一种基于荧光监测的多通道在体药代分析系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于荧光监测的多通道在体药代分析系统，包括：光源、多路光开关、荧光光谱仪、Y型光纤探头组、控制电路、操作平台、双通道呼吸麻醉机和上位机。本发明专利技术可以实现多通道实时在体监测，获得相对于离体数据更精准的生物数据；光纤排列根据光谱仪狭缝设计，利用光开关的切换对光谱仪进行分时复用，实现了六个通道同时对小动物不同组织器官及血管等部位的监测；在上位机上针对多个组织的在体数据，建立不同的生理药代动力学模型进行分析，为新药代谢提供更精准的数据，促进其临床转化应用。应用。应用。

【技术实现步骤摘要】
一种基于荧光监测的多通道在体药代分析系统


[0001]本专利技术涉及纳米药物医学检测
，尤其是一种基于荧光监测的多通道在体药代分析系统。

技术介绍

[0002]纳米药物在体内的转运、分布、释放等与其疗效密切相关，是评价其临床转化的关键。近年来，基于光学显微技术的小动物在体药代动力学研究成为评价纳米药物成药性的热门课题。纳米药物的高比表面积、表面易修饰性等特点赋予其各种较高的生物活性，包括生物膜屏障穿透性、组织分布选择性、药物释放可控性、膜转运机制转变性等。与传统药物相比，纳米药物具有血浆半衰期长、清除率低、靶向输药至病变组织等优点，能够有效提高药物的治疗效果并降低毒副作用。与此同时，跨膜机制的改变，可以增加药物对生物膜的通过性，有利于药物组织的吸收并在细胞内发挥药效，进而改进耐药性疾病的治疗效果。
[0003]然而据研究统计，与大量的基础研究相比，只有极少量的纳米药物最终进入临床使用。在临床研究淘汰的药物中，约40％候选药物最终不能进入临床是因为药代动力学行为不符合治疗的需求，纳米药物的成药性评价，如有效性、安全性、质量可控性一直是限制其向临床转化的瓶颈问题。纳米药物临床前体内动力学特性的基础研究，不仅要考察血管内血药中的动态分布特性，还需要揭示纳米药物在主要代谢器官(肝、肾等)内的聚集及器官组织的损伤、以及靶组织肿瘤组织内的动态分布特性。现如今药物分析的前期准备工作是复杂且繁琐的，一次实验需要同时对大量的小动物给药，之后，需要在特定的时间分批进行动物的血浆采集和各个部位的组织匀浆来检测里面蕴藏的药物剂量，这是一个庞大且耗时的工作，并且存在时间的差异、动物之间个体的差异，以及采集的是离体数据等问题。而在体数据分析常用的核素检测则存在分辨率低，只能观察聚集状态无法获取精准数据等特点。

技术实现思路

[0004]本专利技术所要解决的技术问题在于，提供一种基于荧光监测的多通道在体药代分析系统，在保证监测速度的同时，实现多通道监测，为纳米药物的代谢提供更加精准全面的在体数据。
[0005]为解决上述技术问题，本专利技术提供一种基于荧光监测的多通道在体药代分析系统，包括：光源、多路光开关、荧光光谱仪、Y型光纤探头组、控制电路、操作平台、双通道呼吸麻醉机和上位机；操作平台上固定Y型光纤探头组、双通道呼吸麻醉机连接面罩与实验动物，在上位机和控制电路控制下，光源处产生的激发光经多路光开关传输到Y型光纤探头组，激发实验动物体内药物产生荧光，荧光被Y型光纤探头组接收传输至荧光光谱仪处理，荧光光谱仪数据传输到上位机进一步处理显示，反映纳米药物在血液、组织和器官等部位的分布情况，揭示其作用机制。
[0006]优选的，光源选用单波长激光光源或高压汞灯配备相应波长滤色片。
[0007]优选的，荧光光谱仪的采集通道数量从1个通道到最多6个通道。
[0008]优选的，多路光开关完成通道数量从2个通道到最多6个通道切换。
[0009]优选的，多路光开关由步进电机控制光路切换方式，控制方式为TTL，有控制光路和转换光路的作用，相邻光路最小切换时间80ms。
[0010]优选的，Y型光纤探头组，每一根的探头端并排放置一根激发光光纤与一根接收光纤；激发光纤分别与机械式光开关的相应通道耦合，用于传输激发光源；接收光纤整合成束汇总为接收光路连接光谱仪，光纤束成线性排列，匹配光谱仪入口狭缝的形状；代表性光纤纤芯直径135μm，接收光纤线性排列总长为900μm，狭缝长为1mm，宽度200μm。
[0011]优选的，控制电路电路板包括降压模块，将DC12V降压为DC5V和3.3V；微控制器模块，采用Cortex
‑
M4内核的32位微处理器对数据进行处理；TTL通信模块，与光开关进行通信；接口模块，与其他设备连接，控制电路用于与光开关实现通信控制其通断切换。
[0012]本专利技术的有益效果为：可以实现多通道实时在体监测，获得相对于离体数据更精准的生物数据；光纤排列根据光谱仪狭缝设计，利用光开关的切换对光谱仪进行分时复用，实现了六个通道同时对小动物不同组织器官及血管等部位的监测；在上位机上针对多个组织的在体数据，建立不同的生理药代动力学模型进行分析，为新药代谢提供更精准的数据，促进其临床转化应用。
附图说明
[0013]图1为本专利技术的系统结构示意图。
[0014]图2为本专利技术的光纤探头组结构示意图。
[0015]图3为本专利技术的光纤探头截面示意图。
[0016]图4为本专利技术的荧光接收光纤截面示意图。
[0017]图5为本专利技术的荧光激发光纤截面示意图。
[0018]图6为本专利技术的光开关电路原理示意图。
[0019]其中，1、上位机；2、控制电路；3、光源；4、多路光开关；5、荧光光谱仪；6、Y型光纤探头组；7、操作平台；8、双通道呼吸麻醉机；9、光纤探头；10、手柄；11、包塑软管；12、分束器；13、分路荧光接收光纤；14、合束器；15、荧光接收光纤；16、荧光激发光纤；17、激光光源；18、第一光路；19、第二光路；20、第三光路；21、第四光路；22、第五光路；23、第六光路。
具体实施方式
[0020]如图1所示，一种基于荧光监测的多通道在体药代分析系统，包括：多波长激光光源3、多路光开关4、Y型光纤探头组6、荧光光谱仪5、控制电路2、操作平台7、双通道呼吸麻醉机8和上位机1。操作平台7上固定光纤探头、麻醉机连接面罩与实验动物，在上位机1及控制电路2控制下，光源处3产生的激发光经光开关4传输到光纤探头组6，激发实验动物体内药物产生荧光，荧光被光纤探头接收并传输至光谱仪5，光谱仪数据传输到上位机1进一步处理显示。
[0021]激光光源3为多波长激光器，可用于更宽的荧光染料光谱，拓宽了荧光染料的选择范围；多路光开关4的六个通道与六根激发光纤耦合，控制不同光路选择对应光纤探头组6传递激光；光纤探头内并列激发光纤纤芯与接收光纤纤芯，六根接收光纤整合成束汇总为
接收光路连接光谱仪5；整合的接收光纤成线性排列，匹配光谱仪入口狭缝的形状，通过分时复用光谱仪5实现分别对六个通道荧光数据的有效采集；光谱仪为海洋光学高灵敏度荧光光谱仪，其高性能为荧光检测提供了更高的精确度；双通道呼吸麻醉机8保证操作平台7上的小动物长时间处于呼吸平稳的麻醉状态；上位机1软件根据需求选择不同通道进行信号采集的控制，并对获取的数据在生理药代动力学模型中进行分析，同时显示各通道纳米药物荧光信息，反映纳米药物在血液、组织和器官等部位的分布情况，揭示其作用机制。
[0022]如图2所示，为本专利技术光纤探头组结构示意图。本系统选用6组Y型光纤探头组传递激发光和荧光，包括光纤探头9、手柄10、包塑软管11、分束器12、分路荧光接收光纤13、合束器14、荧光接收光纤15、荧光激发光纤16组成。六路激光在光开关4控制下经荧光激发光纤16传递到对应光纤探头9。对应光纤探头9激发药物荧光，采集荧光信号。六路荧光接收光纤13在合束器14处汇集成一根接收光纤15适本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于荧光监测的多通道在体药代分析系统，其特征在于，包括：光源、多路光开关、荧光光谱仪、Y型光纤探头组、控制电路、操作平台、双通道呼吸麻醉机和上位机；操作平台上固定Y型光纤探头组、双通道呼吸麻醉机连接面罩与实验动物，在上位机和控制电路控制下，光源处产生的激发光经多路光开关传输到Y型光纤探头组，激发实验动物体内药物产生荧光，荧光被Y型光纤探头组接收传输至荧光光谱仪处理，荧光光谱仪数据传输到上位机进一步处理显示，反映纳米药物在血液、组织和器官等部位的分布情况，揭示其作用机制。2.如权利要求1所述的基于荧光监测的多通道在体药代分析系统，其特征在于，光源选用单波长激光光源或高压汞灯配备相应波长滤色片。3.如权利要求1所述的基于荧光监测的多通道在体药代分析系统，其特征在于，荧光光谱仪的采集通道数量从1个通道到最多6个通道。4.如权利要求1所述的基于荧光监测的多通道在体药代分析系统，其特征在于，多路光开关完成通道数量从2个通道到最多6个通道切换。5.如权利要求1所述的基于荧光监测的...

【专利技术属性】
技术研发人员：钱志余，周慧晶，顾月清，李怡燃，王飞龙，臧梦洁，
申请(专利权)人：南京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：