集成的合成和分析系统及其使用方法技术方案

本发明专利技术总体上涉及集成的合成和分析系统及其使用方法。及其使用方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】集成的合成和分析系统及其使用方法
[0001]相关申请
[0002]本申请要求于2020年5月20日提交的美国临时专利申请序列号63/027,577的权益和优先权，该美国临时专利申请的内容通过援引以其全文并入本文。
[0003]政府利益
[0004]本专利技术是根据陆军研究室授予的W911NF
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0020在政府支持下进行的。美国政府享有本专利技术的一定权利。


[0005]本专利技术总体上涉及集成的合成和分析系统及其使用方法。

技术介绍

[0006]药物发现过程构成了整个制药行业的基础，涵盖了靶点发现和验证的早期研究阶段，直至药物候选化合物或先导化合物的识别。小型治疗药物候选物的最初识别是经由各种数据流来进行的。研究可能导致对于疾病进程的新见解，强调可以开发药物以进行干预的新型途径。替代性地，公司进行大规模基于试验和错误的项目以便识别可能感兴趣的分子化合物。这是在最初先导物发现期间最经常执行的过程，目的是将新型化合物带入直至临床前和临床试验。当进行对先导物的投资时，此时完全计算的风险分析可以增加成功的机会。
[0007]来自靶点识别和验证、苗头(hit)识别和验证、从苗头到先导物、先导物优化以及后期先导物优化的药物发现过程是切割并分段成不同手动过程和程序的手动驱动过程。因此，药物发现是费时低效并且不同步的过程，最终导致需要数年来开发商用药物。

技术实现思路

[0008]本专利技术提供了一种新型混合、高通量自动化仪器系统，该系统对于大量化合物的合成、表征和生物活性筛选是完全集成和自动化的。例如，该集成系统可以合成和分析化合物库，并且随后对这些化合物进行各种生物测定。例如，该系统可以合成化合物库，并且然后着手评估细胞毒性，以及对不同生物靶点的结合亲和力和激动剂/拮抗剂特性。以这种方式，本专利技术的系统能够在药物发现过程中提供高感兴趣的化学候选先导物，这些化学候选先导物然后可以进行进一步的生物学和临床研究。另外，该平台通过高通量反应筛选提供有关合成路线优化的信息，从而允许在适当的监管设施中转化为大规模生产的最佳条件。因此，本专利技术的系统协调、自动化和同步药物发现过程的许多方面，并显著提高了此类过程的效率。
[0009]在某些方面，本专利技术提供了包括多个不同的模块的集成的合成和分析系统。例如，该系统可以包括化学合成模块，该化学合成模块包括：用于在基板上生成离散斑点阵列的一种或多种仪器；以及解吸电喷雾电离(DESI)源，该DESI源用于解吸和电离化学分子并从每个离散斑点形成化学产物。该系统还可以包括分析模块，该分析模块包括被定位成从每
个斑点接收经解吸且经电离的化学产物的质谱仪。该系统还可以包括温育模块，该温育模块被配置成用一种或多种生物材料温育化学产物以进行生物测定。该系统还可以包括生物测定模块，该生物测定模块被配置成分析包括该化学产物的生物测定的结果。该系统还可以包括控制装置，该控制装置包括：流体处理装置，该流体处理装置包括被配置成处理和移动基板并处理该化学合成模块、该温育模块和该生物测定模块之间的一种或多种流体的一个或多个机器人仪器；以及控制模块，该控制模块包括用于控制和协调该化学合成模块、该温育模块和该生物测定模块中的每个模块的操作的软件。
[0010]在某些实施例中，该控制模块进一步包括从每个斑点生成该化学产物的热图以说明每个斑点的该化学产物的成功形成的软件。然后该软件可以分析该热图并确定应重新扫描哪些化学产物用于结构信息。
[0011]在某些实施例中，该化学合成模块进一步包括：二位式DESI平台，其中，第一位置被配置用于分析该化学产物并且靠近该质谱仪的入口，并且第二位置被定位成远离该质谱仪的入口；以及开关，该开关由该控制模块控制以在第一位置与第二位置之间切换。
[0012]该温育模块可以经由软件进行编程，以运行要进行的任何生物测定所需的任何类型的温育。在示例性实施例中，该温育模块可配置成执行选自由以下组成的组的生物测定的温育：细胞毒性、酶再激活、抗生素活性、结合亲和力、酶抑制、抗病毒活性、激动作用/拮抗作用和/或血液/脑屏障渗透。在某些实施例中，该温育模块可操作地与该控制模块的流体处理装置和该化学合成模块的一个或多个流体处理仪器相关联。
[0013]在某些实施例中，该系统进一步包括第二表征位置，该第二表征位置可由该控制模块的流体处理装置访问，并且可以可操作耦合到该控制模块。例如，该第二表征位置包括拉曼光谱仪(Raman spectrometer)。
[0014]在某些实施例中，该生物测定模块包括用于使用小体积样品实现快速原位样品净化和电离的多路复用感应纳米电喷雾和微电泳装置。在此类实施例中，该控制模块可以控制该多路复用感应纳米电喷雾和微电泳装置的操作。
[0015]本专利技术的另一方面提供了用于形成化学产物和对该化学产物进行一种或多种生物测定的方法。此类方法可以涉及：通过将解吸电喷雾电离(DESI)喷雾从DESI源引导到基板上以解吸和电离化学分子并形成化学产物，来在DESI液滴产物中形成化学产物，其中，对来自斑点阵列的表面的每个斑点进行形成步骤；在质谱仪中分析该化学产物，或替代性地或随后收集该化学产物；用一个或多个生物分子温育该化学产物；以及分析用该一个或多个生物分子温育该化学产物的结果。该方法的所有步骤均由集成的合成和分析系统执行，该集成的合成和分析系统包括流体处理装置和控制模块，该流体处理装置包括被配置成通过该方法的每个步骤处理和移动该化学产物的一个或多个机器人仪器，该控制模块包括用于控制和协调每个方法步骤的操作的软件。
[0016]在某些实施例中，该控制模块进一步包括从每个斑点生成该化学产物的热图以说明每个斑点的该化学产物的成功形成的软件。该软件分析该热图并确定应使用所提供的条件重新扫描哪些化学产物用于结构信息。
[0017]在某些实施例中，该形成步骤进一步利用：二位式DESI平台，其中，第一位置被配置用于分析该化学产物并且靠近该质谱仪的入口，并且第二位置被定位成远离该质谱仪的入口；以及开关，该开关由该控制模块控制以在第一位置与第二位置之间切换。
[0018]与生物测定相关联的任何温育都在本专利技术的范围内。在示例性实施例中，该温育用于选自由以下组成的组的一个或多个生物测定：细胞毒性、酶再激活、抗生素活性、结合亲和力、酶抑制、抗病毒活性、激动作用/拮抗作用、以及血液/脑屏障渗透。
[0019]在某些实施例中，该方法可以进一步包括第二表征位置中的第二表征步骤，该第二表征位置可由该控制模块的流体处理装置访问，并且可以可操作耦合到该控制模块。该第二表征可以包括通过拉曼光谱进行的分析。
[0020]在某些实施例中，分析该温育的结果包括使用多路复用感应纳米电喷雾和微电泳装置，以使用小体积样品实现快速原位样品净化和电离。在此类实施例中，该控制模块可以控制该多路复用感应纳米电喷雾和微电泳装置的操作。
[0021]本领域技术人员将理解，本文中的系统和方法可以用于在任何类型的生物本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种集成的合成和分析系统，所述系统包括：化学合成模块，所述化学合成模块包括：用于在基板上生成离散斑点阵列的一种或多种仪器；以及解吸电喷雾电离DESI源，所述DESI源用于解吸和电离化学分子并从每个离散斑点形成化学产物；分析模块，所述分析模块包括被定位成从每个斑点接收经解吸且经电离的化学产物的质谱仪；温育模块，所述温育模块被配置成用一种或多种生物材料温育所述化学产物,以进行生物测定；生物测定模块，所述生物测定模块被配置成分析包括所述化学产物的所述生物测定的结果；以及控制装置，所述控制装置包括：流体处理装置，所述流体处理装置包括被配置成处理和移动基板并处理所述化学合成模块、所述温育模块和所述生物测定模块之间的一种或多种流体的一个或多个机器人仪器；以及控制模块，所述控制模块包括用于控制和协调所述化学合成模块、所述温育模块和所述生物测定模块中的每个模块的操作的软件。2.如权利要求1所述的集成的合成和分析系统，其中，所述控制模块进一步包括从每个斑点生成所述化学产物的热图以说明每个斑点的所述化学产物的成功形成的软件。3.如权利要求2所述的集成的合成和分析系统，其中，所述软件分析所述热图并确定应重新扫描哪些化学产物用于结构信息。4.如权利要求1所述的集成的合成和分析系统，其中，所述化学合成模块进一步包括：二位式DESI平台，其中，第一位置被配置用于分析所述化学产物并且靠近所述质谱仪的入口，并且第二位置被定位成远离所述质谱仪的入口；以及开关，所述开关由所述控制模块控制以在所述第一位置与所述第二位置之间切换。5.如权利要求1所述的集成的合成和分析系统，其中，所述温育模块能够被配置成执行选自由以下组成的组的生物测定的温育：细胞毒性、酶再激活、抗生素活性、结合亲和力、酶抑制、抗病毒活性、激动作用/拮抗作用、以及血液/脑屏障渗透。6.如权利要求1所述的集成的合成和分析系统，其中，所述温育模块可操作地与所述控制模块的流体处理装置和所述化学合成模块的一个或多个流体处理仪器相关联。7.如权利要求1所述的集成的合成和分析系统，其中，所述系统进一步包括第二表征位置，所述第二表征位置能够由所述控制模块的流体处理装置访问，并且能够可操作耦合到所述控制模块。8.如权利要求1所述的集成的合成和分析系统，其中，所述第二表征位置包括拉曼光谱仪。9.如权利要求1所述的集成的合成和分析系统，其中，所述生物测定模块包括用于使用小体积样品实现快速原位样品净化和电离的多路复用感应纳米电喷雾和微电...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗伯特，
申请(专利权)人：普度研究基金会，
类型：发明
国别省市：