Le coupleur bioanalytique multifonctionnel est un instrument de type composite qui intègre plusieurs techniques d'analyse permettant une détection multidimensionnelle à haut débit d'échantillons biologiques grâce à une conception modulaire. Son objectif principal est de résoudre les limites d'une seule technologie dans l'analyse de systèmes biologiques complexes, en fournissant un support de données plus complet dans des domaines tels que la recherche en sciences de la vie, le diagnostic des maladies, le développement de médicaments, etc. Ce qui suit est détaillé en termes de composants constitutifs et de principe de fonctionnement.

I. composants

1. Système d'échantillonnage et de traitement avant

- module d'alimentation automatique: équipé d'un bras robotisé de haute précision et d'un bac à échantillons, il prend en charge le chargement automatique des échantillons liquides, solides et volatils, compatible avec les récipients d'échantillons Multi - formats (par exemple, microplaques, tubes centrifuges, etc.).

- unité de pré - traitement: intégration des fonctions de chauffage, d'oscillation, de centrifugation, etc., pour compléter les étapes de prétraitement telles que la lyse cellulaire, l'extraction des protéines, la purification des acides nucléiques, etc., certains modèles sont également équipés de fonctions de dilution en ligne ou de dérivation.

- système de distribution d'échantillons: micro - mise à niveau de l'échantillon de précision par pompe péristaltique de haute précision ou pompe à injection pour éviter la contamination croisée.

2. Système de séparation et d'enrichissement

- module de séparation multimodale:

- unité de séparation chromatographique: contient un système de chromatographie liquide (HPLC), de chromatographie gazeuse (GC) ou d'électrophorèse capillaire (CE) avec des colonnes de chromatographie en phase inverse, échangeuse d'ions ou perméable au gel sélectionnées en fonction de la nature de la cible.

- dispositif de séparation par champ électrique: utilisé pour la séparation des particules chargées telles que les acides nucléiques, les protéines, etc., soutenant l'électrophorèse en champ pulsé ou la technologie d'électrophorèse bidimensionnelle.

- colonne d'extraction en phase solide (SPE): pour l'enrichissement sélectif des cibles dans les échantillons, améliorant la sensibilité de détection.

- Cellule d'écoulement miniaturisée: avec la technologie nano - fluidique ou microfluidique pour réaliser le contrôle du système réactionnel au niveau sub - microlitre.

3. Système de détection multimodale

- module de détection optique:

- détecteur de fluorescence / phosphorescence: pour la quantification de traces d'ADN, de protéines et de métabolites de petites molécules avec une sensibilité allant jusqu'au niveau d'une seule molécule.

- spectromètre Raman: identification de la structure de la matière par empreinte vibratoire moléculaire, adapté à la détection non destructive sans marquage.

- capteurs de résonance Plasmonique de surface (SPR): surveillance en temps réel des interactions biomoléculaires (p. ex. liaison antigène - anticorps).

- unité de détection par spectrométrie de masse:

- ionisation par désorption laser assistée par matrice - spectrométrie de masse à temps de vol (MALDI - TOF MS): pour analyse protéomique.

Spectrométrie de masse à plasma à couplage inductif (ICP - MS): détection des éléments métalliques et des complexes métalloprotéiques.

- matrice de capteurs électrochimiques: détection de la concentration en électrolytes par variation du courant redox, adaptée à la surveillance rapide de la glycémie ou des ions.

4. Interface technique d'association

- Interface chromatographie - spectrométrie de masse couplée (LC - MS): l'analyse en ligne de la spectrométrie de masse des composants séparés est réalisée à l'aide d'une source d'ions électrospray (ESI) ou d'une source d'ions chimiques à pression atmosphérique (APCI).

- système de synergie spectroscopique - spectrométrie de masse: acquisition synchrone de signaux optiques avec des données de spectrométrie de masse par couplage à fibre optique pour améliorer la précision de l'identification des composés.

- plateforme de fusion de données multidimensionnelles: intégration des données brutes des différents modules de détection, compensation du signal et filtrage du bruit avec algorithmes.

5. Système intelligent de contrôle et d'analyse de données

- terminal d'exploitation tactile: prend en charge la programmation graphique des processus expérimentaux prédéfinis, l'utilisateur peut personnaliser l'ordre de détection en combinaison avec les paramètres.

- logiciel d'assistance à l'intelligence artificielle:

- algorithme d'optimisation adaptative: ajustement automatique du gradient de séparation ou de la sensibilité de détection en fonction de la réponse de l'échantillon.

- Machine Learning Library: permet le dépistage rapide et la prédiction d'objets inconnus par rapport aux données historiques.

- gestion des données dans le cloud: prend en charge le téléchargement en temps réel des données expérimentales vers le système de gestion des informations de laboratoire (LIMS) et génère des rapports conformes aux spécifications GLP.

II. Principe de fonctionnement

1. Traitement des échantillons et phase d'échantillonnage

- l'échantillon original, après traitement pré - automatisé, est injecté avec précision dans le module de séparation par le système d'admission. Par exemple, un échantillon de sérum est éliminé par une colonne SPE pour les protéines de haute abondance et le métabolite cible est enrichi dans un système de chromatographie liquide.

2. Séparation multidimensionnelle et acquisition de signaux

- séparation spatiale: les colonnes de chromatographie séparent les mélanges par différence de polarité, comme la colonne inverse C18 peut distinguer les vitamines liposolubles des métabolites hydrosolubles.

- détection résolue dans le temps: un détecteur de fluorescence capture le signal d'excitation d'un marqueur à une longueur d'onde spécifique, tandis qu'un spectromètre de masse détermine le rapport de charge de la matière ionique par différence de temps de vol.

- analyse parallèle: le même échantillon circule à travers différents détecteurs (par exemple absorption UV vs spectroscopie Raman) pour obtenir des informations de concentration et de structure de manière synchrone.

3. Association de données et résolution complémentaire

- synergie quantitative qualitative: la spectrométrie de masse fournit des informations précises sur le poids moléculaire, la spectroscopie complète les caractéristiques des groupes fonctionnels et infère conjointement la structure chimique de l'inconnu.

- extension de la plage dynamique: la détection par fluorescence à haute sensibilité (limite inférieure de la classe pg / ML) combinée à la détection électrochimique à large plage linéaire (jusqu'à la classe mol / l) couvre les besoins d'analyse des ultratraces à des concentrations élevées.

- suppression des interférences: surveillance en temps réel de l'adsorption non spécifique par le capteur SPR, correction des erreurs de calcul de la surface du pic chromatographique.

4. Retour d'information intelligent et sortie de résultats

- le système optimise automatiquement les paramètres expérimentaux ultérieurs en fonction des résultats de détection, par exemple en ajustant la tension de la source d'ions du spectre de masse pour améliorer la réponse du signal du segment peptidique de faible abondance.

- les données finales sont fusionnées par multi - algorithmes (par exemple, PCA pour l'analyse en composantes principales, pls pour les moindres carrés partiels) pour produire des rapports visuels qui soutiennent l'analyse d'expression différentielle et le criblage de biomarqueurs.

Iii. Avantages techniques et scénarios d'application

L'instrument repousse les limites de l'analyse unique traditionnelle grâce à la technologie de couplage modulaire:

- compatibilité multiomique: les tests de Métabolome, Protéome et métallome peuvent être effectués simultanément pour révéler des changements dans les réseaux moléculaires dans les mécanismes de la maladie.

- ultra - haut débit: analyse parallèle de centaines d'échantillons par heure, adaptée aux besoins d'examen clinique et de dépistage à haut débit des médicaments.

- détection par micronisation: la consommation d'échantillons pour une seule analyse est faible à Nano - mise à niveau, l'utilisation d'échantillons biologiques précieux est considérablement améliorée.