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全自动AI微型质谱系统：精神科用药监测迎来精准便携新方案
2025年06月18日 13:59:59
来源：化工仪器网 作者：宋池 点击量：6558
中山大学团队在《Advanced Science》发表研究成果，开发出全自动集成式微型血液处理与质谱分析系统（imBPMS），为临床提供高效、精准、便携的床旁治疗药物监测新方案。
近日，中山大学生物医学工程学院团队联合中山大学附属第七医院药学部团队研发的全自动集成式微型血液处理与质谱分析系统(imBPMS)，在国际顶级期刊《Advanced Science》发表研究成果。该系统首次实现精神类药物血药浓度监测的全流程自动化、智能化与微型化，为精准用药提供了高效可靠的技术支撑。
在推进精准医疗的过程中，对生物流体中的小分子生物标志物进行高效检测至关重要，但传统的检测方法往往面临着复杂性、便携性以及通量等多方面的挑战。而精神类药物的血药浓度监测对于指导临床用药、提高治疗效果具有关键作用，现有的监测手段却存在一定的局限性。因此，该研究团队致力于开发一种能够满足临床需求的新型监测系统，以克服现有方法的不足。
imBPMS系统将自动化磁固相萃取、自吸式直接离子化喷雾、单离子阱并行串级质谱分析与深度学习U-Net峰面积识别算法深度集成，构建了从血清进样到定量结果的全流程自动化闭环操作。该系统基于团队前期联合清华大学深圳国际研究生院及至秦仪器研发的小型便携式质谱仪，采用模块化设计的磁固相萃取前处理装置可在25分钟内高效提取血清样本中的目标药物，提取效率达60%-120%，同时显著减少有机试剂使用。创新的亚真空自吸式电喷雾离子源实现自动化采样与高效离子化，结合单离子阱质谱技术，使系统在30分钟内即可完成8个浓度梯度标准曲线的自动构建。
研究最大亮点在于引入深度学习U-Net算法与双目标离子并行串联质谱技术。通过对4种精神类药物及其内标共273份样本、189,600个数据点进行测试，该算法实现98.32%的谱峰识别准确率，预测峰面积与人工测量偏差仅为0.196%。系统建立的临床有效浓度标准曲线线性优异(R²>0.99)，重复性实验中4种药物平均准确度偏差仅3.5%，精密度相对标准偏差均低于10%。在35份临床患者血清样本对比实验中，该系统检测结果与传统LC-MS/MS方法高度一致，关键药物文拉法辛和去甲文拉法辛的检测差异分别低至0.34 ng/mL和0.36 ng/mL。
这项研究成功建立"自动化样本处理-微型化质谱硬件-AI驱动数据分析"的高通量临床检测新方法。imBPMS系统不仅为精神科个性化用药提供强大工具，更在临床前药物筛查及重大疾病标志物快检领域展现出广阔前景。
素材来源：分析人
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