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全自動AI微型質(zhì)譜系統(tǒng)：精神科用藥監(jiān)測迎來精準(zhǔn)便攜新方案
2025年06月18日 13:59:59
來源：化工儀器網(wǎng) 作者：宋池 點(diǎn)擊量：5098
中山大學(xué)團(tuán)隊在《Advanced Science》發(fā)表研究成果，開發(fā)出全自動集成式微型血液處理與質(zhì)譜分析系統(tǒng)（imBPMS），為臨床提供高效、精準(zhǔn)、便攜的床旁治療藥物監(jiān)測新方案。
近日，中山大學(xué)生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)院團(tuán)隊聯(lián)合中山大學(xué)附屬第七醫(yī)院藥學(xué)部團(tuán)隊研發(fā)的全自動集成式微型血液處理與質(zhì)譜分析系統(tǒng)(imBPMS)，在國際頂級期刊《Advanced Science》發(fā)表研究成果。該系統(tǒng)首次實(shí)現(xiàn)精神類藥物血藥濃度監(jiān)測的全流程自動化、智能化與微型化，為精準(zhǔn)用藥提供了高效可靠的技術(shù)支撐。
在推進(jìn)精準(zhǔn)醫(yī)療的過程中，對生物流體中的小分子生物標(biāo)志物進(jìn)行高效檢測至關(guān)重要，但傳統(tǒng)的檢測方法往往面臨著復(fù)雜性、便攜性以及通量等多方面的挑戰(zhàn)。而精神類藥物的血藥濃度監(jiān)測對于指導(dǎo)臨床用藥、提高治療效果具有關(guān)鍵作用，現(xiàn)有的監(jiān)測手段卻存在一定的局限性。因此，該研究團(tuán)隊致力于開發(fā)一種能夠滿足臨床需求的新型監(jiān)測系統(tǒng)，以克服現(xiàn)有方法的不足。
imBPMS系統(tǒng)將自動化磁固相萃取、自吸式直接離子化噴霧、單離子阱并行串級質(zhì)譜分析與深度學(xué)習(xí)U-Net峰面積識別算法深度集成，構(gòu)建了從血清進(jìn)樣到定量結(jié)果的全流程自動化閉環(huán)操作。該系統(tǒng)基于團(tuán)隊前期聯(lián)合清華大學(xué)深圳國際研究生院及至秦儀器研發(fā)的小型便攜式質(zhì)譜儀，采用模塊化設(shè)計的磁固相萃取前處理裝置可在25分鐘內(nèi)高效提取血清樣本中的目標(biāo)藥物，提取效率達(dá)60%-120%，同時顯著減少有機(jī)試劑使用。創(chuàng)新的亞真空自吸式電噴霧離子源實(shí)現(xiàn)自動化采樣與高效離子化，結(jié)合單離子阱質(zhì)譜技術(shù)，使系統(tǒng)在30分鐘內(nèi)即可完成8個濃度梯度標(biāo)準(zhǔn)曲線的自動構(gòu)建。
研究最大亮點(diǎn)在于引入深度學(xué)習(xí)U-Net算法與雙目標(biāo)離子并行串聯(lián)質(zhì)譜技術(shù)。通過對4種精神類藥物及其內(nèi)標(biāo)共273份樣本、189,600個數(shù)據(jù)點(diǎn)進(jìn)行測試，該算法實(shí)現(xiàn)98.32%的譜峰識別準(zhǔn)確率，預(yù)測峰面積與人工測量偏差僅為0.196%。系統(tǒng)建立的臨床有效濃度標(biāo)準(zhǔn)曲線線性優(yōu)異(R²>0.99)，重復(fù)性實(shí)驗(yàn)中4種藥物平均準(zhǔn)確度偏差僅3.5%，精密度相對標(biāo)準(zhǔn)偏差均低于10%。在35份臨床患者血清樣本對比實(shí)驗(yàn)中，該系統(tǒng)檢測結(jié)果與傳統(tǒng)LC-MS/MS方法高度一致，關(guān)鍵藥物文拉法辛和去甲文拉法辛的檢測差異分別低至0.34 ng/mL和0.36 ng/mL。
這項研究成功建立"自動化樣本處理-微型化質(zhì)譜硬件-AI驅(qū)動數(shù)據(jù)分析"的高通量臨床檢測新方法。imBPMS系統(tǒng)不僅為精神科個性化用藥提供強(qiáng)大工具，更在臨床前藥物篩查及重大疾病標(biāo)志物快檢領(lǐng)域展現(xiàn)出廣闊前景。
素材來源：分析人
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