متعددة الوظائف أداة التحليل البيولوجي هو نوع واحد من أداة متعددة الوظائف التي تدمج العديد من التقنيات التحليلية . الهدف الأساسي هو حل القيود المفروضة على تقنية واحدة في تحليل النظم البيولوجية المعقدة ، وتوفير بيانات أكثر شمولا لدعم البحوث في علوم الحياة ، تشخيص الأمراض ، وتطوير العقاقير ، وهلم جرا . وفيما يلي وصف مفصل من مكونات ومبادئ العمل .

مكونات

1 . أخذ العينات ونظام المعالجة

- وحدة تغذية تلقائية : مجهزة ذراع ميكانيكية عالية الدقة وعينة القرص ، ودعم التحميل الآلي للعينات السائلة والصلبة والمتقلبة ، ومتوافقة مع حاويات عينة متعددة الأشكال ( مثل لوحات microporous ، أنابيب الطرد المركزي ، الخ . )

- وحدة المعالجة : يدمج وظائف التدفئة ، التذبذب ، الطرد المركزي ، وما إلى ذلك ، يمكن إكمال خطوات المعالجة مثل انقسام الخلايا ، واستخراج البروتين ، وتنقية الحمض النووي ، وما إلى ذلك بعض النماذج مجهزة أيضا على الخط أو تمييع derivatization وظيفة .

- نظام توزيع العينة : من خلال مضخة تمعجية عالية الدقة أو مضخة حقن لتحقيق microupgrade حقن دقيقة ، وتجنب التلوث الصليب .

2 - نظم الفصل والإثراء

- وحدة فصل متعدد الوسائط :

- وحدة الفصل الكروماتوغرافي : تتألف من نظام كروماتوجرافيا سائلة ( HPLC ) أو كروماتوجرافيا غازية ( GC ) أو الشعرية الكهربائي ( CE ) يتم اختياره وفقا لخصائص المادة المستهدفة من أجل عكس المرحلة أو التبادل الأيوني أو هلام تخلل العمود الكروماتوجرافى .

- جهاز فصل الحقل الكهربائي : يستخدم لفصل الجسيمات المشحونة مثل الأحماض النووية والبروتينات ، ويدعم تقنية الاستشراب الكهربي أو الاستشراب الكهربي ثنائي الأبعاد .

- الصلبة مرحلة الاستخراج ( SPE ) العمود : يستخدم لإثراء انتقائي من الكائنات في العينة ، وتحسين حساسية الكشف .

- برك التدفق المصغرة : استخدام تكنولوجيا النانو أو ميكروفلويديك لتحقيق السيطرة على نظام رد الفعل دون مستوى ميكرولتر .

3 - نظام الكشف المتعدد الوسائط

- وحدة التفتيش البصرية :

- أجهزة الكشف عن مضان / فسفورية : تستخدم لتحديد كميات ضئيلة من الحمض النووي والبروتينات والأيضات الجزيئية الصغيرة ، مع حساسية تصل إلى مستوى جزيء واحد .

- مطياف رامان : التعرف على بنية المادة من خلال بصمات الأصابع الاهتزاز الجزيئي ، ومناسبة للكشف غير تدميري دون الحاجة إلى وضع علامات .

- سطح مأكل صدى ( SPR ) الاستشعار : في الوقت الحقيقي رصد التفاعلات بين الجزيئات البيولوجية ( مثل مستضد الضد ملزمة ) .

- وحدة قياس الطيف الكتلي :

- مصفوفة الامتزاز بمساعدة الليزر التأين مطياف زمن الطيران ( maldi-tof MS ) : تحليل البروتيوميات .

- المتقارنة بالحث البلازما مطياف الكتلة ( ICP - MS ) : الكشف عن العناصر المعدنية والبروتينات المعدنية المعقدة .

- مجموعة أجهزة الاستشعار الكهروكيميائية : الكشف عن تركيز المنحل بالكهرباء عن طريق تغيير الأكسدة الحالية ، ومناسبة لسرعة رصد نسبة السكر في الدم أو الأيونات .

4 - واجهة تقنية مشتركة

- اللوني - مطياف الكتلة ( LC - MS ) واجهة : على الخط تحليل الطيف الكتلي لعزل المكونات التي تم الحصول عليها باستخدام مصدر التأين بالإرذاذ الإلكتروني ( ESI ) أو الضغط الجوي الكيميائية أيون المصدر ( APCI ) .

- نظام تعاوني لقياس الطيف الكتلي : جمع الإشارات الضوئية وبيانات قياس الطيف الكتلي في وقت واحد من خلال اقتران الألياف البصرية ، وتحسين دقة تحديد المركبات .

- دمج البيانات المتعددة الأبعاد منصة : دمج البيانات الأصلية من مختلف وحدات الكشف ، وذلك باستخدام خوارزمية لتعويض الإشارات والضوضاء الترشيح .

5 - التحكم الذكي ونظام تحليل البيانات

- تعمل باللمس الطرفية : دعم البرمجة الرسومية مسبقا تدفق التجريبية ، يمكن للمستخدم تحديد تسلسل الكشف عن تركيبة مع المعلمات .

- برامج مساعدة الذكاء الاصطناعي :

- التكيف خوارزمية التحسين : ضبط تلقائيا فصل التدرج أو حساسية الكشف وفقا لنموذج الاستجابة .

- قاعدة بيانات تعلم الآلة : مقارنة البيانات التاريخية لتحقيق الفرز السريع والتنبؤ المجهول .

- إدارة البيانات السحابية : دعم تحميل البيانات التجريبية في الوقت الحقيقي إلى نظام إدارة المعلومات المختبرية ( المسلمين ) ، وتوليد تقارير مطابقة للمواصفات GLP .

ثانياً - مبدأ العمل

1 - تجهيز العينات وأخذ العينات المرحلة

- بعد المعالجة التلقائية للعينات الأصلية ، يتم حقن وحدات الفصل بدقة بواسطة نظام أخذ العينات . على سبيل المثال ، عينات من مصل الدم إزالة البروتينات الغنية من خلال جمعية مهندسي البترول العمود ، والأيضات المستهدفة هي المخصب ثم يدخل السائل الكروماتوغرافي النظام .

2 - الأبعاد وفصل إشارة شراء

- الفصل المكاني : يفصل العمود الكروماتوجرافى المخاليط حسب الفروق القطبية ، مثل عمود عكس المرحلة C18 الذي يميز الفيتامينات الذائبة للدهون عن الأيضات الذائبة بالماء .

- الكشف عن حل الوقت : يلتقط الكاشف الفلوري إشارة الإثارة في أطوال موجية محددة ، في حين أن مطياف الكتلة يقيس نسبة الكتلة الأيونية إلى الشحنة من خلال فرق التوقيت في الرحلة .

- التحليل المتوازي : نفس العينة تتدفق من خلال مختلف أجهزة الكشف ( مثل امتصاص الأشعة فوق البنفسجية أطياف رامان ) للحصول على تركيز وهيكل المعلومات في وقت واحد .

3 - استخدام البيانات والتحليل التكميلي

- التنسيق النوعي والكمي : يوفر مطياف الكتلة معلومات دقيقة عن الوزن الجزيئي ، ويكمل التحليل الطيفي خصائص المجموعات الوظيفية ، ويستدل بصورة مشتركة على التركيب الكيميائي للمواد غير المعروفة .

- تمديد المدى الديناميكي : مزيج من حساسية عالية للكشف عن مضان ( الحد الأدنى من الغرام / مل ) مع مجموعة واسعة من الخطية الكهروكيميائية الكشف ( تصل إلى مول / لتر ) لتغطية متطلبات عالية جدا تتبع تركيز التحليل .

- القضاء على التدخل : في الوقت الحقيقي رصد امتصاص غير محددة من خلال أجهزة الاستشعار SPR ، وتصحيح الخطأ في حساب منطقة الذروة الكروماتوغرافي .

4 . ذكي التغذية المرتدة الناتج

- النظام تلقائيا يحسن المعلمات التجريبية التالية على أساس نتائج الاختبار ، على سبيل المثال ، عن طريق ضبط مصدر الجهد مطياف الكتلة ايون لتعزيز استجابة إشارة انخفاض وفرة الببتيد .

- البيانات النهائية التي تم الحصول عليها من خلال دمج عدة خوارزميات ( مثل محكمة التحكيم الدائمة ، الثابتة والمتنقلة ، الثابتة والمتنقلة ) لدعم التعبير التفاضلية وتحليل العلامات البيولوجية الفرز .

ثالثاً - المزايا التقنية وتطبيق السيناريوهات

هذا الصك يكسر حدود التقليدية تحليل واحد من خلال الجمع بين وحدات التكنولوجيا :

- التوافق المتعدد : يمكن إجراء الاختبارات في وقت واحد metabonomics ، البروتيوميات ، ميتالوبروتيناسيس للكشف عن التغيرات في الشبكة الجزيئية في آلية المرض .

- تدفق عالية جدا : يمكن إجراء تحليل مواز لمئات من العينات كل ساعة ، ومناسبة للاختبارات السريرية وفحص المخدرات مع ارتفاع تدفق الطلب .

- الكشف عن كميات ضئيلة : انخفاض استهلاك العينة في تحليل واحد إلى مستوى النانومتر ، وزيادة كبيرة في استخدام العينات البيولوجية الثمينة .