首页 > 资讯 > 仪器新品

仪器新品

泰然健康网
2025-07-06 23:48

（1）从单个细胞中提取痕量代谢物针对单个细胞体积小（1pL）、超低代谢物含量（fmol-amol）,萃取液体积过大会导致代谢物稀释倍数过高使质谱检测非常困难的问题，SinCell-100 单细胞代谢物分析质谱仪原创的皮升级超微量萃取技术，可将样本体系从纳升级降低至皮升级。通过研发精密显微萃取技术，采用皮升级微液滴包裹住单个细胞，实现单细胞组分的精准提取，减少代谢物质稀释、提升单细胞分析的灵敏度。其中，皮升级液滴体积的精密控制是整个关键的核心，也是获得稳定质谱检测结果的关键。在技术研发过程中，通过建立液滴体积和表面张力的理论计算模型，仿真微尺度液滴体积和表面张力的动态变化规律，提出1mbar 级别气体压力精密控制的皮升液滴产生方法，设计制作了可精准定量产生100-1000 pL 微液滴的毛细针，开发了超精密控制电路模块和控制算法，实现针对不同尺寸大小细胞产生匹配体积的微液滴包裹细胞萃取代谢物，避免了传统方法中1000-10000 倍的代谢物稀释效应，从而提升了单细胞代谢物检测灵敏度，实现了单细胞中痕量代谢物质的分析。（2）对皮升级超微量样本进行离子化和质谱检测单细胞代谢组学研究需要对代谢物进行足够长的离子化时间，才能捕捉到足够多的代谢物质谱信号，从而保障检测出单细胞中全部的代谢物。一般国际上电喷雾离子化技术是1ul/分钟水平，最好的技术水平可做到10 nL/分钟，对100pL的代谢物样本进行1 分钟的质谱电喷雾离子化是一个国际性的技术难题。 SinCell-100 单细胞代谢物分析质谱仪突破和开发了专用于单细胞样本分析的皮升电喷雾离子化技术和质谱离子源，基于静电场诱导离子化技术实现大气压环境下的直接电离，使用非接触式的电极布置方式以避免影响单细胞分析的死体积效应，最大限度地提升样本利用率。更为重要的是，该离子源实现了皮升级的超微量样本的稳定、长时离子化，使得单细胞的质谱采样时长延长至最多90 秒，支撑多目标代谢物物质同时筛查的功能需求。（3）从海量的单细胞代谢物质谱数据中筛分出高价值信息（代谢大数据分析）在单细胞质谱仪的研发过程中，一个重要的环节是从海量的单细胞代谢物质谱数据中筛选出高价值信息。单细胞代谢组学的应用场景中，每个单细胞都是独立的样本体系，因此数据量巨大，且信息复杂。这就需要利用先进的数据处理算法和统计方法，对原始数据进行预处理，剔除噪声，提高数据的信噪比。随后，通过特征提取和模式识别技术，识别出具有生物学意义的数据特征。这些高价值信息对于理解细胞功能，揭示疾病机制，以及发现新的生物标志物具有至关重要的作用。因此，这一步骤不仅要求高效的数据处理能力，还需要结合单细胞代谢组学的生物学背景。针对上述问题，发明了一套基于人工智能算法的单细胞复杂质谱数据的分析方法，建立了一套标准的单细胞代谢物质谱数据处理流程，涵盖了数据预处理、分类模型建立及代谢标志物提取等各项关键环节，提升了单细胞质谱分析数据的鲁棒性和可靠性。通过数据特征峰阈值强度扣除背景信号形成的差值信号与谱库标准样品物质快速匹配映射方法，实现智能调节最佳信噪比下的质谱检测最优灵敏度谱图，进而实现高维单细胞质谱数据的有效去冗及特征提取，在肿瘤细胞精准分型等重要的生命科学领域展现出了快速、准确的数据处理效果。（4）大幅缩减了单细胞样本的分析耗时单细胞质谱分析过程需顺次皮升级微液滴操控、超痕量单细胞代谢物萃取、直接电离电喷雾质谱检测等精密动作，传统的分析方法依赖人工作业，手动或半自动地完成各流程任务，效率低、重复性差，单个细胞分析至少耗时15min。SinCell-100 单细胞代谢物分析质谱仪基于机器视觉及人工智能图像算法，在完成系统软硬件深度整合的前提下，实现了全自动化、机械化的显微操控技术，可全面替代琐碎且不稳定的人工操作环节，降低人为因素所导致的系统误差，大幅提升单细胞质谱分析的效率，从而将单个细胞的分析耗时压缩至90s 以内。（5）大幅提升了单细胞样本的分析成功率在单细胞代谢分析领域，使用有机溶剂对单个细胞样本完成萃取再进行质谱分析已经被证明是一种有效的方法。然而，传统的分析方法高度依赖于研究人员的手工操作，存在较大的不稳定性，导致单细胞样本分析成功率低，仅不足30%。为了实现单细胞质谱分析所有环节的自动化控制，SinCell-100 单细胞质代谢物分析谱仪采用了机器视觉导向的显微操控技术。可顺次自动化地执行精准的单细胞定位、代谢物萃取、样品传送、样本离子化等动作，杜绝了传统手动分析方法中失败率高的问题。其中，图像算法的准确性是精密显微操控的基础。基于核对称卷积神经网络的离焦距离估算模型，研发了回归误差大小的离焦距离衡量指标以替代传统对焦质量评价指标，达到提升图像识别精度、压缩算法耗时、提升软硬件协作稳定性目的，最终实现单细胞质谱分析全流程自动化操控，并将单细胞样本分析的成功率提升至95%及以上。（6）通过降低1000-10000 倍的稀释，大幅提升了质谱检测灵敏度单细胞体积极小，代谢物含量极低，即使现今全球范围内最尖端的质谱仪产品也只能实现纳升级别的进样，无法支撑皮升级样本的有效分析。基于稀释方法来扩增样品体积是一种妥协的单细胞分析手段，但该方法造成了痕量代谢物的过分稀释，导致质谱分析灵敏度显著降低。因此，要针对如此痕量的代谢物体系完成高灵敏的质谱分析难度巨大。SinCell-100 单细胞代谢物分析质谱仪采用超微量皮升级液滴精准萃取技术，通过在皮升级体系下对单个细胞样本进行萃取，大幅降低了单细胞中代谢物质的稀释效应，实现了单细胞质谱分析灵敏度的显著提升，实现fg 级别单细胞代谢物的高灵敏检出。