O Combinador de Bioanálise Multifuncional é um instrumento composto que integra várias técnicas analíticas para a detecção multidimensional e de alto fluxo de amostras biológicas através de um design modular. Seu objetivo principal é resolver as limitações de uma única tecnologia na análise de sistemas biológicos complexos, fornecendo suporte de dados mais abrangente para pesquisas em ciências da vida, diagnóstico de doenças e desenvolvimento de medicamentos. A seguir são detalhadas tanto em termos de componentes quanto de princípios de funcionamento.

I. Componentes

1. Sistema de amostragem e pré-tratamento

- Módulo de amostragem automática: equipado com braço robótico de alta precisão e disco de amostragem, suporta a carga automática de amostras líquidas, sólidas e voláteis, compatível com recipientes de amostras de vários formatos (por exemplo, placas microporosas, centrífugas, etc.).

Unidade de pré-tratamento: funções integradas de aquecimento, oscilação e centrifugação podem completar as etapas de pré-tratamento de fissão celular, extração de proteínas e purificação de ácidos nucleicos, alguns modelos também estão equipados com funções de diluição ou derivação on-line.

- Sistema de distribuição de amostras: obtenha uma amostragem precisa de microatualização através de bombas periféricas de alta precisão ou bombas de injeção para evitar a poluição cruzada.

Sistemas de Separação e Enriquecimento

Módulo de Separação Multimodal:

- Unidade de separação cromatográfica: contém sistemas de cromatografia de fase líquida (HPLC), cromatografia de fase a gás (GC) ou eletroforese capilar (CE), selecionando colunas de cromatografia de fase inversa, de troca iónica ou de penetração de gel de acordo com as propriedades do objeto alvo.

- Dispositivo de separação de campo elétrico: usado para a separação de partículas carregadas como ácidos nucleicos, proteínas e outros, apoiando a eletróforese de campo de pulso ou tecnologia de eletróforese bidimensional.

- Coluna de extração de fase sólida (SPE): para enriquecimento seletivo de objetos alvo em amostras para melhorar a sensibilidade da detecção.

- Piscina de fluxo miniaturizada: uso de tecnologia de nano-fluído ou microfluído para alcançar o controle do sistema de reação no nível de sub-microelevação.

3. Sistema de detecção multimodal

Módulo de inspeção óptica:

Detectores de fluorescência/fosforescença: para quantificação de DNA, proteínas e metabólitos de pequenas moléculas, com sensibilidade a nível monomolecular.

Espectrómetro Raman: identifica a estrutura da matéria por meio de impressões digitais de vibração molecular, adequado para testes não destrutivos sem marcação.

Sensores de ressonância de plasma de superfície (SPR): monitoramento em tempo real de interações biomoléculares (por exemplo, ligações antígeno-anticorpo).

- Unidade de espectroscopia de massa:

- Desionização a laser assistida pela matriz - espectroscopia de massa do tempo de voo (MALDI-TOF MS): para análise proteômica.

Espectroscopia de massa de plasma acoplado por indução (ICP-MS): detecção de elementos metálicos e complexos de proteínas metálicas.

- Array de sensores eletroquímicos: Detecção de concentrações de eletrólitos através de mudanças na corrente de oxidação-redução, adequado para monitoramento rápido de açúcar no sangue ou iões.

4. Interfaces tecnológicas conjuntas

Interface cromatografia-espectroscopia de massa combinada (LC-MS): Análise de espectroscopia de massa on-line dos componentes de separação por meio de fontes elétricas de pulverização de íons (ESI) ou fontes químicas atmosféricas de íons (APCI).

Sistema de sinergia espectro-espectro de massa: captação sincronizada de sinais ópticos com dados espectroscópicos de massa através do acoplamento de fibra óptica para melhorar a precisão da identificação de compostos.

Plataforma de convergência de dados multidimensional: integra dados brutos de diferentes módulos de detecção, usando algoritmos para compensação de sinal e filtragem de ruído.

5. Controle inteligente e sistemas de análise de dados

- Terminal de operação táctil: suporta a programação gráfica do processo experimental predefinido, o usuário pode personalizar a sequência de detecção e a combinação de parâmetros.

Software auxiliar de inteligência artificial:

- Algoritmo de otimização adaptativa: ajusta automaticamente o gradiente de separação ou a sensibilidade de detecção de acordo com a resposta da amostra.

Biblioteca de aprendizado de máquina: Avaliação e previsão rápidas do desconhecido em comparação com dados históricos.

Gerenciamento de dados em nuvem: suporta o upload de dados experimentais em tempo real para o Sistema de Gestão de Informação de Laboratório (LIMS) e a geração de relatórios em conformidade com as especificações GLP.

II. Princípio de funcionamento

1. Processamento de amostras e fase de amostragem

- A amostra original é pré-processada por automatização e injetada com precisão no módulo de separação pelo sistema de amostragem. Por exemplo, as amostras de soro removem proteínas de alta abundância através da coluna SPE e os metabólitos alvo são enriquecidos para o sistema de cromatografia líquida.

2. Separação multidimensional e captação de sinal

Separação espacial: as colunas cromatográficas separam a mistura por diferença polar, como a coluna de fase inversa C18 que distingue as vitaminas solúveis em gordura dos metabólitos solúveis em água.

Detecção de resolução temporal: o detector fluorescente captura o sinal de excitação do marcador em comprimentos de onda específicos, enquanto o espectrómetro de massa determina a relação de carga de massa iônica através da diferença de tempo de voo.

- Análise paralela: a mesma amostra flui através de diferentes detectores (por exemplo, absorção UV e espectroscopia Raman) para obter informações de concentração e estrutura sincronizadas.

Comparação de dados e análise complementar

Sinergia qualitativa e quantitativa: espectroscopia de massa fornece informações precisas sobre o peso molecular, espectroscopia complementa as características dos grupos funcionais e deduzir conjuntamente estruturas químicas desconhecidas.

- Ampliação da faixa dinâmica: detecção de fluorescência de alta sensibilidade (nível de limite inferior de pg / mL) combinada com detecção eletroquímica de ampla faixa linear (até mol / L) para cobrir as necessidades de análise de ultra-traços até altas concentrações.

- Eliminação de interferência: monitoramento em tempo real da adsorção não específica através do sensor SPR para corrigir erros de cálculo da área do pico cromatográfico.

4. Feedback inteligente e saída de resultados

- O sistema otimiza automaticamente os parâmetros experimentais posteriores de acordo com os resultados do teste, como ajustar a tensão da fonte de espectro de massa para melhorar a resposta de sinal em segmentos peptídicos de baixa abundância.

- Os dados finais são gerados por meio de uma fusão de vários algoritmos (por exemplo, análise do componente principal PCA, mínimo duplicado PLS) para gerar relatórios de visualização que suportam análise de expressão diferencial e triagem de biomarcadores.

Vantagens técnicas e cenários de aplicação

O instrumento ultrapassa os limites da análise única tradicional através da tecnologia de combinação modular:

Compatibilidade multiômica: pode ser realizada simultaneamente a detecção de metabólicos, proteomas e grupos metálicos para revelar mudanças na rede molecular no mecanismo da doença.

Ultra-alto fluxo: centenas de amostras podem ser analisadas em paralelo por hora, adaptando-se às necessidades de triagem de alto fluxo de ensaios clínicos e medicamentos.

- Detecção de microquantificação: o consumo de amostras de análise única é baixo até a nanogradação, melhorando significativamente a utilização de amostras biológicas valiosas.