质谱(MS)在过去一个世纪中取得的技术进步使科学家能够在生命、化学和材料科学中进行研究应用

具有挑战性的科学问题创造了对新型高性能仪器的需求,帮助科学家推动研究。MS技术的快速交付需要多学科团队使用最先进的工具和制造工艺开发和部署仪器。为了将突破性的MS技术交付给领先的研究人员,在产品开发过程中发生了大量的问题解决-通过与外部合作者和科学家密切合作找到最佳解决方案。

实验室的形象

资料来源:©Waters Corporation

制造未来的技术

加速产品交付的现代方法是组建老虎团队——相对较小且高度集中的专门团队。这已经被沃特斯位于英国柴郡威尔姆斯洛的MS总部的先进质谱小组(AMST)所接受。结果是一个具有很强的一致性和快速决策能力的有凝聚力的团队。

克服挑战,实现技术创新

连接离子迁移谱(IMS)与MS允许离子的大小,形状,电荷和分离m / z.这使得分离能够与液相液相色谱法获得的分离以及使用ms在气相中获得的分离高度互补。AMST团队的成立是为了加速这种高度差异化技术的开发和引进。

AMST团队试图将革命性的循环离子迁移分离与现代最先进的飞行时间质谱结合起来。通过克服传统离子迁移的限制,循环设备旨在提供可扩展的、高分辨率的离子迁移分离,并引入离子迁移/离子迁移和IMS的能力n实验。这将使研究人员能够释放科学发现的潜力,实现前沿研究,将新知识和创新直接转化为实践。

对原型机初始数据的反馈很快凸显了该技术的潜力

许多科学家都为离子迁移质谱的发展做出了贡献,但沃特斯的研究科学家凯文·贾尔斯(Kevin Giles)引领了这项技术的商业化一种循环路径长度,其中迁移率分辨率随着离子通过装置的每一次通过而增加。客户和会议代表对原型机初始数据的反馈迅速突显了该技术的潜力。商业化需要解决复杂的问题,而团队只有18个月的时间来完成。

开发了循环IMS仪器

手工制作原始的循环装置在技术上具有挑战性,而且耗时。沃特斯的首席制造工程师巴拉特·钱德(Bharat Chande)建议在四个象限中建造后续设备,这简化了问题,并导致了我们今天使用的制造过程。我们必须考虑如何处理循环装置的一个基本特征——如何让离子进入正交循环阵列。

由于循环IMS器件使迁移率分辨率随着离子多次通过器件而提高,因此存在于电喷雾离子束中的入射离子需要以正交方式进入器件。迁移分离和离子喷射必须在离子传输或迁移率分辨率方面不作重大妥协的情况下实现。

循环电极

资料来源:©Waters Corporation

一窥循环IMS内部

为了克服这一挑战,该团队开发了一种多功能电极阵列,并将其整合到设备中。这使得离子可以在循环离子迁移区域内和外移动(向前和反向),以及作为循环阵列的活动部分在设备周围移动。这意味着使用该设备的科学家可以对阵列中的离子进行独特的控制,并可以有效地“放大”特定的迁移范围,通过多次实验成功分离离子,从而显著提高分辨率。

早期的合作建立了一种实验设计,在这种设计中,离子可以在重新注入设备的过程中储存和碎片化,这将推动研究。添加了额外的阵列前和阵列后存储,这意味着离子可以使用多功能阵列选择性地从循环设备中弹出,存储,然后发送回设备。这种创新产生了一种全新的实验类型,即IMSn这是该仪器最有效的实验之一。

产品开发洞察力

钱德说:“这些发现是一种巨大的满足感。”钱德对这个项目非常投入,他甚至把自己的餐厅改成了工作间,这样他就可以在家里继续研究。他补充说:“看到客户使用这个仪器对我来说是最大的亮点,从头到尾参与这个项目也让我很满意。”

到达终点并回顾所取得的成就是非常令人满意的

沃特斯的首席科学家达伦·休伊特

首席科学家达伦·休伊特说,沃特斯的团队成员“在一起,这使得与团队成员交谈更容易,更有动力”。“到达终点并回顾所取得的成就是非常令人满意的。他补充道,要知道你们已经完成了团队的目标。

每天解决问题都能带来伟大的创新

开发一个革命性的想法需要巨大的团队努力。大多数使用这种设备的科学家只能看到最终产品,但将像循环IMS这样的产品推向市场的幕后工作令人震惊。从通过协作方法确定客户需求到展示下一代仪器,我们能够在最严格的时间框架内提供创造性的解决方案。