CN114438161B - 监测药物影响生物样本与放射性探针作用的方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本申请提供了一种监测药物影响生物样本与放射性探针作用的方法，其特征在于，所述方法包括：在一个参考微流道和至少一个样本微流道中持续注入包括放射性探针的第一检测液体；响应于持续注入所述第一检测液体的时长达到第一时长阈值，在所述参考微流道和全部所述样本微流道中持续注入包括放射性探针和药物的第二检测液体；基于注入溶液的所述参考微流道和所述样本微流道在每个时间单元分别对应的成像信息，确定所述药物对生物样本与放射性探针作用的影响；其中，所述样本微流道中包括所述生物样本。通过本申请，能够实时地监测药物对生物样本与放射性探针作用的影响。
Description
技术领域
本申请涉及生物检测技术，尤其涉及一种监测药物影响生物样本与放射性探针作用的方法及系统。
背景技术
相关技术中，观察药物对生物样本的作用通常采用的技术方案是：先将药物与生物样本结合，间隔一段时间后通过检测生物学指标评估药物对生物样本的生长、代谢、活力、杀伤力等的影响。但是，相关技术中的方案仅能够评估药物作用于生物样本一段时间之后药物对生物样本的影响，不能够实时地监测药物对生物样本的影响。
发明内容
本申请实施例提供一种监测药物影响生物样本与放射性探针作用的方法及系统，能够实时地监测药物对生物样本的影响。
本申请实施例的技术方案是这样实现的：
第一方面，本申请实施例提供一种监测药物影响生物样本与放射性探针作用的方法，包括：
在一个参考微流道和至少一个样本微流道中持续注入包括放射性探针的第一检测液体；
响应于持续注入所述第一检测液体的时长达到第一时长阈值，在所述参考微流道和全部所述样本微流道中持续注入包括放射性探针和药物的第二检测液体；
基于注入溶液的所述参考微流道和所述样本微流道在每个时间单元分别对应的成像信息，确定所述药物对生物样本与放射性探针作用的影响；
其中，所述样本微流道中包括所述生物样本。
在一些可选实施例中，响应于持续注入所述第二检测液体的时长达到第二时长阈值，在所述参考微流道和全部所述样本微流道中持续注入基础溶液，所述基础溶液中不包括所述放射性探针和所述药物。
在一些可选实施例中，所述基于注入溶液的所述参考微流道和所述样本微流道在每个时间单元分别对应的实时成像信息，确定所述药物对所述生物样本与放射性探针作用，包括：
基于成像探测器采集持续注入所述第一检测溶液的时间区间内，所述参考微流道在每个时间单元对应的第一参考成像信息以及所述样本微流道在每个时间单元对应的第一样本成像信息；
基于所述成像探测器采集持续注入所述第二检测溶液的时间区间内，所述参考微流道在每个时间单元对应的第二参考成像信息以及所述样本微流道在每个时间单元对应的第二样本成像信息；
基于所述第一参考成像信息、所述第一样本成像信息、所述第二参考成像信息和所述第二样本成像信息实时确定所述药物对所述生物样本与放射性探针作用的影响。
在一些可选实施例中，所述基于注入溶液的所述参考微流道和所述样本微流道在每个时间单元分别对应的实时成像信息，确定所述药物对所述生物样本与放射性探针作用的影响，包括：
基于成像探测器持续采集注入所述基础溶液的时间区间内，所述参考微流道在每个时间单元对应的第三参考信息以及所述样本微流道在每个时间单元对应的第三样本成像信息；
基于所述第三参考成像信息和所述第三样本成像信息确定所述放射性探针经所述药物干扰后的动力学信息。
在一些可选实施例中，所述基于注入溶液的所述参考微流道和所述样本微流道在每个时间单元分别对应的成像信息，确定所述药物对所述生物样本与放射性探针作用的影响，包括：
基于成像探测器采集持续注入所述第一检测溶液的时间区间内，所述参考微流道在每个时间单元对应的第一参考成像信息以及所述样本微流道在每个时间单元对应的第一样本成像信息；
基于所述第一参考成像信息和所述第一样本成像信息确定所述生物样本与放射性探针的相互作用。
在一些可选实施例中，不同的所述样本微流道中注入的药物的种类相同或不同。
在一些可选实施例中，不同的所述样本微流道中注入的药物的浓度相同或不同。
第二方面，本申请实施例提供一种监测药物影响生物样本与放射性探针作用的系统，所述系统包括：
流体控制单元，用于控制在一个参考微流道和至少一个样本微流道中持续注入包括放射性探针的第一检测液体；在持续注入所述第一检测液体的时长达到第一时长阈值，控制在所述参考微流道和全部所述样本微流道中持续注入包括放射性探针和药物的第二检测液体；
成像探测器，用于采集注入溶液的所述参考微流道和所述样本微流道在每个时间单元分别对应的成像信息；
流控芯片，用于基于所述成像信息确定所述药物对所述生物样本与放射性探针作用的影响；
其中，所述流控芯片包括一个样本微流道和至少一个参考微流道，所述样本微流道中包括生物样本。
在一些可选实施例中，所述流体控制单元，还用于在持续注入所述第二检测液体的时长达到第二时长阈值时，控制在所述参考微流道和全部所述样本微流道中持续注入基础溶液，所述基础溶液中不包括所述放射性探针和所述药物。
在一些可选实施例中，所述流控芯片，用于基于成像探测器采集持续注入所述第一检测溶液的时间区间内，所述参考微流道在每个时间单元对应的第一参考成像信息以及所述样本微流道在每个时间单元对应的第一样本成像信息；
基于所述成像探测器采集持续注入所述第二检测溶液的时间区间内，所述参考微流道在每个时间单元对应的第二参考成像信息以及所述样本微流道在每个时间单元对应的第二样本成像信息；
基于所述第一参考成像信息、所述第一样本成像信息、所述第二参考成像信息和所述第二样本成像信息确定所述药物对所述生物样本与放射性探针作用的影响。
在一些可选实施例中，所述流控芯片，用于基于成像探测器持续采集注入所述基础溶液的时间区间内，所述参考微流道在每个时间单元对应的第三参考信息以及所述样本微流道在每个时间单元对应的第三样本成像信息；
基于所述第三参考成像信息和所述第三样本成像信息确定所述放射性探针经所述药物干扰后的动力学信息。
在一些可选实施例中，所述流控芯片，用于基于成像探测器采集持续注入所述第一检测溶液的时间区间内，所述参考微流道在每个时间单元对应的第一参考成像信息以及所述样本微流道在每个时间单元对应的第一样本成像信息；
基于所述第一参考成像信息和所述第一样本成像信息确定所述生物样本与放射性探针的相互作用。
在一些可选实施例中，不同的所述样本微流道中注入的药物的种类相同或不同。
在一些可选实施例中，不同的所述样本微流道中注入的药物的浓度相同或不同。
本申请实施例提供的监测药物影响生物样本与放射性探针作用的方法，包括：在一个参考微流道和至少一个样本微流道中持续注入包括放射性探针的第一检测液体；响应于持续注入所述第一检测液体的时长达到第一时长阈值，在所述参考微流道和全部所述样本微流道中持续注入包括放射性探针和药物的第二检测液体；基于注入溶液的所述参考微流道和所述样本微流道在每个时间单元分别对应的成像信息，确定所述药物对所述生物样本与放射性探针作用的影响；其中，所述样本微流道中包括生物样本。如此，通过在参考微流道和样本微流道中持续注入第一检测液体和第二检测液体，以及基于注入溶液的所述参考微流道和所述样本微流道在每个时间单元分别对应的成像信息确定药物对生物样本与放射性探针作用的影响，能够实时地检测药物对生物样本与放射性探针作用的影响。
附图说明
图1是本申请实施例提供的监测药物影响生物样本与放射性探针作用的方法的一种可选处理流程示意图；
图2是本申请实施例提供的基于注入溶液的所述参考微流道和所述样本微流道在每个时间单元分别对应的成像信息，确定所述药物对所述生物样本与放射性探针作用的影响的一种处理流程示意图；
图3是本申请实施例提供的基于注入溶液的所述参考微流道和所述样本微流道在每个时间单元分别对应的成像信息，确定所述药物对所述生物样本与放射性探针作用的影响的另一种处理流程示意图；
图4是本申请实施例提供的监测药物影响生物样本与放射性探针作用的方法的另一种可选处理流程示意图；
图5是本申请实施例提供的药物影响生物样本与放射性探针作用的实时监测曲线的一种示意图；
图6是本申请实施例提供的以秒为时间单位的药物影响生物样本与放射性探针作用的实时监测曲线示意图；
图7是本申请实施例提供的以分为时间单位的药物影响生物样本与放射性探针作用的实时监测曲线示意图；
图8是本申请实施例提供的药物影响生物样本与放射性探针作用的实时监测曲线另一种示意图；
图9A是本申请实施例提供的葡萄糖核素分子探针在细胞中的吸收和代谢示意图；
图9B是本申请实施例提供的细胞二室模型示意图；
图10是本申请实施例提供的监测药物影响生物样本与放射性探针作用的系统的组成结构示意图；
图11是本申请实施例提供的监测药物影响生物样本与放射性探针作用的系统的硬件实体示意图；
图12是本申请实施例提供的由图11所示的系统采集的参考微流道图像和样本微流道图像示意图。
具体实施方式
为了使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本申请作进一步地详细描述，所描述的实施例不应视为对本申请的限制，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本申请保护的范围。
在以下的描述中，涉及到“一些实施例”，其描述了所有可能实施例的子集，但是可以理解,“一些实施例”可以是所有可能实施例的相同子集或不同子集，并且可以在不冲突的情况下相互结合。
在以下的描述中，所涉及的术语“第一\第二”仅仅是区别类似的对象，不代表针对对象的特定排序，可以理解地，“第一\第二”在允许的情况下可以互换特定的顺序或先后次序，以使这里描述的本申请实施例能够以除了在这里图示或描述的以外的顺序实施。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中所使用的术语只是为了描述本申请实施例的目的，不是旨在限制本申请。
应理解，在本申请的各种实施例中，各实施过程的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本申请实施例的实施过程构成任何限定。
对本申请实施例进行进一步详细说明之前，对本申请实施例中涉及的名词和术语进行说明，本申请实施例中涉及的名词和术语适用于如下的解释。
1)放射性探针：利用放射性同位素进行标记的各种分子和细胞，如小分子、核酸、蛋白及多肽、多聚糖类、脂类、细胞等称为放射性探针；放射性探针可以实施为核素分子探针。
2)流控芯片(Biofluidic chips)：用于生物样本培养及检测的流体控制芯片。流控芯片具有与微流控芯片相同或相似的流道、腔室及流体管路接口,可以在流控芯片中处理生物样本及流体控制；流控芯片至少包括微纳芯片以及尺度为米及之下尺度的芯片。
3)微流控芯片技术：将生物、化学、医学分析过程的样品制备、反应、分离、检测等基本操作单元集成到一块微米尺度的芯片上，自动完成分析全过程的技术。
4)生物样本：健康和疾病生物体的生物大分子、细胞、组织、器官等样本，至少包括器官、组织、或经处理过的生物样本，如类器官、肿瘤微球、3D细胞培养物、生物打印组织等。
5)基础溶液：包括生物培养液或缓冲液。
申请人在实施药物对生物样本的影响的监测过程中发现，实时地监测药物对生物样本的影响是一种技术空白，相关技术中没有实时地监测药物对生物样本的影响的方案。具体地，监测药物对生物样本的影响可以包括：药物毒性检测、酶抑制、酶激活、代谢响应、生物反应过程监测、解离常数计算、激活常数计算、精准药物代谢动力学参数评估等。应用电化学传感原理的代谢流技术(如商业化的Seahorse XF分析平台)可以实时测量氧气消耗率和细胞外酸性率，但是，应用电化学传感原理的代谢流技术的灵活性差、可拓展性低。微流控放射生物分析技术(CIMR)将细胞细胞培养在微流控芯片中，再利用放射成像探测器记录参考微流道和细胞微流道的动态成像信息，最后通过信号分离的方式实现对细胞动态吸收核素探针分子监测的目的；CIMR技术能够获取细胞对核素分子探针的实时反应信息，但是无法直接监测药物对细胞代谢的实时干扰情况。
基于此，本申请实施例提供了一种监测药物影响生物样本与放射性探针作用的方法及系统，能够实时地监测药物对生物样本的影响。
本申请实施例提供的监测药物影响生物样本与放射性探针作用的方法的一种可选处理流程，如图1所示，至少包括以下步骤：
步骤S101，在一个参考微流道和至少一个样本微流道中持续注入包括放射性探针的第一检测液体。
在一些实施例中，监测药物影响生物样本与放射性探针作用的系统包括的流体控制单元控制向一个参考微流道和至少一个样本微流道中持续注入包括放射性探针的第一检测液体。
在一些实施例中，放射性探针可以是核素分子探针。参考微流道和样本微流道均位于流控芯片内，流控芯片内的样本微流道的数量可以为一个或多个。由于流控芯片至少包括微纳芯片、尺度为米以及米之下尺度的芯片，因此，样本微流道和参考微流道的尺寸需与微流控芯片的尺寸匹配。其中，样品微流道中还包括生物样本，参考微流道中不包括生物样本。
在一些实施例中，第一检测液体包括放射性探针和基础溶液，基础溶液可以包括生物培养液或缓冲液。其中，生物培养液包括各种用于生物样本的培养液，如线虫培养液、细胞培养液等，其中用于细胞培养的细胞培养基包括多种类型，如DMEM培养基、RPMI1640培养基、内皮细胞培养基等；缓冲液包括PBS缓冲液、HEPES缓冲液等。
基础溶液的作用是维护生物提的正常生长状态或者基本生存状态，生物培养液为用于促进生物样本生长和代谢；生物培养液包括多种营养成分，生物培养液的不同成分可用于研究不同代谢物的作用。缓冲液用于维持生物样本的基本生存状态，缓冲液可以最小化地减少干扰，有利于聚焦于放射性探针的基本作用。
步骤S102，响应于持续注入第一检测液体的时长达到第一时长阈值，在所述参考微流道和全部所述样本微流道中持续注入包括放射性探针和药物的第二检测液体。
在一些实施例中，记录步骤S101中向参考微流道和样本微流道中持续注入第一检测液体的时长，在持续注入第一检测液体的时长达到第一时长阈值的情况下，监测药物影响生物样本与放射性探针作用的系统包括的流体控制单元控制向参考微流道和全部样本微流道中持续注入包括放射性探针和药物的第二检测液体。
在一些实施例中，样本微流道的数量为多个的情况下，不同微流道中注入的药物的种类可以相同或不同，不同微流道中注入的药品的浓度也可以相同或不同。作为示例，流控芯片包括的多个微流道中，每个微流道中注入相同种类的药品以及相同浓度的药品；或者，流控芯片包括的多个微流道中，每个微流道中注入相同种类的不同浓度的药品；或者，流控芯片包括的多个微流道中，每个微流道中注入不同种类的药品以及不同浓度的药品；或者，流控芯片包括的多个微流道中，每个微流道中注入不同种类的相同浓度的药品。
其中，第一时长阈值可根据实际的应用场景灵活设定。
步骤S103，基于注入溶液的所述参考微流道和所述样本微流道在每个时间单元分别对应的成像信息，确定所述药物对生物样本与放射性探针的影响。
在一些实施例中，监测药物影响生物样本与放射性探针作用的系统所包括的流控芯片基于注入溶液的所述参考微流道和所述样本微流道在每个时间单元分别对应的成像信息，确定所述药物对生物样本与放射性探针作用的影响。其中，如果放射性探针为小分子类的分子探针，则生物样本与放射性探针的相互作用为代谢。如果放射性探针为抗体类的分子探针，则生物样本与放射性探针的相互作用为结合。如果放射性探针为标记的细胞，则生物样本与放射性探针的相互作用为细胞与细胞之间的相互作用。
在一些实施例中，首先利用监测药物影响生物样本与放射性探针作用的系统所包括的成像探测器在每个时间单元采集参考微流道和全部样本微流道的成像信息；再利用流控芯片基于每个时间单元对应的参考微流道和全部样本微流道的成像信息，确定每个时间单元内药物对生物样本与放射性探针作用的影响。
其中，时间单元可根据需要灵活设置，如设置为1秒钟、5秒钟、1分钟或2分钟等，本申请实施例对时间单元的大小和粒度不做限定。其中，成像探测器可以是正电子发射断层成像(Positron Emission Computed Tomography，PET)探测器或正电子相机，本申请实施例对成像探测器的种类或形态不做限定。
在一些可选实施方式中，基于注入溶液的所述参考微流道和所述样本微流道在每个时间单元分别对应的成像信息，确定所述药物对所述生物样本与放射性探针作用的影响的一种处理流程示意图，如图2所示，至少可以包括：
步骤S103a，基于成像探测器采集持续注入所述第一检测溶液的时间区间内，所述参考微流道在每个时间单元对应的第一参考成像信息以及所述样本微流道在每个时间单元对应的第一样本成像信息。
在一些实施例中，第一参考成像信息为成像探测器采集的只包括第一检测溶液的参考微流道得到的图像信息，第一样本成像信息为成像探测器采集的只包括第一检测溶液的样本微流道得到的图像信息。其中，样本微流道包括生物样本，参考微流道不包括生物样本，第一检测溶液中只包括放射性探针而不包括药物。
步骤S103b，基于成像探测器采集持续注入第二检测溶液的时间区间内，所述参考微流道在每个时间单元对应的第二参考成像信息以及所述样本微流道在每个时间单元对应的第二样本成像信息。
在一些实施例中，第二参考成像信息为成像探测器采集的包括第一检测溶液和第二检测溶液的参考微流道得到的图像信息，第二样本成像信息为成像探测器采集的包括第一检测溶液和第二检测溶液的样本微流道得到的图像信息。其中，样本微流道包括生物样本，参考微流道不包括生物样本，第一检测溶液中只包括放射性探针，第二检测溶液中包括药物。
在一些实施例中，第一参考成像信息、第一样本成像信息、第二参考成像信息和第二样本成像信息是以时间单元为粒度采集得到，因此，在时间区间内采集到的第一参考成像信息、第一样本成像信息、第二参考成像信息和第二样本成像信息均为一组图像信息构成的集合。
步骤S103c，基于所述第一参考成像信息、所述第一样本成像信息、所述第二参考成像信息和所述第二样本成像信息确定所述药物对所述生物样本与放射性探针作用的影响。
在一些实施例中，基于第一参考成像信息和第一样本成像信息可以确定没有药物的情况下生物样本与放射性探针的相互作用，如生物样本对放射性探针的代谢信息。基于第二参考成像信息和第二样本成像信息可以确定加入药物的情况下生物样本的代谢信息。通过比较没有药物的情况下生物样本的代谢信息与加入药物的情况下生物样本与放射性探针作用的信息，能够确定药物对生物样本与放射性探针作用的影响。
在一些实施例中，由于第一参考成像信息、所述第一样本成像信息、所述第二参考成像信息和所述第二样本成像信息均为以时间单元为粒度采集的一组图像信息，因此基于第一参考成像信息、第一样本成像信息、第二参考成像信息和第二样本成像信息能够确定每个时间单元内药物对生物样本与放射性探针作用的影响，实现实时地监测药物对生物样本与放射性探针作用的影响。
针对图2所示的处理流程，若样本微流道包括N个，N为正整数，注入至N个微流道的第二检测溶液中药物的种类相同、药物的浓度不同，则可以实时地监测不同浓度的药物对生物样本与放射性探针作用的影响。若注入至N个微流道的第二检测溶液中药物的种类不同，则可以实时地监测不同浓度的药物对生物样本与放射性探针作用的影响。
在另一些可选实施方式中，基于注入溶液的所述参考微流道和所述样本微流道在每个时间单元分别对应的成像信息，确定所述药物对所述生物样本与放射性探针作用的影响的另一种处理流程示意图，如图3所示，至少可以包括：
步骤S103d，基于成像探测器采集持续注入所述第一检测溶液的时间区间内，所述参考微流道在每个时间单元对应的第一参考成像信息以及所述样本微流道在每个时间单元对应的第一样本成像信息。
在一些实施例中，第一参考成像信息为成像探测器采集的只包括第一检测溶液的参考微流道得到的图像信息，第一样本成像信息为成像探测器采集的只包括第一检测溶液的样本微流道得到的图像信息。其中，样本微流道包括生物样本，参考微流道不包括生物样本，第一检测溶液中只包括放射性探针而不包括药物。
步骤S103e，基于所述第一参考成像信息和所述第一样本成像信息确定生物样本与放射性探针的相互作用。
在一些实施例中，基于第一参考成像信息和第一样本成像信息可以确定没有药物的情况下生物样本与放射性探针作用，如生物样本对放射性探针的代谢信息。
在一些实施例中，由于第一参考成像信息和所述第一样本成像信息均为以时间单元为粒度采集的一组图像信息，因此基于第一参考成像信息和第一样本成像信息能够确定每个时间单元内生物样本与放射性探针的相互作用，实现实时地监测生物样本与放射性探针的相互作用。
针对图3所示的处理流程，若样本微流道包括N个，N为正整数，注入至N个微流道的第一检测溶液中放射性探针的种类不同，则可以实时地监测生物样本与不同种类的放射性探针的相互作用。
在本申请实施例图1至图3所提供的处理流程的基础上，本申请实施例提供的监测药物影响生物样本与放射性探针作用的方法的另一种可选处理流程如图4所示，在步骤S101至步骤S103的基础上，还可以包括：
步骤S104，响应于持续注入第二检测液体的时长达到第二时长阈值，在参考微流道和全部样本微流道中持续注入基础溶液。
在一些实施例中，持续注入第二检测液体的时长达到第二时长阈值时，可通过流体控制单元控制向参考微流道和全部样本微流道中持续注入基础溶液。通过注入基础溶液，放射性探针可流出参考微流道和样本微流道。其中，基础溶液中不包括所述放射性探针和药物。
其中，第二时长阈值可根据实际的应用场景灵活设定。
在执行完步骤S104之后，所述方法还可以包括：
步骤S105，基于注入溶液的所述参考微流道和所述样本微流道在每个时间单元分别对应的成像信息，确定所述放射性探针的动力学信息。
在一些实施例中，基于成像探测器采集注入所述基础溶液的时间区间内，所述参考微流道在每个时间单元对应的第三参考成像信息以及所述样本微流道在所述每个时间单元对应的第三样本成像信息，确定所述放射性探针的滞留动力学信息和/或流出动力学信息。
需要说明的是，本申请实施例中，图2、图3和图4所示的处理流程可任意组合实现。作为示例，图2所示的处理流程与图4所示的处理流程组合实施；或者，图3所示的处理流程与图4所示的处理流程组合实现；或者，图2所示的处理流程与图3所示的处理流程组合实现；或者，图2、图3和图4所示的处理流程组合实现。
基于本申请实施例提供的监测药物影响生物样本与放射性探针作用的方法，得到如图5所示的药物对影响生物样本与放射性探针作用的实时监测曲线的一种示意图；图5中的横坐标表示时间，纵坐标表示每个像素中每秒检测到的放射性信号的数值。图5中三个样本中注入的放射性探针的浓度相同，注入的药物种类和浓度均相同。
基于图5，在注入第一检测液体的时长内，随着时间的增加，参考微流道和样本微流道每个像素中每秒检测到的放射性信号的数值呈快速增长趋势，且参考微流道和样本微流道中每秒检测到的放射性信号的数值的增长速率相近；参考微流道中每个像素中每秒检测到的放射性信号的数值达到一定数据之后不再增长，而样本微流道中每个像素中每秒检测到的放射性信号的数值达到一定数据之后的增长速度减缓。
在注入第二检测液体的时长内，随着时间的增加，样本微流道中每个像素中每秒检测到的放射性信号的数值增长较注入第一检测液体时增长缓慢；在该场景下，说明药物对生物样本代谢放射性探针的代谢具有抑制作用。产生抑制作用的原因可以包括吸收的减少、结合的竞争性抑制、解离速率增加、细胞排出增加、酶抑制以及转运体抑制中的一种或多种。
在注入基础溶液的初期，随着时间的增加，参考微流道和样本微流道中每秒检测到的放射性信号的数值呈快速衰减趋势，且参考微流道和样本微流道中每秒检测到的放射性信号的数值的衰减速率相近；在该过程中衰减的放射性信号为参考微流道和样本微流道的液体中存留的放射性探针。参考微流道中每秒检测到的放射性信号的数值随着时间增加最终衰减为零。样本微流道中每秒检测到的放射性信号的数值持续衰减，且样本微流道中每秒检测到的放射性信号的数值持续衰减速率逐渐降低；样本微流道中每秒检测到的放射性信号的数值不为零，表征生物样本内还存留有放射性探针。
如图6所示为以秒为时间单位的药物影响生物样本与放射性探针作用的实时监测曲线示意图，图6的横坐标表示时间，单位为秒，纵坐标表示每个像素中每秒检测到的放射性信号的数值。如图7所示为以分为时间单位的药物影响生物样本与放射性探针作用的实时监测曲线示意图，图7的横坐标表示时间，单位为分，纵坐标表示每个像素中每分检测到的放射性信号的数值。图6和图7中的样本微流道中容纳有相同的生物样本、相同的放射性探针，以及注入相同种类、相同浓度的药物。图6和图7中放射性信号的变化趋势与图5相似的放射性信号的变化趋势相似。
上述图5至图7中样本微流道中容纳有相同的生物样本、相同的放射性探针，以及注入相同种类、相同浓度的药物，针对样本微流道中容纳有相同的生物样本、相同的放射性探针，注入相同种类的不同浓度的药物，得到如图8所示的药物影响生物样本与放射性探针作用的实时监测曲线另一种示意图，图8所示横坐标表示时间，单位为秒，纵坐标为每个像素中每秒检测到的放射性信号的数值；放射性探针为葡萄糖，三种药物的浓度分别是100nM、500nM和1000nM；可以看出，药物的浓度越低，生物样本对葡萄糖代谢显示出抑制转折点的时刻越晚，药物的浓度越高，生物样本抑制葡萄糖代谢的速率也越快。
本申请实施例中，生物样本代谢的动力学信息可以基于动力学模型得到。图9A为葡萄糖核素分子探针([18F]FDG)在细胞中的吸收和代谢示意图；图9B为相应的细胞二室模型示意图，k1代表FDG进入细胞膜，k3代表进入细胞的FDG被磷酸化；k2代表进入细胞内的FDG被转运至细胞膜外，k4代表磷酸化的FDG再经过去磷酸化变为自由的FDG。
本申请实施例提供的监测药物影响生物样本与放射性探针作用的方法，突破了现有技术中实时监测药物对生物样本与放射性探针作用的影响的空白，突破性地采用在不同的时间阶段，分别向容纳生物样本和放射性探针的样本微流道以及不容纳生物样本的参考微流道中持续注入含有放射性探针和基础溶液的第一检测液体、持续注入药物以及持续注入基础溶液的方式，实现对不同环境下实时地监测生物样本与放射性探针作用，进而实时地监测药物对生物样本与放射性探针作用的影响。
本申请实施例还提供一种监测药物影响生物样本与放射性探针作用的系统，所述系统的组成结构示意图，如图10所示，至少包括：
流体控制单元303，用于控制在一个参考微流道和至少一个样本微流道中持续注入包括放射性探针的第一检测液体；在持续注入所述第一检测液体的时长达到第一时长阈值，控制在所述参考微流道和全部所述样本微流道中持续注入包括放射性探针和药物的第二检测液体；
成像探测器302，用于采集注入溶液的所述参考微流道和所述样本微流道在每个时间单元分别对应的成像信息；
流控芯片301，用于基于所述成像信息确定所述药物对所述生物样本与放射性探针作用的影响；
其中，所述流控芯片301包括一个样本微流道和至少一个参考微流道，所述样本微流道中包括生物样本。
在一些实施例中，所述流体控制单元303，还用于在持续注入所述第二检测液体的时长达到第二时长阈值时，控制在所述参考微流道和全部所述样本微流道中持续注入基础溶液，所述基础溶液中不包括所述放射性探针和所述药物。
在一些实施例中，所述流控芯片301，用于基于成像探测器采集持续注入所述第一检测溶液的时间区间内，所述参考微流道在每个时间单元对应的第一参考成像信息以及所述样本微流道在每个时间单元对应的第一样本成像信息；
基于所述成像探测器采集持续注入所述第二检测溶液的时间区间内，所述参考微流道在每个时间单元对应的第二参考成像信息以及所述样本微流道在每个时间单元对应的第二样本成像信息；
基于所述第一参考成像信息、所述第一样本成像信息、所述第二参考成像信息和所述第二样本成像信息确定所述药物对所述生物样本与放射性探针作用的影响。
在一些实施例中，所述流控芯片301，用于基于成像探测器持续采集注入所述基础溶液的时间区间内，所述参考微流道在每个时间单元对应的第三参考信息以及所述样本微流道在每个时间单元对应的第三样本成像信息；
基于所述第三参考成像信息和所述第三样本成像信息确定所述放射性探针经所述药物干扰后的动力学信息。
在一些实施例中，所述流控芯片301，用于基于成像探测器采集持续注入所述第一检测溶液的时间区间内，所述参考微流道在每个时间单元对应的第一参考成像信息以及所述样本微流道在每个时间单元对应的第一样本成像信息；
基于所述第一参考成像信息和所述第一样本成像信息确定所述生物样本与放射性探针的相互作用。
在一些实施例中，不同的所述样本微流道中注入的药物的种类相同或不同。
在一些实施例中，不同的所述样本微流道中注入的药物的浓度相同或不同。
本申请实施例中，监测药物影响生物样本与放射性探针作用的系统的硬件实体示意图，如图11所示，包括：流控芯片301、成像探测器302和流体控制单元303。基于图11所示的系统采集的参考微流道图像和样本微流道图像如图12所示，标识“1”、“2”和“3”对应样本微流道图像，“Mediumcha mber”对应参考微流道图像，可以看出三个样本微流道图像对应的颜色相似，表征样本微流道图像中放射性信号数据的区域的颜色比表征参考微流道图像中放射性信号数据的区域的颜色浅，说明样本微流道图像中放射性信号的数量高于参考微流道中放射性信号的数量。
以上，仅为本申请的实施例而已，并非用于限定本申请的保护范围。凡在本申请的精神和范围之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均包含在本申请的保护范围之内。
Claims (4)
1.一种监测药物影响生物样本与放射性探针作用的方法，所述方法是非诊断目的，其特征在于，所述方法包括：
在一个参考微流道和至少一个样本微流道中持续注入包括放射性探针的第一检测液体；
响应于持续注入所述第一检测液体的时长达到第一时长阈值，在所述参考微流道和全部所述样本微流道中持续注入包括放射性探针和药物的第二检测液体；
基于注入溶液的所述参考微流道和所述样本微流道在每个时间单元分别对应的成像信息，确定所述药物对生物样本与放射性探针作用的影响；
其中，所述样本微流道中包括所述生物样本；
所述基于注入溶液的所述参考微流道和所述样本微流道在每个时间单元分别对应的成像信息，确定所述药物对所述生物样本与放射性探针作用的影响，包括：
基于成像探测器采集持续注入所述第一检测溶液的时间区间内，所述参考微流道在所述每个时间单元对应的第一参考成像信息以及所述样本微流道在所述每个时间单元对应的第一样本成像信息；
基于所述成像探测器采集持续注入所述第二检测溶液的时间区间内，所述参考微流道在所述每个时间单元对应的第二参考成像信息以及所述样本微流道在所述每个时间单元对应的第二样本成像信息；
基于所述第一参考成像信息和所述第一样本成像信息确定所述生物样本与放射性探针的相互作用；
基于所述第一参考成像信息、所述第一样本成像信息、所述第二参考成像信息和所述第二样本成像信息确定所述药物对所述生物样本与放射性探针作用的影响；
其中，所述监测药物影响生物样本与放射性探针作用的方法利用监测药物影响生物样本与放射性探针作用的系统实现，所述系统包括：
流体控制单元，用于控制在一个参考微流道和至少一个样本微流道中持续注入包括放射性探针的第一检测液体；在持续注入所述第一检测液体的时长达到第一时长阈值，控制在所述参考微流道和全部所述样本微流道中持续注入包括放射性探针和药物的第二检测液体；
成像探测器，用于采集注入溶液的所述参考微流道和所述样本微流道在每个时间单元分别对应的成像信息；
流控芯片，用于基于所述成像信息确定所述药物对所述生物样本与放射性探针作用的影响；所述流控芯片包括一个样本微流道和至少一个参考微流道，所述样本微流道中包括生物样本。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
响应于持续注入所述第二检测液体的时长达到第二时长阈值，在所述参考微流道和全部所述样本微流道中持续注入基础溶液，所述基础溶液中不包括所述放射性探针和所述药物。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述基于注入溶液的所述参考微流道和所述样本微流道在每个时间单元分别对应的成像信息，确定所述药物对所述生物样本与放射性探针作用的影响，包括：
基于成像探测器持续采集注入所述基础溶液的时间区间内，所述参考微流道在所述每个时间单元对应的第三参考信息以及所述样本微流道在所述每个时间单元对应的第三样本成像信息；
基于所述第三参考成像信息和所述第三样本成像信息确定所述放射性探针经所述药物干扰后的动力学信息。
4.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，不同的所述样本微流道中注入的药物的浓度相同或不同。
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
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