我国四代单细胞成像质谱仪重塑生物检测技术格局

2025 年 12 月 1 日，第十三届全国环境化学大会仪器设备研制专题分会场传来重磅消息。深圳先进光源研究殷志斌副研究员团队自主研发的四代单细胞成像质谱仪器正式发布。该仪器以 250nm 空间分辨率与亚 amol 级（10⁻¹⁸mol）绝对检出限的核心指标，破解了全 球生物检测仪器领域 “高分辨率与高灵敏度互斥” 的技术悖论，标志着我国在单细胞分析高端仪器领域实现从 “技术跟跑” 到 “标准引领” 的关键跨越，为生命科学研究、精准医疗产业化提供了核心技术支撑。

技术攻坚：激光离子源突破三重行业瓶颈

在高端质谱仪器领域，“分辨率 - 灵敏度 - 样品兼容性” 的三角制约长期困扰行业发展。传统单细胞成像质谱仪要么以牺牲灵敏度为代价换取微米级分辨率，要么因离子源技术局限导致样品活性受损，难以满足生物检测的精细化需求。殷志斌团队基于近十年近场解吸成像技术积累，构建了全新技术体系：

其一，离子源创新采用真空紫外 - 极紫外波段激光，该波段激光具备纳米级聚焦特性（最小聚焦光斑直径≤200nm），同时通过冷冻样品内源水分子的光吸收增强 效应，使离子化效率提升 3 个数量级，直接突破分辨率与灵敏度的制约关系，实现 250nm 分辨率下亚 amol 级检测，较国际同类产品灵敏度提升 5-10 倍。

其二，样品处理技术首创 “低温无损离子化” 方案，通过 - 80℃冷冻处理保留细胞内生物分子的天然构象，避免传统热离子源导致的样品降解问题，实现 “高灵敏度检测与样品完整性保护” 的双重目标，解决了活体生物样品检测的核心痛点。

其三，系统集成优化采用自主设计的紧凑型离子传输通道与高场强质谱分析器，仪器体积较国际同类产品缩减 40%，核心部件国产化率达 92%，打破了国外在激光离子源、高分辨质谱分析器等关键部件的技术垄断。目前，该技术已获 9 项国家发明专利，相关核心原理发表于《J. Am. Chem. Soc.》等国际顶级期刊，技术指标通过中国计量科学研究院第三方验证。

产业赋能：三大应用场景重构生物检测生态

作为生物检测领域的 “微观探测利器”，该仪器的技术突破将直接推动三大应用场景的产业化升级：

在精准医疗领域，仪器可实现药物分子在单细胞内的动态追踪与定量分析，例如在肿瘤靶向药研发中，能精准定位药物在癌细胞内的分布浓度、代谢路径，为药物剂量优化、耐药性机制研究提供直接数据，使临床试验周期缩短 30% 以上。某三甲医院肿瘤中心负责人表示，该技术可解决靶向药 “有效率低、个体差异大” 的行业痛点，为个体化治疗方案制定提供客观依据。

在基础研究领域，其 250nm 分辨率可清晰呈现亚细胞结构（如线粒体、内质网）内代谢物、蛋白质的分布差异，为细胞分化、衰老、病变机制研究提供微观视角。此前，团队已通过该仪器捕捉到干细胞分化过程中代谢物浓度梯度变化，相关数据为再生医学研究提供了全新理论支撑。

在疾病筛查领域，针对癌症、糖尿病等疾病早期的细胞内生物标志物微量异常，仪器可实现超灵敏检测，检测时间较传统方法缩短至 1 小时内，检出率提升 40%，为疾病早诊早治提供了技术可能。

行业影响：国产化仪器引领国际技术标准

长期以来，全 球单细胞成像质谱仪市场被欧美品牌垄断，国内科研机构与医疗机构依赖进口产品，设备采购成本高达数千万元，且核心技术受限于国际专利壁垒。殷志斌团队研发的四代仪器，不仅在核心指标上超越国际同类产品，更构建了自主知识产权体系：

据深圳先进光源研究院科技成果转化中心透露，该仪器已完成中试量产，单机售价较进口产品降低 60%，目前已与 3 家顶尖科研机构、2 家三甲医院达成合作意向，首批样机将于 2026 年第一季度交付使用。同时，团队正联合中国仪器仪表学会制定《单细胞成像质谱仪技术标准》，有望成为该领域的首 个国家标准。

中国科学院院士、质谱仪器专家李海洋评价指出：“该仪器的研发成功，填补了我国在高分辨率单细胞质谱领域的空白，其核心技术指标达到国际领先水平，不仅降低了高端生物检测仪器的使用门槛，更推动我国在相关领域的技术标准制定权，对提升我国高端装备制造业的国际竞争力具有重要意义。”