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全自動AI微型質譜系統：精神科用藥監測迎來精準便攜新方案
2025年06月18日 13:59:59
來源：化工儀器網 作者：宋池 點擊量：356
中山大學團隊在《Advanced Science》發表研究成果，開發出全自動集成式微型血液處理與質譜分析系統（imBPMS），為臨床提供高效、精準、便攜的床旁治療藥物監測新方案。
近日，中山大學生物醫學工程學院團隊聯合中山大學附屬第七醫院藥學部團隊研發的全自動集成式微型血液處理與質譜分析系統(imBPMS)，在國際頂級期刊《Advanced Science》發表研究成果。該系統首次實現精神類藥物血藥濃度監測的全流程自動化、智能化與微型化，為精準用藥提供了高效可靠的技術支撐。
在推進精準醫療的過程中，對生物流體中的小分子生物標志物進行高效檢測至關重要，但傳統的檢測方法往往面臨著復雜性、便攜性以及通量等多方面的挑戰。而精神類藥物的血藥濃度監測對于指導臨床用藥、提高治療效果具有關鍵作用，現有的監測手段卻存在一定的局限性。因此，該研究團隊致力于開發一種能夠滿足臨床需求的新型監測系統，以克服現有方法的不足。
imBPMS系統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譜分析與深度學習U-Net峰面積識別算法深度集成，構建了從血清進樣到定量結果的全流程自動化閉環操作。該系統基于團隊前期聯合清華大學深圳國際研究生院及至秦儀器研發的小型便攜式質譜儀，采用模塊化設計的磁固相萃取前處理裝置可在25分鐘內高效提取血清樣本中的目標藥物，提取效率達60%-120%，同時顯著減少有機試劑使用。創新的亞真空自吸式電噴霧離子源實現自動化采樣與高效離子化，結合單離子阱質譜技術，使系統在30分鐘內即可完成8個濃度梯度標準曲線的自動構建。
研究最大亮點在于引入深度學習U-Net算法與雙目標離子并行串聯質譜技術。通過對4種精神類藥物及其內標共273份樣本、189,600個數據點進行測試，該算法實現98.32%的譜峰識別準確率，預測峰面積與人工測量偏差僅為0.196%。系統建立的臨床有效濃度標準曲線線性優異(R²>0.99)，重復性實驗中4種藥物平均準確度偏差僅3.5%，精密度相對標準偏差均低于10%。在35份臨床患者血清樣本對比實驗中，該系統檢測結果與傳統LC-MS/MS方法高度一致，關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-微型化質譜硬件-AI驅動數據分析"的高通量臨床檢測新方法。imBPMS系統不僅為精神科個性化用藥提供強大工具，更在臨床前藥物篩查及重大疾病標志物快檢領域展現出廣闊前景。
素材來源：分析人
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