人工智能芯片与液质联用集成方法在同仁牛黄清心丸关键质量属性辨识中的应用技术

本发明专利技术提供一种生物传感芯片结合UPLC

【技术实现步骤摘要】
人工智能芯片与液质联用集成方法在同仁牛黄清心丸关键质量属性辨识中的应用


[0001]本专利技术属于中药领域，具体涉及一种人工智能芯片与液质联用集成方法在同 仁牛黄清心丸关键质量属性辨识中的应用。

技术介绍

[0002]《人用药物注册技术要求国际协调委员会药物研发指导原则》(ICHQ8)中 明确指出药品关键质量属性(critical quality attributes，CQAs)是指在适当的限 度、范围或分布之内，确保所需产品质量的物理、化学、生物或微生物性质或特 征。其中以临床疗效为指导的功效关键质量属性是中药及其制剂质量评价和控制 的前提基础。然而，目前中药行业普遍存在质量评价和过程控制指标与临床疗效 缺乏关联的行业痛点难题。
[0003]同仁牛黄清心丸作为同仁堂拳头产品之一，具有益气养血、活血化瘀、清 热解毒等功效，尤其适用于急性脑血管病、中风先兆及中风后遗症等。据统计， 其在2020年全国终端零售心血管类中成药中位居前十一，市场需求量大、增长 潜力大，在同类产品中销量始终处于领先地位。炎症是免疫系统维持机体正常 生理功能的重要环节，炎症免疫是导致脑血管病变的核心因素之一。炎症改变 血管内皮细胞的结构和功能，促使血脑屏障出现功能性障碍，造成局部炎症， 从而导致神经系统损害。因此，同仁牛黄清心丸干预脑卒中抗炎通路相关关键 质量属性的辨识研究具有重要的科学价值和产业价值。
[0004]基于中药复方成分复杂多样的特点，关键质量属性辨识对技术的灵敏度和检 准确性要求较高。基于半导体材料制备的AlGaAs/GaAs高电子迁移率晶体管 (HEMT)生物传感器，因其灵敏度高，检测速度快，为生物传感筛选所得化学 成分的分离、鉴定提供了重要技术支撑。前期研究发现巨噬细胞游走抑制因子 MIF为炎症相关的关键蛋白，并且构建了MIF功能化修饰的HEMT生物传感器。 然而，对于中药复杂体系中关键质量属性的筛选，生物传感的应用缺乏对关键质 量属性的分析、鉴定。本专利技术拟将MIF
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HEMT生物传感器与UPLC
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MS/MS技术 集成，建立一套中药复方关键质量属性辨识的集成方法，克服现有技术的不足。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种人工智能芯片与液质联用集成方法在同仁牛黄 清心丸关键质量属性辨识中的应用。
[0006]为克服现有技术不足，一种人工智能芯片与液质联用集成方法在同仁牛黄清 心丸关键质量属性辨识中的应用，其特征在于，具体步骤如下：
[0007]步骤1：以同仁牛黄清心丸主治疾病的关键蛋白为研究载体，构建关键蛋白 功能化修饰的生物传感器；
[0008]步骤2：基于此生物传感器，采用电化学工作站测定同仁牛黄清心丸样品与 关键蛋白的相互作用强度；
[0009]步骤3：采用非特异性和特异性洗脱剂，将结合于关键蛋白上的关键质量属 性进
行洗脱；
[0010]步骤4：富集步骤3中的洗脱液，采用超高效液相色谱质谱联用技术，鉴定 分析洗脱液中的化学成分，并与同仁牛黄清心丸的全成分进行比对，筛选其关键 质量属性。
[0011]根据本专利技术的一些具体实施方案，生物传感芯片与UPLC
‑
MS/MS的集成方 法在同仁牛黄清心丸关键质量属性辨识中的应用中涉及同仁牛黄清心丸所治病 症的关键蛋白，由于同仁牛黄清心丸的功效包括益气养血、活血化瘀、清热解毒， 其中活血化瘀和清热解毒功效与抗炎关系密切，而研究发现MIF为抗炎相关的 关键蛋白，因此，本专利技术提供的关键蛋白功能化修饰的生物传感器为MIF
‑
HEMT 生物传感器，构建的具体步骤如下：
[0012](1)在HEMT生物传感芯片上加入60μL 3
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巯基丙酸，于室温下浸泡17
‑
24 h，在HEMT器件表面生成Au
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S键，形成自组装单层；
[0013](2)待自主装单层形成后，用水洗去步骤1中多余的巯基试剂，于样品池 中加入20mM碳酰二亚胺盐酸盐EDC和50mM N
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羟基丁二酰亚胺NHS的等 体积混合物，反应15min，生成稳定的胺类活化产物用于活化羧基；
[0014](3)用磷酸盐缓冲溶液PBS清洗HEMT器件，加入MIF蛋白，置于4℃ 环境下反应，即得MIF功能化修饰的HEMT器件生物传感器；
[0015](4)采用CHI660e电化学工作站测定MIF
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HEMT生物传感器的I
ds
‑
V
ds
， 对蛋白功能化修饰时间进行考察。
[0016]生物传感器I
ds
‑
V
ds
随蛋白修饰时间变化如图1所示，由图可知，加入蛋白 0.5h时，I
ds
‑
V
ds
基本无变化，2小时为蛋白的最佳修饰时间，进一步优化生物传 感器中MIF蛋白功能化修饰时间为2h。
[0017]根据本专利技术的一些具体实施方案，步骤2中的电化学工作站包括但不限于 2400、CHI660e的提供电流和电压的设备，给定恒定电压为2
‑
5V，且电流精度 需达μA级，扫描方式为电压偏压式。
[0018]根据本专利技术的一些具体实施方案，本专利技术还提供了同仁牛黄清心丸样品的前 处理方法，具体步骤如下：
[0019](1)取同仁牛黄清心丸样品15g于圆底烧瓶中，加入10倍量即150mL水， 采用水蒸气蒸馏法加热回流5h，收集挥发油和烧瓶中的水提取液；
[0020](2)向烧瓶中的药渣加入150mL 50％甲醇进行加热回流1小时；
[0021](3)合并水提液和50％甲醇提取液，作为同仁牛黄清心丸的非挥发油提取 液；
[0022](4)取此提取液10
‑
30mL，浓缩至1
‑
2mL，采用制备液相，以水和乙醇 为洗脱液，对提取液进行分段分离，按照紫外吸收结果作为判断依据，将同仁牛 黄清心丸提取液分为三段。
[0023]本专利技术提供了基于MIF
‑
HEMT生物传感器的同仁牛黄清心丸样品与MIF相 互作用强弱，3种洗脱液与MIF相互作用如图2所示，计算3种洗脱液与MIF 的相互作用强弱分别为5％乙醇洗脱段与MIF相互作用的解离常数Kd为 5.640
×
10^
‑
9，45％乙醇洗脱段为1.288
×
10^
‑
6，80％乙醇洗脱段为2.804
×
10^
‑
6。
[0024]根据本专利技术的一些具体实施方案，本专利技术还提供了基于UPLC
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MS/MS技术 的洗脱成分鉴定分析，具体步骤如下：
[0025]步骤1：采用PBS作为非特异性洗脱剂，将结合于MIF
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HEMT生物传感器 件之上的样
品进行洗脱本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种人工智能芯片与液质联用集成方法在同仁牛黄清心丸关键质量属性辨识中的应用，其特征在于，具体步骤如下：步骤1：以同仁牛黄清心丸主治疾病的关键蛋白为研究载体，构建关键蛋白功能化修饰的生物传感芯片；步骤2：基于此生物传感芯片，采用电化学工作站结合人工智能算法测定同仁牛黄清心丸样品与关键蛋白的相互作用强度；步骤3：采用非特异性和特异性洗脱剂，将结合于关键蛋白上的关键质量属性进行洗脱；步骤4：富集步骤3中的洗脱液，采用超高效液相色谱质谱联用技术，鉴定分析洗脱液中的化学成分，并与同仁牛黄清心丸的全成分进行比对，筛选其关键质量属性。2.根据权利要求1所述的一种人工智能芯片与液质联用集成方法在同仁牛黄清心丸关键质量属性辨识中的应用，其特征在于，步骤1中生物传感芯片为同仁牛黄清心丸主治疾病的关键蛋白功能化修饰的生物传感器，包括但不限于表面等离子共振生物传感芯片、高电子迁移率场效应晶体管生物传感芯片。3.根据权利要求1所述的应用，其特征在于，权利要求1步骤2中的电化学工作站包括但不限于2400、CHI660e的提供电流和电压的设备，给定恒定电压为2
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5V，且电流精度不低于μA级。4.根据权利要求1所述的应用，其特征在于，权利要求1步骤2中的同仁牛黄清心丸样品的前处理具体步骤如下：步骤1：取同仁牛黄清心丸样品于圆底烧瓶中，加入6
‑
14倍量水，采用水蒸气蒸馏法加热回流，收集挥发油和烧瓶中的水提取液；步骤2：向烧瓶中的药渣加入6
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14倍量的甲醇水溶液，进行加热回流0.5
‑
2小时；步骤3：合并水提...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴志生，马丽娟，胡小艳，魏宇楠，
申请(专利权)人：北京中医药大学，
类型：发明
国别省市：