МИНОБРНАУКИ РОССИИ
Санкт-Петербургский государственный
электротехнический университет
«ЛЭТИ» им. В.И. Ульянова (Ленина)
Кафедра БТС
отчет
по индивидуальному домашнему заданию
по дисциплине «Автоматизация биомедицинских исследований»
Тема: Разработка центрифужного автоанализатора с масс-спектрометрическим детектором
Студент гр. 7503 |
|
Исаков А.О. |
Преподаватель |
|
Садыкова Е.В. |
Санкт-Петербург
2021
ЗАДАНИЕ
на ИНДИВИДУАЛЬНОЕ ДОМАШНЕЕ ЗАДАНИЕ
Студент: Исаков Артём Олегович |
||
Группа: 7503 |
||
Тема индивидуального домашнего задания: разработка центрифужного автоанализатора с масс-спектрометрическим детектором. |
||
Исходные данные: на основании требования задания выполнить синтез схемы автоанализатора; определить концептуальную модель автоанализатора; принцип работы; описать и привести структурную схему детектора автоанализатора; определить аналитическую методику выполняемые автоанализатором; разработать интерфейс к внутрилабораторному контролю качества. |
||
Предполагаемый объем индивидуального домашнего задания: Не менее 10 страниц (обязательны разделы «Содержание», «Аннотация», «Концептуальная модель автоанализатора», «Принцип работы автоанализатора», «Список использованных источников»).
|
||
Дата выдачи задания: 15.10.2021 |
||
Дата сдачи реферата: 12.11.2021 |
||
Дата защиты реферата: 12.11.2021 |
||
|
||
Студент |
|
Исаков А.О. |
Преподаватель |
|
Садыкова Е.В. |
Аннотация
Цель работы – разработка центрифужного автоанализатора с масс-спектрометрическим детектором.
Для достижения поставленной цели были определены следующие задачи:
1) Разработать концептуальную модель автоанализатора, реализовать подробную структурную схему исследования;
2) Исследовать аналитическую методику, используемые биопробы и средства, описать внутрилабораторный контроль качества;
3) Рассмотреть принцип работы автоанализатора, его тип и детектор;
4) Разработать структурную схему автоанализатора, алгоритм и принцип работы;
5) Спроектировать интерфейсы для внутреннего контроля качества.
ОГЛАВЛЕНИЕ
1 АНАЛИТИЧЕСКАЯ МЕТОДИКА, ВЫПОЛНЯЕМАЯ АВТОАНАЛИЗАТОРОМ 5
2 КОНЦЕПТУАЛЬНАЯ МОДЕЛЬ АВТОАНАЛИЗАТОРА 8
2.1 Выбор автоанализатора 8
2.2 Концептуальная модель лабораторной системы 9
3 ПРИНЦИП РАБОТЫ АВТОАНАЛИЗАТОРА 11
3.1 Тип автоанализатора 11
3.2 Методические приемы, характерные для технической реализации данного метода исследования 13
3.3 Разработка детектора 14
3.4 Основные технические характеристики выбранного первичного преобразователя 14
4 СТРУКТУРНАЯ СХЕМА АВТОАНАЛИЗАТОРА 16
5 ВНУТРИЛАБОРАТОРНЫЙ КОНТРОЛЬ КАЧЕСТВА 18
5.1 Оценка внутрисерийной воспроизводимости методики 18
5.2 Оценка прецизионности и относительного смещения по результатам установочной серии изменений, построение контрольных карт 19
5.3 Проведение оперативного внутрилабораторного котнроля 21
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 22
Аналитическая методика, выполняемая автоанализатором
Метод: Использование времяпролетной масс-спектрометрии с матрично-активированной лазерной десорбцией/ионизацией для идентификации бактериальных и грибковых возбудителей III-IV групп патогенност. [1]
Анализатор: центрифужный.
Аналитическая проба: кровь, ликвор.
Аналит: бактериальные и грибковые возбудители III-IV групп патогенности.
В данной методике рассматривается экстракция микробных протеинов возбудителей инфекционных болезней III-IV группы патогенности непосредственно из биологических образцов (крови, ликвора). Данный метод применяют для ускорения постановки микробиологического диагноза бактеримии/фунгемии либо бактериального/грибкового менингита путём идентификации возбудителей инфекционных болезней III-IV групп патогенности непосредственно из крови или ликвора.
Преданалитический этап
Производится стерилизация оборудования, подготовка реагентов, забор крови или ликвора.
Аналитический этап
1. В реакционную пробирку отбирают не менее 1,0 мл крови или ликвора, гемокультуры или культуры ликвора, материал центрифугируют (2 мин, 13 000 об/мин), супернатант удаляют.
2. К полученному осадку добавляют 1,0 мл ультрачистой Н2О, суспензию тщательно перемешивают на вортексе, центрифугируют (2 мин, 13 000 об/мин), супернатант удаляют.
3. К полученному осадку добавляют 1,0 мл 0,1% водного раствора додецилсульфата (лаурилсульфат) натрия, суспензию тщательно перемешивают, центрифугируют (2 мин, 13 000 об/мин), супернатант удаляют.
4. К полученному осадку добавляют 1,0 мл ультрачистой Н2О, суспензию тщательно перемешивают на вортексе, центрифугируют (2 мин, 13 000 об/мин), супернатант удаляют.
5. К полученному осадку добавляют 1,0 мл 70% этанола, суспензию тщательно перемешивают, центрифугируют (2 мин, 13 000 об/мин), супернатант полностью удаляют.
6. Осадок подсушивают при комнатной температуре 5—10 мин, к осадку добавляют 30—50 мкл 70% муравьиной кислоты, суспензию тщательно перемешивают на вортексе в течение 2 мин.
7. К суспензии добавляют ацетонитрил в объеме, эквивалентном объему муравьиной кислоты, добавленной в предыдущем пункте, суспензию тщательно перемешивают на вортексе, центрифугируют (2 мин, 13 000 об/мин).
8. Отбирают по 1,0 мкл супернатанта, который наносят на ячейку мишени (используют не менее 3 повторений для каждого образца).
9. Супернатанты высушивают, на высушенные супернатанты наносят по 1,0 мкл матрицы — альфа-циано-4-гидроксикоричной кислоты (см. п. 6.1.). Матрицу высушивают.
10. В качестве контроля используют калибровочный стандарт для массспектрометрии, позволяющий откалибровать MALDI-TOF масс-спектрометр в диапазоне от 2000 до 20 000 Да и представляющий собой растворенный лиофилизат E. coli с внесением дополнительных белков. Калибровочный стандарт наносят на 2 отдельные ячейки мишени (по 1,0 мкл), после высыхания на калибровочный стандарт наносят по 1,0 мкл матрицы (альфациано-4-гидроксикоричной кислоты). После высушивания матрицы проводят калибровку прибора. Калибровочный стандарт может использоваться в качестве валидационного образца (тест-штамма) и позволяет проводить автоматическую перекалибровку прибора во время анализа группы образцов.
Постаналитический этап (интерпретация результатов)
После калибровки прибора проводят масс-спектрометрические исследования и идентификацию возбудителей, присутствующих в образцах. Для идентификации возбудителей бактериальных и грибковых возбудителей III-IV групп патогенности необходимо получение масс-спектров и их анализ. Масс-спектр представляет собой графическое отображение концентрации различных компонентов в анализируемом веществе. По полученному химическому составу выносят суждение о свойствах и происхождении вещества.
В связи с этим, визуализация результатов представляет собой вывод на экран монитора полученных при анализе масс-спектров. После вторичной компьютерной обработки путём сравнения полученных масс-спектров с имеющимися базами данных возбудители идентифицируются по соответствующим пикам масс-спектра, что также отображается на экране монитора. Пример масс-спектра, полученного при использовании времяпролётного масс-спектрометра, представлен на рисунке 1.
Рисунок 1 – Пример визуализации масс-спектра