ให้ความรู้เกี่ยวกับเครื่องมือ

การระงับเทคนิคนี้ ซึ่งเรียกสั้นๆ ว่า โครมาโตกราฟีแบบของเหลวควบคู่มวลสาร หรือเรียกสั้นๆ ว่า LC-MS/MS ก็คือมักจะต้องใช้ตัวอย่างทางชีวภาพที่ค่อนข้างใหญ่และขั้นตอนที่ซับซ้อนหลายขั้นตอนที่ต้องทำด้วยมือเพื่อเตรียมตัวอย่างสำหรับการวิเคราะห์ . ที่มหาวิทยาลัยบราวน์ ทีมวิศวกรชีวการแพทย์ได้ทำงานเพื่อทำให้กระบวนการที่ใช้เวลานานนี้ง่ายขึ้นและเป็นไปโดยอัตโนมัติมากขึ้น ซึ่งเป็นส่วนประกอบสำคัญของเทคนิคที่แพทย์นำมาใช้อย่างกว้างขวาง นักวิจัยได้แบ่งปันผลลัพธ์ของพวกเขาในรายงานทางวิทยาศาสตร์เมื่อวันจันทร์ที่ 6 กุมภาพันธ์ ในการศึกษา พวกเขาได้นำเสนอวิธีการใหม่ที่มีประสิทธิภาพในการวัดและระบุยาต้านอาการซึมเศร้า 8 ชนิดที่จ่ายให้กับผู้หญิงมากที่สุดอย่างแม่นยำ ได้แก่ บูโพรพิออน ซิตาโลแพรม เดซิพรามีน อิมิพรามีน มิลนาซิปรัน โอลันซาปีน เซอร์ทราลีน และวิลาโซโดน วิธีนี้ทำตามที่นักวิจัยหวังไว้ สามารถระบุและตรวจสอบยาเหล่านี้ได้จากตัวอย่างทางชีวภาพขนาดเล็กๆ ละ 20 ไมโครลิตร ซึ่งเทียบเท่ากับเลือดที่ได้จากทิ่มแทง วิธีการนี้ยังสามารถทำได้เกือบทั้งหมดด้วยหุ่นยนต์จัดการของเหลวที่พบในห้องปฏิบัติการแมสสเปกโตรเมทรีทางคลินิกส่วนใหญ่ "เราออกแบบวิธีการของเราและรวบรวมชุดอุปกรณ์ต่างๆ เพื่อที่ว่าเมื่อเก็บตัวอย่างแล้ว สามารถนำไปใส่ในโปรแกรมคอมพิวเตอร์สำหรับหุ่นยนต์จัดการของเหลว และสิ่งที่ผู้ใช้ต้องทำคือถอดฝาออก กดปุ่มบางปุ่ม และมันจะเริ่มต้นจนจบ" ผู้เขียนนำ Ramisa Fariha, Brown Ph.D. นักศึกษาที่ทำงานในห้องปฏิบัติการวินิจฉัยไมโครฟลูอิดิกและวิศวกรรมชีวการแพทย์ นำโดยศาสตราจารย์บราวน์ อนุบาฟ ไตรพาธี เมื่อตัวอย่างพร้อมแล้ว ผู้ใช้จะนำตัวอย่างเหล่านั้นผ่านเครื่องแมสสเปกโตรมิเตอร์ ซึ่งจะแบ่งตัวอย่างออกเป็นชิ้นส่วนเล็กๆ ที่มีสัญญาณบอกเล่าของยาที่พวกเขากำลังมองหา ความแม่นยำของวิธีการเทียบเคียงได้กับเทคนิคอื่นๆ ที่ใช้ LC-MS/MS แต่มีข้อดีคือขนาดตัวอย่างที่เล็กกว่ามาก และสามารถทำให้ระบบอัตโนมัติส่วนใหญ่ใช้ตัวจัดการของเหลวได้ นวัตกรรมเหล่านี้สร้างศักยภาพของระบบในทันทีในการแปลอย่างกว้างขวางไปยังการตั้งค่าทางคลินิกเพื่อช่วยตรวจสอบผลกระทบของยาที่สั่งจ่ายให้กับผู้ป่วยที่ได้รับการวินิจฉัยว่าเป็นโรคซึมเศร้า รวมถึงสตรีที่มีอาการซึมเศร้าหลังคลอด "เราได้ก้าวที่ยิ่งใหญ่มาก" Tripathi ศาสตราจารย์ด้านวิศวกรรมของบราวน์ ผู้ตรวจสอบหลักของห้องปฏิบัติการและผู้เขียนงานวิจัยกล่าว "สำหรับการปรับห้องปฏิบัติการทางคลินิก คุณต้องการลดข้อผิดพลาดที่เกิดจากมนุษย์ ยิ่งคุณทำงานอัตโนมัติมากเท่าไหร่ คุณก็ยิ่งได้รับความทนทานมากขึ้นเท่านั้น และได้รับความไว้วางใจจากแพทย์มากขึ้นเท่านั้น" เครื่องมือ โรคซึมเศร้าเป็นวิกฤตที่เกิดขึ้นทั่วโลก และผู้หญิงต้องเผชิญกับอัตราการวินิจฉัยที่สูงกว่าผู้ชาย เปอร์เซ็นต์ของผู้ป่วยที่สั่งยาต้านอาการซึมเศร้าเพิ่มขึ้น 3 เท่าในช่วง 2 ทศวรรษที่ผ่านมา และแพทย์พบว่าตัวเองอยู่บนทางแยกระหว่างการค้นหายาที่เหมาะสมเพื่อให้เหมาะกับผู้ป่วยและการตรวจสอบปริมาณยาในร่างกาย นักวิจัยเขียนในการศึกษานี้ ปัจจุบัน ยังไม่มีผลิตภัณฑ์เชิงพาณิชย์ในสหรัฐฯ ที่จะช่วยให้แพทย์ตรวจสอบปริมาณยาเหล่านี้ได้โดยตรงในผู้ป่วย แพทย์มักจะลงเอยด้วยการพึ่งพาวิธีการเชิงคุณภาพมากกว่า เช่น การสำรวจ เนื่องจากวิธีแมสสเปกโตรเมทรีที่รบกวนผู้ป่วยในแง่ของขนาดตัวอย่างและธรรมชาติที่ใช้เวลานานในการเตรียมตัวอย่างสำหรับเครื่อง Tripathi และเพื่อนร่วมงานในห้องทดลองของเขาเริ่มทำงานเกี่ยวกับโซลูชันที่มีศักยภาพนี้ในปี 2564 หลังจากที่พวกเขาถูกขอให้ประเมินชุดเครื่องมือเชิงพาณิชย์ของยุโรปที่ใช้ LC-MS/MS เพื่อตรวจหาสารเสพติดในมนุษย์ ผลงานส่วนใหญ่เป็นผลมาจากความร่วมมือระหว่างนักศึกษาระดับบัณฑิตศึกษาและนักศึกษาระดับปริญญาตรีของ Brown ที่ทำงานในห้องแล็บ นักวิจัยที่นำโดย Fariha ตัดสินใจลองออกแบบชุดอุปกรณ์ของตนเองที่แม่นยำพอๆ กันแต่ง่ายกว่ามาก พวกเขาเริ่มต้นด้วยการระบุยาระงับประสาทที่ใช้บ่อยที่สุด และจากนั้นทำงานเพื่อปรับแต่งวิธีที่เทคนิค LC-MS/MS ระบุยา รวมถึงจำนวนตัวอย่างที่ต้องการและสร้างการควบคุมที่สามารถใช้กับตัวอย่างจริงได้ หลังจากดำเนินการตรวจสอบควบคุมคุณภาพ ปรับแต่งและทดสอบวิธีการต่างๆ ในการตรวจวัดตัวอย่างในสภาวะต่างๆ แล้ว นักวิจัยได้ใช้กระบวนการทั้งหมดเพื่อเตรียมตัวอย่างและแยกย่อยเพื่อให้สามารถตั้งโปรแกรมเป็นเครื่องจักรที่สามารถจัดการกับการเตรียมการได้ ของของเหลว นักวิจัยของบราวน์ใช้ JANUS G3 Robotic Liquid Handler ในการทำงาน แต่กล่าวว่าแพทย์สามารถใช้เครื่องที่เรียบง่ายกว่าหรือขั้นสูงกว่าได้ ทีมงานได้ให้รายละเอียดเกี่ยวกับวิธีตั้งโปรแกรมเครื่องจักรในลักษณะที่ผู้อื่นสามารถทำซ้ำกับอุปกรณ์ของตนเองได้อย่างง่ายดาย Fariha กล่าวว่า "ทุกครั้งที่ห้องปฏิบัติการของเราและทีมของเราเผยแพร่บทความ เราจะพิจารณาสาระสำคัญเพื่อให้ผู้อื่นสามารถทำซ้ำผลลัพธ์ของเราได้อย่างง่ายดาย" ทีมยังสร้างชุดต้นแบบที่สามารถส่งไปยังแพทย์เพื่อให้พวกเขาสามารถนำวิธีการไปใช้ในห้องปฏิบัติการได้ ชุดเครื่องมือประกอบด้วยสารเคมีและตัวทำละลายที่จำเป็นพร้อมกับคู่มือคำแนะนำโดยละเอียดซึ่งระบุว่าแพทย์ควรมองหาสิ่งใดจากประสบการณ์ของตนเองและการปรับแต่งมากมายที่ทำขึ้นในระหว่างกระบวนการควบคุมคุณภาพ ทีมงานซึ่งรู้จักกันในห้องปฏิบัติการนี้ว่าทีมวินิจฉัยทางคลินิกและระบบอัตโนมัติ มีแผนที่จะทำงานในโครงการระบบอัตโนมัติด้านเนื้องอกวิทยาต่อไป เช่น การออกแบบชุดตรวจที่สามารถตรวจหามะเร็งรังไข่ ทีมระบบอัตโนมัติมีนักศึกษาระดับปริญญาตรีจำนวนมากที่เข้าร่วม - ตัวอย่างของวิธีที่นักศึกษาของ Brown ทำงานร่วมกันและกับคณาจารย์เพื่อแก้ไขปัญหาในโลกแห่งความเป็นจริง Emma Rothkopf ผู้อาวุโสด้านวิศวกรรมชีวการแพทย์และผู้เขียนรายงานกล่าวว่าประสบการณ์นี้มีความสำคัญอย่างยิ่งในการช่วยเชื่อมโยงแนวคิดที่เธอเรียนรู้จากสถานศึกษาเข้ากับห้องปฏิบัติการโดยตรง Rothkopf กล่าวว่า "ฉันพบว่าตัวเองกำลังดูข้อมูลหรือทำขั้นตอนบางอย่างและคิดว่า 'โอ้ แม่เจ้า ฉันได้เรียนรู้สิ่งนี้ในชั้นเรียน'" Rothkopf กล่าว