2022年全國(guó)科技工作者日座談會(huì)，北京航空航天大學(xué)研究生院常務(wù)副院長(zhǎng)趙巍勝說(shuō)：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(zhǎng)倡議：把國(guó)產(chǎn)設(shè)備使用率作為申請(qǐng)國(guó)家項(xiàng)目的一個(gè)核心申請(qǐng)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(huì)力量推進(jìn)國(guó)產(chǎn)科研儀器的使用。

趙巍勝指出，要明確創(chuàng)新爭(zhēng)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(guó)際合作，與國(guó)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(guó)家網(wǎng)絡(luò)管理平臺(tái) 中高端國(guó)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(cè)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(tái)，進(jìn)出靶時(shí)間短，平臺(tái)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(wú)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(cè)通量】

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

【數(shù)據(jù)庫(kù)】

包含超過(guò)1000個(gè)屬、>5000種、超過(guò)16000株病原微生物。數(shù)據(jù)庫(kù)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(kù)中包含絲狀真菌超過(guò)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(lái)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(jiǎn)稱MALDI-TOF MS）技術(shù)是近年來(lái)發(fā)展起來(lái)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(chǎng)作用下加速飛過(guò)飛行管道，根據(jù)離子到達(dá)檢測(cè)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(kù)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(jiǎn)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(duì)腫瘤標(biāo)志物等血清肽譜的測(cè)定；（4）對(duì)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(cè)等。

目前國(guó)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(guó)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(cè)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(guó)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(cè)系統(tǒng)于2017年9月正式發(fā)布，2018年獲得醫(yī)療器械注冊(cè)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(duì)真空度要求較高，需達(dá)到10-7mbar，這對(duì)儀器整機(jī)機(jī)加提出了很高的要求。通過(guò)高精密加工和裝配實(shí)現(xiàn)了機(jī)械零部件μm級(jí)平面度，并通過(guò)離子源進(jìn)樣真空過(guò)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(guò)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(tái)精準(zhǔn)控制技術(shù)：通過(guò)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(cè)采集技術(shù)：通過(guò)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(hào)、高速模擬信號(hào)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(hào)噪聲、提高離子信號(hào)檢測(cè)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(wèn)題。

（5）微生物多維數(shù)據(jù)建庫(kù)技術(shù)：數(shù)據(jù)庫(kù)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(guò)采集不同培養(yǎng)條件、生長(zhǎng)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(kù)，并通過(guò)建立獨(dú)特的圖譜尋峰算法、譜圖搜庫(kù)算法，實(shí)現(xiàn)樣品采集、搜庫(kù)比對(duì)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(cè)系統(tǒng)自上市以來(lái)，國(guó)內(nèi)銷售量已突破500臺(tái)，并相繼出口至美國(guó)、英國(guó)、意大利、波蘭、法國(guó)、韓國(guó)、泰國(guó)、羅馬尼亞等多個(gè)國(guó)家。

Autof ms1000全自動(dòng)微生物質(zhì)譜檢測(cè)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(cè)國(guó)家工程研究中心、河南省首臺(tái)（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(cè)系統(tǒng)已被北京協(xié)和醫(yī)院、中國(guó)疾病預(yù)防控制中心、中國(guó)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(cè)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(cè)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(cè)系統(tǒng)開展甲基營(yíng)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(cè)系統(tǒng)開展明黨參內(nèi)生菌的分離鑒定及其對(duì)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(cè)系統(tǒng)開展不同前處理方法對(duì)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(cè)系統(tǒng)開展利用硅納米芯片結(jié)合MALDI-TOF MS對(duì)尿液中細(xì)菌的捕獲與檢測(cè)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(cè)系統(tǒng)開展進(jìn)口品牌與國(guó)產(chǎn)化質(zhì)譜儀對(duì)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(cè)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(yíng)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(guó)調(diào)味品, 2019, 44(10): 31-34.

[2] 葉曉婉, 朱潤(rùn)琪, 倪新程等. 明黨參內(nèi)生菌的分離鑒定及其對(duì)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(guó)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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