一种基于干血清片的癌症代谢诊断装置及其性能评估方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种基于干血清片的癌症代谢诊断装置及其性能评估方法，涉及医疗领域，包括干血清片、质谱仪、机器学习模块，所述干血清片在萃取后与纳米颗粒耦合，通过纳米材料辅助激光解吸电离质谱获得的代谢指纹谱图，并通过机器学习算法获得诊断性能。通过比较与相应血清样本在相同的气体、温度和时间段内的代谢指纹谱图来判断诊断装置的稳定性能。本发明专利技术使得纳米颗粒增强激光解吸/电离质谱进行干基质点分析成为可能，能够在癌症诊断方面得到有效应用，从而减轻液体样本的储存负担，降低诊断成本。成本。成本。

【技术实现步骤摘要】
一种基于干血清片的癌症代谢诊断装置及其性能评估方法


[0001]本专利技术涉及医疗领域，尤其涉及一种基于干血清片的癌症代谢诊断装置及其性能评估方法。

技术介绍

[0002]血清学检验在临床检测中尤其常见，值得注意的是，血清检测所需要的大容量样本载体(一般为2mL真空采血管)、严格的储存条件(
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80/
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20℃)以及冷链运输等既耗费成本又耗费人力，限制了血清学诊断的应用推广。由于这些缺点的存在，干基质点技术(例如，干血片/干血清片)蓬勃发展，该技术的样品装载量大、采样简便、存储条件便利，易于收集和运输，可在区域或中央实验室进行集中检测。
[0003][0004]目前，干基质点检测在特定场景下取得巨大成功，如新生儿筛查中的代谢诊断和传染病的分子诊断。然而，体外癌症诊断主要依赖于血液中的蛋白质(如CancerSeek)、miRNAs或循环肿瘤细胞以及细胞外囊泡(如检测)等，这些成分在干燥过程中容易失活和降解。此外，少量样本(通常50μL)在干基质中检测上述癌症分析物是远远不够的，例如，至少500μL全血应用于qRT
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PCR miRNA定量。相对而言，干血片在干燥过程中，代谢物质能保持稳定，从而覆盖了发达国家95％以上的新生儿先天性代谢障碍检测。这种代谢诊断技术可帮助公共卫生系统关注癌症代谢异常患者。因此，监测干基质点中的癌症诱导代谢变化水平对于分级医学的可持续性非常重要。
[0005]干基质技术的代谢诊断在分析工具的稳健性方面仍然面临可持续性的挑战。质谱是干基质点代谢诊断的主流工具，仅消耗微升水平的血液。但考虑到临床样品混合物成分复杂，代谢物丰度较低，普遍要求在质谱前进行繁琐的色谱分离，以降低样品复杂度，提高电离效率。除了耦合色谱和质谱，有机基质(如α
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氰基
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羟基肉桂酸)在基于激光解吸/电离质谱的代谢分析中也至关重要，通过增强激光能量转化提高电离效率。由于有机基质本身的背景干扰，代谢物和有机基质之间的非特异性亲和力，以及基质
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分析物共结晶不均匀，仍然存在不符合要求的敏感性、选择性和再现性等局限。
[0006]纳米颗粒增强激光解吸/电离质谱用于体外代谢诊断，使用无机纳米颗粒作为色谱替代品，选择性富集代谢物，并提供可重复数据。将无机纳米颗粒作为临床应用代谢诊断的基质，可以解决上述问题。然而，纳米颗粒增强激光解吸/电离质谱对干基质点分析结果还没有得到验证，并且迫切需要基于此建立用于癌症诊断完整装置和标准化操作程序，以满足临床实验室对分级医学的持续需求。

技术实现思路

[0007]有鉴于现有技术的上述缺陷，本专利技术所要解决的技术问题是如何实现纳米颗粒增强激光解吸/电离质谱对干基质点分析，从而应用于癌症诊断，减轻液体储存负担，建立标准化流程，提高使用效能。
[0008]为实现上述目的，本专利技术提供了一种基于干血清片的癌症代谢诊断装置，其特征在于，包括干血清片、质谱仪、机器学习模块，干血清片通过质谱仪进行基质辅助的激光解吸电离质谱分析获得代谢指纹谱图，机器学习模块通过机器学习算法对代谢指纹谱图进行分析后获得癌症诊断结果。
[0009]在本专利技术的较佳实施方式中，所述基质为氧化铁纳米颗粒。
[0010]本专利技术还提供一种基于干血清片的癌症代谢诊断装置的干血清片的制备方法，其特征在于，将定量的血清原液滴至Whatman 903纸片上，干燥，干血清片使用前需要用提取液提取1小时后，10000rpm高速离心十秒，得到萃取液样本，采用氧化铁纳米颗粒作为基质耦合萃取液样本，后续进行质谱检测，所述提取液为乙腈：甲醇：去离子水＝1：1：1等体积混合。
[0011]本专利技术还提供一种基于干血清片的癌症代谢诊断装置的性能评估方法，其特征在于，将干血清片与相应的血清样本分别放置于一系列相同的气体、一系列相同的温度和相同的时间下后，通过基质辅助的激光解吸电离质谱分析获得指纹谱图，比对血清片和血清样本的代谢指纹谱图，从而评估代谢诊断装置的性能。
[0012]在本专利技术的较佳实施方式中，所述比对不同的代谢指纹谱图的方法为，获得不同条件下的指纹谱图之后，使用matlab计算获得质谱图的余弦相似性，并采取SPSS中的T
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test检验计算p
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value明确是否存在显著性差异，若存在显著性差异，则装置的性能不稳定，若不存在明显差异，则装置的性能稳定。
[0013]在本专利技术的另一较佳实施方式中，所述一系列相同的气体包括空气、真空、氮气。
[0014]在本专利技术的另一较佳实施方式中，所述一系列相同的温度包括
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20℃、4℃、常温即25℃、40℃。
[0015]在本专利技术的另一较佳实施方式中，所述相同的时间为6天。
[0016]在本专利技术的另一较佳实施方式中，采用质谱靶向定量的方法获得代谢指纹谱图，具体步骤如下：
[0017]步骤一：使用血清样本和相应血清制备的干血清片；
[0018]步骤二：干血清片萃取，使用提取液在摇床上缓慢摇匀1小时，然后高速离心10000rpm十秒，得到萃取液，所述提取液为乙腈：甲醇：去离子水＝1：1：1体积混合；
[0019]步骤三：分别在1.5μL稀释十倍后的血清样本与干血清片萃取液中加入等体积的混有各为500μM的葡萄糖和乳酸同位素标准品溶液，混匀震荡后吸取1.5μL点在靶板上，等待晾干；
[0020]步骤四：干燥后再加入1.5μL的氧化铁纳米颗粒作为基质，待干燥后放入质谱仪中检测；
[0021]步骤五：通过同位素定量方法比较样本中乳酸和乳酸同位素峰值的比例以及葡萄糖与葡萄糖同位素的比例，进行定量检测。
[0022]在本专利技术的另一较佳实施方式中，采用质谱非靶向的方法获得代谢指纹谱图，具体步骤如下：
[0023]步骤一：使用血清样本和相应血清制备的干血清片；
[0024]步骤二：干血清片萃取，使用提取液在摇床上缓慢摇匀1小时，然后高速离心10000rpm十秒，得到萃取液，所述提取液为乙腈：甲醇：去离子水＝1：1：1体积混合；
[0025]步骤三：干燥后再加入1.5μL的1mg/mL去离子水配置的氧化铁纳米颗粒溶液作为基质，待干燥后放入质谱仪中检测，获得代谢指纹谱图。
[0026]通过本专利技术，获得如下技术效果：
[0027]1、通过对干血清片样本耦合纳米颗粒，实现了纳米颗粒增强激光解吸/电离质谱对干基质点分析，从而应用于癌症诊断；
[0028]2、减轻了液体样本的储存负担，降低了成本；
[0029]3、建立标准化流程，提高了使用效能。
[0030]以下将结合附图对本专利技术的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本专利技术的目的、特征和效果。
附图说明
[0031]图1是本专利技术的一个较佳实施例的各种气体下两类样本对比结果；
[0032]图2是本专利技术的一个较佳实施例的各种温度本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于干血清片的癌症代谢诊断装置，其特征在于，包括干血清片、质谱仪、机器学习模块，干血清片通过质谱仪进行基质辅助的激光解吸电离质谱分析获得代谢指纹谱图，机器学习模块通过机器学习算法对代谢指纹谱图进行分析后获得癌症诊断结果。2.如权利要求1所述的基于干血清片的癌症代谢诊断装置，所述基质为氧化铁纳米颗粒。3.如权利要求1所述的基于干血清片的癌症代谢诊断装置的干血清片的制备方法，其特征在于，将定量的血清原液滴至Whatman 903纸片上，干燥，干血清片使用前需要用提取液提取1小时后，10000rpm高速离心十秒，得到萃取液样本，采用氧化铁纳米颗粒作为基质耦合萃取液样本，后续进行质谱检测，所述提取液为乙腈：甲醇：去离子水＝1：1：1等体积混合。4.如权利要求1所述的基于干血清片的癌症代谢诊断装置的性能评估方法，其特征在于，将干血清片与相应的血清样本分别放置于一系列相同的气体、一系列相同的温度和相同的时间下后，通过基质辅助的激光解吸电离质谱分析获得指纹谱图，比对血清片和血清样本的代谢指纹谱图，从而评估代谢诊断装置的性能。5.如权利要求4所述的基于干血清片的癌症代谢诊断装置的性能评估方法，所述比对不同的代谢指纹谱图的方法为，获得不同条件下的指纹谱图之后，使用matlab计算获得质谱图的余弦相似性，并采取SPSS中的T
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test检验计算p
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value明确是否存在显著性差异，若存在显著性差异，则装置的性能不稳定，若不存在明显差异，则装置的性能稳定。6.如权利要求4所述的基于干血清片的癌症代谢诊断装置的性能评估方法，其特征在于，所述一系列相同的气体包括空气、真空、氮气。...

【专利技术属性】
技术研发人员：钱昆，王锐敏，黄琳，杨守志，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：发明
国别省市：