
顾名思义,质谱仪器是一种用于测量“质量”的仪器。
那么,它的衡量标准是什么?
事实上,质谱仪就像一个体重秤。如果一个人想要知道他的体重,他可以直接站在秤上并获得他所接受的重力。这实际上是利用地球的万有引力,一个50公斤的人将受到490牛顿的引力,因此质量可以通过重力的大小来转换。
质谱仪测量分子或原子的质量。但是分子和原子生活在微观世界中。分子和原子的质量非常小。原子的质量仅为10至27千克。人类无法测量原子引力的大小。因此,不可能通过像人体重量那样的重力来测量原子或分子的质量。必须使用电磁场,这是质谱仪的起源。
可以测量分子和原子质量的科学仪器是质谱仪。
为什么你可以通过测量分子和原子的质量来分析药物?
因为药物也是由分子和原子组成,不同的药物有不同的分子和原子。不同的分子和原子具有不同的品质。这就像不同的人有不同的指纹。我们可以使用质量来确定原子和分子是什么,就像我们可以通过指纹区分不同的人一样。
最典型的质谱仪是四极质谱仪,它由离子源、四极质量分析仪和离子检测器组成。离子源用于电离在高真空条件下检测的样品分子。——是为分子或原子充电。这些带电离子在加速电场的作用下进入四极质量分析器。四极杆质量分析器由四个圆形金属杆组成,这些金属杆装有RF电压以在空间区域中产生时变电场。该电场中的离子运动方程满足数学Matthew方程,因此可以实现质量分析。在质量分析器中通过质荷比m / z分离不同质量的离子。分离的离子进入离子检测器并由计算机处理以输出到质谱中。
通过质谱,您可以推断出每种药物的成分。
药物研究背后的质谱仪器
中医是中华民族的中医,也是中华民族的悠久文化。由于当时没有质谱仪,古代中医依靠“神农尝草”的方法进行研究和开发。许多中药直接以草根或树皮为原料,有些中药使用痰或痰等药物。这些中药含有有效治疗疾病的成分。然而,从分子生物学的角度来看,中医与西医不同。中医不是一种简单的化学或生物医学。中药有很多分子。可能有数百万种不同的分子。作为一种药物,它的有效成分。与无效成分共存,甚至一些成分都有毒副作用。因此,有必要科学地阐明中药发挥药效作用的物质基础和作用机制,以揭示中药的科学内涵,这也是促进中药现代化的唯一途径。创新医学研究。
要做到这一点,我们必须依靠现代科学仪器,这是一种非常复杂的科学仪器。
对于传统中药,有必要依靠质谱法完成多组分甚至全组分分析,以找出其药用成分。
过去,液相色谱仪器一般用于中药分析,但近年来,液相色谱和质谱仪器一起用于完成中药分析。液相色谱和质谱之间的最大区别在于检测器之间的差异。液相色谱法经UV-UV检测更多,不具备不能被紫外线吸收的中药分子成分的检测功能。 LC / MS系统中的质谱仪可以定性分析中药化合物的所有分子,以检测中药中的所有分子。
除了中药研究外,质谱还对西医研究也有很大帮助。
例如,有一种叫做顺铂的抗癌药物,它是一种广谱抗癌药物,对许多癌症具有治疗作用,因此具有非常广阔的市场。作为化学小分子药物,顺铂可作用于癌细胞中的DNA并抑制癌细胞增殖。
那么,我们如何研究顺铂在人体内的代谢过程呢?事实上,作为化学小分子,顺铂分子含有铂。铂是一种金属,允许研究人员使用质谱法测量血液或人体组织中铂的分布,以观察其在人体内的新陈代谢。这是基本的药代动力学研究。这可以帮助我们更好地了解药物在人体中的作用。
为了检测诸如铂的金属元素,通常需要电感耦合等离子体质谱仪。
中国的质谱企业
质谱法对药物研究至关重要,目前的行业情况如何?
美国PE公司、安捷伦和Thermo Electric以生产各种类型的质谱仪器而闻名。日本的Shimadzu公司也生产质谱仪器。这些外源质谱仪也出现在中国的大型和小型制药厂和实验室中。这些进口的质谱仪非常昂贵,需要数百万元购买。近年来,中国购买国外科学仪器设备的年费用已超过400亿元。
因此,在尖端科学仪器领域,实际上是国际巨头持有中国市场。这就像一个芯片,它可能成为中国“卡颈”的领域。
作为一个发展中的新兴国家,中国一直重视科技核心竞争力的培育。科学仪器实际上是科学研究的基础。它不仅在药物研究中发挥着重要作用,而且在整个科学研究领域也发挥着重要作用。因为科学研究本质上是一门实验学科,而实验必须依赖于仪器。因此,近年来,国家实施了“特殊科学仪器开发专项”,积极支持当地企业开发高端科学仪器。质谱仪也是国家支持的重要区域。 2011年,科技部支持14个质谱相关项目,专项资金投入和企业支持总额达8亿元。
目前,在中国的质谱仪领域,许多国内仪器制造商已经出现。这些制造商为取得进步做出了巨大努力,并开始与国际一流制造商竞争。
中国的商业质谱仪制造商2006年左右有北京东西分析仪器和北京通用仪器等。后来有杭州浓缩和江苏天瑞等仪器公司——这两家公司在A股市场上市。
这些公司生产的质谱仪器已开始进入市场。
具体而言,2006年,北京东西分析仪器有限公司推出了商用GC-MS 3100色谱 - 质谱仪。 2009年,北京通用分析仪器有限公司推出了M6单四极杆质谱仪。随后,广州和信分析仪器有限公司推出了HXTOF50、 SPAMS05系列质谱仪器。目前,广州和信质谱仪的年销售额已突破1亿元,在国外质谱仪环境中具有十分重要的价值。
这些企业的崛起表明,中国已经走上了自主研发的道路,并通过单次购买质谱进行了商业化质谱分析。对于中国人做自己的质谱仪,清华大学化学系张新荣教授评论说:“事实上,我们每个人都有一个强烈的民族梦想。质谱人们也有强烈的民族梦想发扬群众过去,国际经济条件是主题条件的局限性等等。但是现在,随着国家的快速发展,我们有机会实现我们的理想。当然,我们应该没有努力开发新的质谱仪。质谱仪的发展必须给予足够的重视,我们不能永远受制于国外仪器技术。
因此,在当今时代,新药的开发离不开质谱仪器,中国应加大对该领域的研发投入。在中国和美国之间反复贸易摩擦的背景下,质谱仪器不可能成为限制中国崛起的武器,就像芯片一样。中国应该做好准备和准备。