2022年全國科技工作者日座談會，北京航空航天大學(xué)研究生院常務(wù)副院長趙巍勝說：依賴進(jìn)口科學(xué)儀器就是空中建樓閣，他特別提出大力推進(jìn)科學(xué)儀器自主可控，實(shí)現(xiàn)科技自立自強(qiáng)的建議。趙巍勝副院長倡議：把國產(chǎn)設(shè)備使用率作為申請國家項(xiàng)目的一個(gè)核心申請指標(biāo)。因?yàn)?，今天我們依賴進(jìn)口設(shè)備其實(shí)就是在空中建樓閣，隨時(shí)都可能坍塌。他建議，以全社會力量推進(jìn)國產(chǎn)科研儀器的使用。

趙巍勝指出，要明確創(chuàng)新爭先路徑，加強(qiáng)基礎(chǔ)研究，實(shí)現(xiàn)原始創(chuàng)新突破；大力推進(jìn)科學(xué)儀器自主可控，實(shí)現(xiàn)科技自立自強(qiáng)；加強(qiáng)國際合作，與國際科技友軍互惠互贏。

為此實(shí)驗(yàn)貓將分多期推薦重大科研基礎(chǔ)設(shè)施和大型科研儀器國家網(wǎng)絡(luò)管理平臺 中高端國產(chǎn)儀器，本期為第23期，安圖生物自主研發(fā)的Autof ms1000全自動(dòng)微生物質(zhì)譜檢測系統(tǒng)：

技術(shù)指標(biāo)：

【激光器】

337 nm氮?dú)饧す馄?，?-60 Hz范圍內(nèi)任意連續(xù)可調(diào)，激光發(fā)射次數(shù)≥4×108，激光斑點(diǎn)在50微米至150微米可調(diào)，強(qiáng)度可調(diào)。

【全自動(dòng)進(jìn)樣系統(tǒng)】

FPGA芯片實(shí)時(shí)控制XY平臺，進(jìn)出靶時(shí)間短，平臺定位精度高。

【真空泵】

高通量渦輪分子泵，真空抽速快，真空度高達(dá)10-7 mbar，進(jìn)靶即可采樣，無需等待。

【軟件界面】

可選擇中、英文界面，鑒定結(jié)果可選擇拉丁文、中文，且可任意切換。

【儀器檢測通量】

獨(dú)特高效的自編碼神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法，單次檢測96個(gè)樣品，96個(gè)標(biāo)本檢測時(shí)間≤20 min，可實(shí)現(xiàn)批量檢測和手動(dòng)檢測。

【數(shù)據(jù)庫】

包含超過1000個(gè)屬、>5000種、超過16000株病原微生物。數(shù)據(jù)庫中包含能引起人間甲乙類傳染病或人畜共患病的高致危菌株，如炭疽、霍亂、布魯氏菌等。數(shù)據(jù)庫中包含絲狀真菌超過400個(gè)種。

【分析軟件】

有混合菌的提示功能，分析軟件的遺傳聚類分析功能，可以直接生成微生物樣品的遺傳聚類圖，從而確認(rèn)微生物親緣關(guān)系；有效追蹤新發(fā)菌株的來源并且可以鑒定特定區(qū)域內(nèi)微生物種群的變化；主成分分析功能，可以為用戶更好的總結(jié)數(shù)據(jù)，提供強(qiáng)有力的工具支持。

產(chǎn)品介紹：

基質(zhì)輔助激光解析電離飛行時(shí)間質(zhì)譜（Matrix-Assisted Laser Desorption Ionization Time-of-Flight Mass Spectrometry 以下簡稱MALDI-TOF MS）技術(shù)是近年來發(fā)展起來的一種新型軟電離技術(shù)，其主要原理是激光照射樣品與基質(zhì)形成的共結(jié)晶薄膜，樣品分子離子化后在電場作用下加速飛過飛行管道，根據(jù)離子到達(dá)檢測器的飛行時(shí)間不同而得到蛋白指紋譜圖（PMF），然后將這些蛋白指紋譜圖與標(biāo)準(zhǔn)蛋白指紋數(shù)據(jù)庫進(jìn)行檢索和匹配，從而實(shí)現(xiàn)蛋白水平的鑒定和分析。該技術(shù)具有操作簡單、快速、準(zhǔn)確及高通量等特點(diǎn)，已成為分析各種非揮發(fā)性分子（如蛋白質(zhì)、肽、寡核苷酸、脂質(zhì)、聚糖）的重要工具與手段，主要在生命科學(xué)及臨床應(yīng)用領(lǐng)域有如下應(yīng)用：（1）微生物鑒定；（2）細(xì)菌藥敏分析；（3）對腫瘤標(biāo)志物等血清肽譜的測定；（4）對基因的單核苷酸多態(tài)性的分析（SNP/SNV）；（5）DNA甲基化定量檢測等。

目前國際上布魯克（Bruker）、梅里埃（Biomerieux）、島津（Shimadzu）和Agena公司的MALDI-TOF MS產(chǎn)品均實(shí)現(xiàn)了商業(yè)化應(yīng)用。國內(nèi)一些企業(yè)也紛紛加入MALDI-TOF MS的研發(fā)領(lǐng)域，開始自主研發(fā)儀器，目前已有多家完成了轉(zhuǎn)產(chǎn)與上市。

鄭州安圖生物工程股份有限公司創(chuàng)立于1998年，專注于體外診斷試劑和儀器的研發(fā)、制造、整合及服務(wù)，產(chǎn)品涵蓋免疫、微生物、生化等檢測領(lǐng)域，能夠?yàn)獒t(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)室提供全面的產(chǎn)品解決方案和整體服務(wù)。公司于2016年9月1日在上海證券交易所掛牌上市，是國內(nèi)第一家在主板上市的體外診斷生產(chǎn)企業(yè)。安圖生物自主研發(fā)的Autof ms1000全自動(dòng)微生物質(zhì)譜檢測系統(tǒng)于2017年9月正式發(fā)布，2018年獲得醫(yī)療器械注冊證。

產(chǎn)品突破的關(guān)鍵技術(shù)有：

（1）高真空系統(tǒng)與精密加工技術(shù)：質(zhì)譜儀器對真空度要求較高，需達(dá)到10-7mbar，這對儀器整機(jī)機(jī)加提出了很高的要求。通過高精密加工和裝配實(shí)現(xiàn)了機(jī)械零部件μm級平面度，并通過離子源進(jìn)樣真空過渡技術(shù)進(jìn)行預(yù)抽，使得樣品從大氣環(huán)境中快速進(jìn)入高真空環(huán)境離子源內(nèi)的同時(shí)而不破壞離子源原有高真空環(huán)境，實(shí)現(xiàn)進(jìn)靶即可采樣。

（2）非球面透鏡激光光路技術(shù)：質(zhì)譜靶板樣品點(diǎn)位直徑僅有3 mm，激光照射樣品的光斑直徑需求在50~150 μm范圍內(nèi)。通過研制聚焦用非球面透鏡、準(zhǔn)直用平凸透鏡和聚焦用凸透鏡等復(fù)合光學(xué)系統(tǒng)，優(yōu)化激光光路焦點(diǎn)和能量密度等參數(shù)，調(diào)試一系列光學(xué)路徑將激光束控制在50~150 μm之內(nèi)，降低激光消耗，在一定程度上提高了激光器的使用壽命。

（3）運(yùn)動(dòng)平臺精準(zhǔn)控制技術(shù)：通過研制FPGA芯片控制系統(tǒng)，精準(zhǔn)控制XY軸在5 μm精度范圍內(nèi)運(yùn)動(dòng)，在保證樣品靶自由移動(dòng)的同時(shí)，樣品離子在相同位置可以以相同初速度穩(wěn)定飛出。

（4）高速離子檢測采集技術(shù)：通過解決真空下離子束飛行速度快、離子噪聲、離子束散射聚攏、高增益信號、高速模擬信號采集等技術(shù)難點(diǎn)，研制高速離子采集卡，滿足質(zhì)譜儀在保持高分辨率的同時(shí)，降低離子信號噪聲、提高離子信號檢測采集系統(tǒng)工作穩(wěn)定性，并具備數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)上傳功能，有效解決了數(shù)據(jù)獲取滯后的問題。

（5）微生物多維數(shù)據(jù)建庫技術(shù)：數(shù)據(jù)庫作為質(zhì)譜的重要組成部分，是微生物精確鑒定的依據(jù)。通過采集不同培養(yǎng)條件、生長狀態(tài)的菌株，不斷優(yōu)化菌株前處理方法，設(shè)置不同質(zhì)譜譜圖采集參數(shù)，實(shí)現(xiàn)多維建庫，并通過建立獨(dú)特的圖譜尋峰算法、譜圖搜庫算法，實(shí)現(xiàn)樣品采集、搜庫比對自動(dòng)化處理，大大提高了菌株鑒定準(zhǔn)確性。

Autof ms1000全自動(dòng)微生物質(zhì)譜檢測系統(tǒng)自上市以來，國內(nèi)銷售量已突破500臺，并相繼出口至美國、英國、意大利、波蘭、法國、韓國、泰國、羅馬尼亞等多個(gè)國家。

Autof ms1000全自動(dòng)微生物質(zhì)譜檢測系統(tǒng)先后獲得河南省產(chǎn)業(yè)集群項(xiàng)目—自動(dòng)化微生物鑒定和藥敏分析工作站開發(fā)及產(chǎn)業(yè)化、新發(fā)突發(fā)重大傳染病檢測國家工程研究中心、河南省首臺（套）重大技術(shù)裝備認(rèn)定等項(xiàng)目支持。

目前Autof ms1000全自動(dòng)微生物質(zhì)譜檢測系統(tǒng)已被北京協(xié)和醫(yī)院、中國疾病預(yù)防控制中心、中國檢驗(yàn)檢疫科學(xué)研究院、農(nóng)業(yè)部沼氣科學(xué)研究所、首爾大學(xué)附屬醫(yī)院、意大利兒童醫(yī)院等500余家單位采用。

應(yīng)用案例：

（1）北京協(xié)和醫(yī)院利用Autof ms1000全自動(dòng)微生物質(zhì)譜檢測系統(tǒng)開展厭氧菌的鑒別和藥物敏感性研究、少見菌Trichosporondohaense的發(fā)現(xiàn)。

（2）廣東省中醫(yī)院基于Autof ms1000全自動(dòng)微生物質(zhì)譜檢測系統(tǒng)開展水樣中的軍團(tuán)菌研究。

（3）鄭州大學(xué)與河南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院合作基于Autof ms1000全自動(dòng)微生物質(zhì)譜檢測系統(tǒng)開展甲基營養(yǎng)型芽孢桿菌的分離鑒定及其廣譜抗菌性能研究。

（4）鄭州大學(xué)基于Autof ms1000全自動(dòng)微生物質(zhì)譜檢測系統(tǒng)開展明黨參內(nèi)生菌的分離鑒定及其對金黃色葡萄球菌的抑制作用研究。

（5）上海市臨床檢驗(yàn)中心基于Autof ms1000全自動(dòng)微生物質(zhì)譜檢測系統(tǒng)開展不同前處理方法對微生物鑒定準(zhǔn)確性影響的研究。

（6）浙江大學(xué)基于Autof ms1000全自動(dòng)微生物質(zhì)譜檢測系統(tǒng)開展利用硅納米芯片結(jié)合MALDI-TOF MS對尿液中細(xì)菌的捕獲與檢測研究。

（7）河南省人民醫(yī)院基于Autof ms1000全自動(dòng)微生物質(zhì)譜檢測系統(tǒng)開展進(jìn)口品牌與國產(chǎn)化質(zhì)譜儀對臨床分離病原微生物鑒定準(zhǔn)確性的研究。

（8）云南省海關(guān)基于Autof ms1000全自動(dòng)微生物質(zhì)譜檢測系統(tǒng)開展4種不同前處理方法在大型食用菌甄別鑒定的應(yīng)用研究。

發(fā)表論文：

[1] 張可可, 席宇, 吳少雄等. 甲基營養(yǎng)型芽孢桿菌的分離鑒定及其廣譜抗菌性能初步研究. 中國調(diào)味品, 2019, 44(10): 31-34.

[2] 葉曉婉, 朱潤琪, 倪新程等. 明黨參內(nèi)生菌的分離鑒定及其對金黃色葡萄球菌的抑制作用. 微生物學(xué)雜志, 2019, 39(03): 35-43.

[3] 陳麗萍, 閆占鵬, 劉美麗等. MALDI-TOF-MS技術(shù)在大型食用菌甄別鑒定中的應(yīng)用. 中國口岸科學(xué)技術(shù), 2020(03): 33-42.

[4] Yu SY, Guo LN, Xiao M, et al. Trichosporon dohaense, a rare pathogen of human invasive infections, and literature review. Infection and Drug Resistance, 2018, 11: 1537-1547.

[5] Wang Y, Chen XF, Xie LX, et al. Evaluation of VITEK MS, Clin-ToF-Ⅱ MS, Autofms1000 and VITEK 2 ANC card for identification of Bacteroides fragilis group isolates and antimicrobial susceptibilities of these isolates in a Chinese university hospital. Journal of Microbiology, Immnuology and Infection, 2019, 52: 456-464.

[6] Wu HY, Yan H, Zheng ML, et al. Legionella qingyii sp. nov. isolated from water samples in China. International Journal of Systematic and Evolutionary Microbiology, 2019, 69(7): 2017-2022.

[7] Ma Q, Zhang Q, Yuan Y, et al. Evaluation of the Autof MS1000 mass spectrometer in the identification of clinical isolates. BMC Microbiology, 2020, 20(1): 318.

[8] Li Y, Wang T, Wu J. Capture and detection of urine bacteria using a microchannel silicon nanowire microfluidic chip coupled with MALDI-TOF MS. Analyst, 2021, 146(4).

[9] Wang J, Cai K, Yu P, et al. Evaluation of three sample preparation methods for the identification of clinical strains by using two MALDITOF MS systems. Journal of Mass Spectrometry, 2021, 56(2).

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