目录
- 执行摘要：2025年展望和主要发现
- 市场规模、增长预测和投资趋势（2025–2030）
- 自动化解决方案分析：技术和平台
- 样本准备自动化中的主要参与者和战略合作伙伴关系
- 监管环境与行业标准（例如，FDA，ISO）
- 与下游质谱工作流的整合
- 案例研究：制药、生物技术和临床应用
- 挑战：采纳障碍和工作流瓶颈
- 新兴机会：人工智能、机器人技术和云连接系统
- 未来路线图：2030年的预测和创新热点
- 来源与参考
执行摘要：2025年展望和主要发现
质谱（MS）样本准备的自动化在2025年正在经历快速转变，推动因素是对临床、制药、食品和环境实验室中高通量、可重现和无污染工作流程日益增长的需求。市场正经历先进机器人技术、软件集成和微型化的融合，显著提高了实验室的生产力和数据可靠性。
像赛默飞世尔科技、安捷伦科技和沃特斯公司等主要参与者正在加速完全自动化样本准备工作站的部署。值得注意的进展包括具有自动化复杂过程能力（如蛋白质沉淀、固相萃取和酶解）的集成液体处理机器人，减少了人工干预和变异性。在2025年，这些系统越来越多地配备实时监控和人工智能辅助错误检测，直接解决了该领域样本完整性和通量的持续挑战。
为应对大规模组学和生物制药项目的激增，自动化平台现在提供可扩展的模块化解决方案，可快速适应各种样本类型和体积。例如，领先的制造商正在标准化开放平台架构，实现与上游和下游分析仪器、实验室信息管理系统（LIMS）和数据分析管道的无缝连接。
行业数据表明，自动化MS样本准备系统的采用在北美和亚太地区正以两位数的年增长率加速，生物制药研究、临床诊断和食品安全检测的吸收速度最快。对数据可追溯性和监控链的监管审查的增强进一步激励了自动化，因为制造商实施了集成条形码跟踪和数字审计轨迹以确保合规。
展望未来，该领域预计将从更深入的微型化中受益，这将推动基于微流体的样本准备设备的出现，这些设备将最小化试剂消耗和废物。接下来的几年还将看到云控制平台、远程诊断和预测性维护功能的更深整合，旨在最大化仪器的正常运行时间和运营效率。
总之，到2025年，质谱样本准备的自动化特点是强劲的增长，创新加速以及在高影响分析领域的广泛采用。未来几年的展望将由系统的更高互操作性、更智能的自动化和更广泛的应用深度界定，使自动化样本准备成为现代分析工作流程的核心支柱。
市场规模、增长预测和投资趋势（2025–2030）
质谱样本准备自动化市场在2025到2030年间将迎来显著增长，这得益于制药、临床和环境实验室中高通量工作流程的日益普及。随着实验室努力提高可重现性、减少人工错误并满足严格的监管要求，自动化样本准备解决方案的需求日益上升。机器人技术、软件和针对质谱工作流程的耗材集成是塑造市场格局的关键因素。
主要仪器和自动化提供商继续投资于新平台和工作流程增强。赛默飞世尔科技和安捷伦科技已经扩展了其产品组合，推出了旨在简化蛋白质组学、代谢组学和临床诊断的自动化样本准备系统。同样，佩金厄默和布鲁克则优先考虑与各种样本类型和下游质谱技术兼容的模块化自动化解决方案。
最近几年，我们看到了液体处理机器人的应用、自动化的固相萃取（SPE）系统和结合样本准备与LC-MS分析的集成平台的部署。例如，Tecan集团和Hamilton公司报告了它们专为组学和临床实验室设计的机器人工作站需求的增加，重点是减少操作时间并提高通量。自动化还被扩展到样本跟踪、条码识别和数据管理，以满足数据完整性要求。
对2025–2030年的市场展望表明，复合年增长率（CAGR）将在高单位数到低双位数之间，得益于质谱仪器安装数量的上升和生物制药研发管线的扩展。投资趋势显示自动化专家与质谱制造商之间的战略伙伴关系，以及针对工作流程自动化初创公司的风险投资。例如，萨托瑞斯已投资于适合研究和监管环境的可扩展自动化平台。
展望未来，接下来的几年预计将进一步实现人工智能在方法优化、仪器与自动化之间的更深互操作性，以及引入紧凑型桌面自动化模块。随着监管机构越来越强调数据质量和标准化，自动化样本准备解决方案可能会成为寻求合规与竞争优势的实验室的必备工具。
自动化解决方案分析：技术和平台
质谱（MS）样本准备的领域正在快速转变，自动化技术在实验室工作流程中的重要性日益增强。在2025年，行业的关键参与者正在推动解决手动样本处理瓶颈的自动化解决方案，提高通量、可复现性和数据质量。
领先的制造商已经开发出能够与标准MS仪器集成的模块化机器人系统。例如，赛默飞世尔科技提供的自动化液体处理工作站设计上无缝连接其质谱仪，支持从蛋白质组学到代谢组学的工作流程。同样，安捷伦科技提供的自动化准备站能够实现高通量样本清理、衍生化和板点，减少人为错误并确保样本可追溯性。
2025年的技术进步包括微流控和基于卡匣的解决方案的采用。这些方法将样本处理微型化，实现更快的周转并减少试剂消耗。像佩金厄默这样的公司已将基于卡匣的萃取模块纳入其自动化套件，便于在复杂准备步骤中实现无人值守操作，如固相萃取（SPE）和蛋白质沉淀。
与实验室信息管理系统（LIMS）的集成是现代平台的另一标志。自动化样本准备系统现在常规与数字跟踪和调度工具接口，启用从样本接收到数据导出的端到端工作流程自动化。这种连接在监管环境中尤为关键，因为必须保持可追溯性和合规性。
一个显著的趋势是朝向开放、供应商中立的平台。许多制造商正在采用应用程序接口（API），以允许第三方集成，扩展平台的灵活性并确保投资的未来适应性。例如，贝克曼库尔特生命科学专注于开放自动化，通过提供API使得与多种MS仪器和软件工具的集成变得更加便利。
展望未来，接下来的几年可能会看到更多使用人工智能（AI）和机器学习算法，以实时优化样本准备参数。自动化提供商正在投资于预测性维护和过程优化功能，预计将进一步提高效率和数据完整性。随着采用的加速，实验室预计将受益于更好的可扩展性，更一致的结果以及解决越来越复杂的分析挑战的能力。
样本准备自动化中的主要参与者和战略合作伙伴关系
在2025年，质谱（MS）样本准备自动化的领域标志着传统仪器公司的强大影响、新兴技术进入者和日益增长的战略合作伙伴关系网络，这些合作旨在简化工作流程并提高可重现性。主要参与者如赛默飞世尔科技、安捷伦科技、沃特斯公司和岛津公司继续扩展其自动化产品组合，整合机器人技术、耗材和信息解决方案，以满足来自制药、临床和组学研究领域日益增长的需求。
近年来，这些行业领导者专注于模块化和端到端的自动化平台。赛默飞世尔科技加强了其KingFisher和Versette液体处理系统，通常集成第三方机器人手臂和软件，以支持大规模的蛋白质组学和生物制药应用。安捷伦科技的Bravo和AssayMAP平台现在与样本跟踪和LIMS解决方案具有增强的兼容性，这是高通量实验室的必需。沃特斯公司继续投资于自动化准备耗材和配件，以支持与其MS系统的无缝集成。同时，岛津公司为临床和环境测试提供专用的自动进样器和模块化自动化组件。
战略合作伙伴关系正在加速创新和采用。自动化提供商与MS供应商之间的协作——例如赛默飞世尔科技与机器人专家之间的联盟——产生了越来越用户友好、无人值守的解决方案。值得注意的是，安捷伦科技和沃特斯公司均已与耗材制造商宣布合作，共同开发预填充试剂盒和标准化协议，这对增强在受监管环境中的可重现性至关重要。
较小的技术公司和初创企业也在积极参与，通常专注于特定应用或微流体和芯片实验室样本准备等启用技术。它们与现有的MS供应商的合作使得新的功能能够快速集成到主流工作流程中，如与临床实验室和合同研究组织（CRO）的最新协议，以验证自动化协议。
展望未来，接下来的几年预计将进一步融合自动化、数字跟踪和人工智能在样本准备中的应用。主要参与者通过收购和合作伙伴战略来为应对上升的样本数量、劳动力短缺以及可追溯性和合规性需求所带来的挑战铺平道路。MS制造商、自动化专家和耗材提供商之间的持续合作可能会为该领域的创新和广泛采用设定步伐。
监管环境与行业标准（例如，FDA，ISO）
在2025年，质谱（MS）样本准备自动化的监管环境受到了对数据完整性、可重现性和质量保证的要求日益严格的影响，这影响着制药、临床和食品测试领域。美国食品和药物管理局（FDA）等监管机构以及国际标准化组织（ISO）等国际机构在制定监管自动化样本准备系统的标准和指导方针方面起着关键作用。
FDA强调了强大自动化的重要性，以最小化人为错误并增强分析工作流程中的可追溯性，特别是在当前的良好生产规范（cGMP）法规和21 CFR第11部分下，后者要求安全的电子记录和签名。自动化平台现在被设计为生成审计轨迹、实现电子数据捕获，并在合规过程中维持系统控制。这种监管聚焦已推动仪器制造商将合规的软件和硬件解决方案集成到其自动化样本准备产品中。例如，领先的自动化提供商如赛默飞世尔科技和安捷伦科技推出了特别设计用于满足FDA及全球监管要求的平台。
在国际层面，ISO标准——例如ISO/IEC 17025（实验室能力）和ISO 15189（医学实验室）——强调了在样本处理和准备中需要经过验证和可重现的自动化过程。自动化系统预计将支持方法验证、校准和文档要求，供应商提供预验证的协议和服务支持以简化合规工作。像佩金厄默和布鲁克的公司已经开始开发符合ISO要求的自动化解决方案，提供对实验室认证至关重要的可追溯性和文档功能。
行业联盟和标准组织在制定最佳实践方面也发挥了积极作用。国际自动化学会（ISA）和临床与实验室标准研究所（CLSI）等组织推动了一致的指导，倡导在自动化系统中实现互操作性和标准化接口，以确保数据质量的持续性并方便监管检查。
展望未来，监管演变的前景仍然充满活力，预计FDA指导方针和ISO标准将反映新兴的自动化技术，如基于人工智能的质量控制和基于云的数据管理。行业利益相关者积极与监管机构互动，以确保新的自动化平台继续满足不断变化的要求，从而促进一个稳健、合规的样本准备成为质谱工作流程未来的重要组成部分。
与下游质谱工作流的整合
自动化样本准备系统与下游质谱（MS）工作流程的整合标志着2025年分析实验室的重要演变。此整合旨在最大化通量、一致性和数据完整性，同时尽量减少人为干预和错误。这些技术的融合是由于对高通量组学研究、制药筛选和临床诊断的需求增加，样本数量和复杂性急剧上升。
一个关键的发展是广泛采用机器人液体处理器和模块化工作站，这些系统能无缝连接样本准备模块——如蛋白质消化、脱盐和富集——与MS自动进样器。像赛默飞世尔科技和安捷伦科技等公司推出的平台实现了端到端自动化，从原始样本接收直至进入LC-MS或MALDI-MS仪器。它们的解决方案包括不仅协调机器人动作，还实现数据传输和仪器调度的软件生态系统，确保在整个过程中保持监控链和样本可追溯性。
近年来还出现了针对特定工作流程的集成台式系统。例如，布鲁克提供的自动化样本准备模块可以直接连接到其MS仪器，优化蛋白质组学和代谢组学的工作流程。这些系统旨在减少交叉污染并在以前无法通过手动协议达到的规模上实现可重现性。
来自行业实施的数据表明，自动化集成可以将样本通量提高多达50%，并将处理错误率降低超过30%，特别是在临床测试和生物制药质量控制等受监管的环境中。数字跟踪每个样本和参数的能力也简化了良好实验室实践（GLP）和其他监管标准的合规性。
展望未来，趋势将朝着更紧密的集成发展，使用微流体样本准备设备和“闭环”系统，实时质量指标从MS反馈至准备模块，以进行自适应工作流优化。行业协作正专注于开放标准的设备通信，正如沃特斯公司和其他人的努力所示，以确保跨品牌和平台的互操作性，这是实现真正可扩展实验室自动化的必要步骤。
总之，当前和不久的未来的景观以强大、软件驱动和模块化的自动化解决方案为特征，弥合复杂样本准备与高性能质谱之间的差距。这些进展将进一步加速生命科学及其他领域的发现与常规分析。
案例研究：制药、生物技术和临床应用
在制药、生物技术和临床领域，自动化的质谱（MS）样本准备变得越来越重要，因其对通量、可重现性和监管合规性的高需求。在2025年，几项突出的案例研究凸显了自动化解决方案对现实科学工作流程的变革性影响。
在制药药物发现中，自动化MS样本准备平台使高通量筛选（HTS）得以扩展，使研究人员能够每天处理成千上万的样本，几乎不需要人工干预。例如，赛默飞世尔科技报告与顶级制药公司合作将自动化实施到生物分析实验室，从而加快了先导化合物的识别并确保数据质量的一致性。它们的系统集成了机器人液体处理、自动化固相萃取（SPE）和集成跟踪，减少了错误和操作人员的变异性。
生物技术公司也在利用自动化来简化蛋白质组学和代谢组学中的工作流程。安捷伦科技在生物技术环境中展示了其Bravo自动化液体处理平台的使用，自动化了蛋白质消化、肽清理和样本转移步骤，以便进行LC-MS/MS分析。这些工作流程支持高通量生物标志物发现，并实现实验室之间快速方法转移，这对于扩大研发管线至关重要。
在临床领域，自动化样本准备提高了诊断测试的可靠性和速度，特别是在临床毒理学、内分泌学或治疗药物监测中使用LC-MS/MS测定时。在与贝克曼库尔特生命科学合作的几家医院实验室中，已实施液体处理机器人，负责血清或血浆样本的准备，实现了周转时间的缩短，并符合严格监管标准的要求。
这些案例研究的当前数据显示，不仅通量显著提升——通常可提高5-10倍——而且样本准备错误和批次间变异性明显降低。自动化还促进了与实验室信息管理系统（LIMS）的无缝数据集成，这对于审计轨迹和监管文档是必不可少的。
展望未来，预计接下来的几年将看到人工智能（AI）驱动的调度、错误检测和自适应样本准备协议在自动化平台中的进一步融合。像佩金厄默这样的公司正在投资云连接的自动化系统，这些系统可以根据以往的运行自动优化，从而进一步提高制药、生物技术和临床实验室的可重现性和效率。
挑战：采纳障碍和工作流瓶颈
在质谱（MS）工作流程中自动化样本准备的采用在近年来加速，但截至2025年，仍然存在显著挑战阻碍其广泛实施。其中一个主要障碍是对先进自动化平台所需的高初始资本投资。虽然自动化可以降低长期劳动成本并增加通量，但组织——特别是较小的实验室和学术机构——往往面临预算限制，妨碍从手动或半自动系统的升级。
自动化样本准备与现有MS仪器和实验室信息管理系统（LIMS）的集成也呈现技术瓶颈。许多实验室使用来自不同制造商的异构仪器，这导致兼容性问题和复杂的自定义软件解决方案。这些集成挑战可能导致在部署期间延长的停机时间，并增加IT和技术人员的负担。
另一个持久的问题是方法标准化和灵活性。自动化系统通常针对特定样本类型或协议进行了优化，适应新的测定或复杂基质——例如生物液体或环境样本——可能需要大量的重新编程和验证。这种缺乏通用即插即用解决方案的状况往往减缓了新MS工作流程转化为常规实践的速度，特别是在快速发展的领域，例如蛋白质组学和临床诊断。
样本交叉污染和带负荷仍是关注的问题，即使在先进的液体处理机器人中也是如此。现代MS仪器的灵敏度意味着即使是微量的污染物也可能危害结果。尽管赛默飞世尔科技、安捷伦科技和沃特斯公司等供应商已经整合了诸如一次性吸头和自动清洗程序等功能，但仍然需要严格的验证和频繁的维护以确保数据的完整性。
培训和劳动力适应性也是另一道障碍。自动化平台通常要求在操作、编程和故障排除方面具备专业技能。目前，拥有分析化学和自动化专业知识的人才短缺，可能会延缓实施，特别是在劳动力开发滞后的地区。
展望未来，行业参与者正致力于通过开放源代码集成标准、模块化系统架构和基于云的工作流程管理来解决这些瓶颈。然而，截至2025年，采纳的速度仍然不均匀。制药、临床和大型参考实验室的早期采用者正在推动进展，而较小的实体仍在权衡成本与收益的关系。克服这些挑战对于在未来几年使高通量、可重现的MS样本准备实现普及至关重要。
新兴机会：人工智能、机器人技术和云连接系统
人工智能（AI）、机器人技术和云连接系统的融合正在显著推动质谱（MS）样本准备的自动化。在2025年，自动化平台越来越多地采用AI驱动的软件，以优化样本处理、减少错误和确保数据完整性，从而解决实验室工作流程中的持续瓶颈。这一整合对于实验室面临更高的通量需求和在复杂分析（如蛋白质组学、代谢组学和药物发现）中实现可重现性至关重要。
领先的仪器提供商在其自动化解决方案中嵌入机器学习算法，使得预测性维护、动态故障排除和自适应协议优化成为可能。例如，实时反馈系统可以根据样本粘度或板条件自动调整移液参数或试剂体积，减少人为干预。赛默飞世尔科技和安捷伦科技均展示了增强AI的机器人工作站，这些工作站提高了一致性并减少了样本准备错误，这是确保下游MS可靠性的重要因素。
机器人技术，特别是模块化和协作（协作机器人）手臂，现在广泛用于重复和精确的液体处理、固相萃取和样本分装。来自佩金厄默和安立杰的系统可以无缝重新配置以适应不同的协议，支持灵活的工作流和快速响应不断发展的分析需求。这些机器人结合视觉系统和传感器阵列，可以监测样本质量、跟踪条形码瓶，并在MS分析之前检测潜在污染。
面向MS的云连接样本准备系统也在上升，促进远程监控、数据共享和多地点工作流的统一。实验室可以现在部署集中方法更新、远程故障排除自动化瓶颈，并利用汇总的性能数据来指导持续改进。岛津公司和布鲁克公司均在其自动化套件中实施了云连接，支持跨全球实验室网络的安全数据传输和系统诊断。
展望未来，这些技术进步预计将进一步民主化高通量MS，通过可扩展和用户友好的平台降低小型实验室的准入障碍。在未来几年，我们还可能看到样本准备机器人与MS仪器之间的互操作性增强、更加稳定的AI驱动错误修正和扩展基于云的自动化管理。这一数字转型不仅承诺提高效率和可重现性，还为将MS工作流程整合到更广泛的数字实验室生态系统奠定了基础。
未来路线图：2030年的预测和创新热点
从2025年起，到2030年，质谱（MS）样本准备自动化将迎来变革，行业和研究动能集中在几个创新热点。当实验室面临增大通量、可重现性和数据质量的压力时，样本准备的自动化——历史上的瓶颈——已成为技术开发的焦点。几项趋势和预测正在塑造这一领域的未来路线图。
首先，集成和互操作性预计将加速。仪器制造商正在投资于无缝工作流程，将自动化样本处理、准备和直接MS分析统一在一起。这一趋势的典范便是专为特定样本类型（如蛋白质组学、代谢组学、环境或临床诊断）量身定制的机器人平台，使端到端自动化成为可能。像赛默飞世尔科技、安捷伦科技和布鲁克正在开发以模块化平台集成液体处理机器人、先进样本清理和直接连接MS仪器。
其次，基于AI的优化和错误减少很可能会成为主流。自动化样本准备系统正在配备能够实时调整协议、标记异常并确保合规的软件——这对于受监管环境而言是一个重要考虑因素。利用机器学习来优化萃取、纯化和转移步骤的使用预计将最小化人为错误和变异性，这是在佩金厄默和岛津公司等主要参与者的新版本中看到的趋势。
微型化和微流体技术也预计将成为创新热点。微流体设备能够处理纳升级别的样本，不仅将提高通量，也能降低试剂成本，还支持更加可持续的实验室操作。像沃特斯公司这样的公司正在探索微流体样本准备卡匣的内部开发和合作伙伴关系，目标是临床和即用式MS工作流。
与实验室信息管理系统（LIMS）和工作流程模拟的数字孪生技术之间的互操作性也在增势上升。与LIMS的集成将确保可追溯性和监管合规，而数字孪生将使实验室能在实施之前虚拟模拟和优化准备协议。主要供应商正在投资云平台，作为更广泛数字化转型的一部分。
展望2030年，样本准备自动化领域很可能会进一步与高通量组学、环境监测和临床诊断融合。每天处理成千上万的样本并保持最小的人工干预将是下一代实验室的必需。自动化提供商预计将专注于灵活性，允许快速重新配置以适应新测定和应用，受益于硬件的模块化和先进软件。因此，未来五年预计将见证强劲的创新，使自动化样本准备成为先进质谱工作流程的基石。
来源与参考
