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一機(jī)辨萬象，智護(hù)民生安全線——AI 賦能，精準(zhǔn)監(jiān)管新標(biāo)桿
在人工智能浪潮席卷全球的當(dāng)下，AI 正以前所未有的力量重塑各行業(yè)，無論是便捷的智能生活，還是復(fù)雜的工業(yè)生產(chǎn)，都有它活躍的身影?；衔锝Y(jié)構(gòu)注釋作為藥物研發(fā)、材料科學(xué)、環(huán)境監(jiān)測和食品安全等領(lǐng)域的關(guān)鍵技術(shù)之一，面臨嚴(yán)峻挑戰(zhàn)，傳統(tǒng)方法處理海量數(shù)據(jù)效率低、解析未知物易出錯(cuò)，制約這些領(lǐng)域的科技持續(xù)發(fā)展。
面對這一挑戰(zhàn)，安捷倫全新化合物結(jié)構(gòu)注釋智能高分辨液質(zhì)聯(lián)用系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生，以 AI 為核心，對化合物結(jié)構(gòu)注釋流程進(jìn)行了全面革新，實(shí)現(xiàn)了效率與精度的雙重飛躍，為科研探索和工業(yè)生產(chǎn)的智能化升級注入了強(qiáng)大動力。在近期的全國功能食品抽檢工作中，該系統(tǒng)率先精準(zhǔn)識別并注釋了新型那非類非法添加物——伐地那非丙氧基羥乙基，2025 年 3 月國家市場監(jiān)督管理總局公布了該物質(zhì)的補(bǔ)充檢測方法（詳細(xì)信息見后文）。
Part 1
智能化液相：
自動化與智能化的完美融合
在這一系統(tǒng)中，智能化液相模塊扮演著至關(guān)重要的角色。安捷倫 Infinity III 液相色譜系列完美詮釋了未來實(shí)驗(yàn)室的特性：自動、智能、互聯(lián)、綠色，將繁瑣的實(shí)驗(yàn)操作整合為自動化流程，從自動清洗、自動啟動到自動關(guān)閉，一氣呵成，極大地解放了科研人員的雙手，讓他們能夠?qū)⒏嗑ν度氲疥P(guān)鍵的分析研發(fā)工作中。此外，該系統(tǒng)還能根據(jù)實(shí)驗(yàn)方法的更新進(jìn)行自適應(yīng)調(diào)整，根據(jù)實(shí)驗(yàn)室試劑儲備情況定制個(gè)性化任務(wù)隊(duì)列，從而有效提升整個(gè)實(shí)驗(yàn)室的工作效率。
Part 2
智能化高分辨質(zhì)譜：
精準(zhǔn)測定的利器
安捷倫智能化 Revident Q-TOF 串聯(lián)高分辨質(zhì)譜系統(tǒng)，具備諸多創(chuàng)新設(shè)計(jì)元素，包括集成化工業(yè)設(shè)計(jì)的儀器架構(gòu)、實(shí)用的智能功能以及創(chuàng)新的超快檢測器等。其中，智能功能如智能調(diào)諧、智能監(jiān)控和智能反饋式再進(jìn)樣邏輯，能夠顯著提高實(shí)驗(yàn)通量，確保實(shí)驗(yàn)室在保持最高實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)的同時(shí)實(shí)現(xiàn)通量的最大化。同時(shí)，該系統(tǒng)傳承了安捷倫 QTOF 出色的質(zhì)量準(zhǔn)確度、寬廣的動態(tài)范圍以及高檢測靈敏度的優(yōu)點(diǎn)，為化合物結(jié)構(gòu)注釋提供了堅(jiān)實(shí)的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。
Part 3
AI 賦能結(jié)構(gòu)注釋平臺：
顛覆傳統(tǒng)化合物結(jié)構(gòu)分析模式
AI 賦能結(jié)構(gòu)注釋平臺，是這一系統(tǒng)中的璀璨明珠。傳統(tǒng)的化合物結(jié)構(gòu)分析模式主要依賴 MS/MS 數(shù)據(jù)庫匹配，再結(jié)合計(jì)算機(jī)或由經(jīng)驗(yàn)豐富實(shí)驗(yàn)人員驅(qū)動（專家驅(qū)動）未知物解析。該模式存在明顯局限性：高度依賴質(zhì)譜數(shù)據(jù)庫意味著一旦超出數(shù)據(jù)庫收載量，解析工作就會陷入困境；而傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)驅(qū)動的未知物解析，由于實(shí)驗(yàn) MS/MS 譜圖與通用數(shù)據(jù)庫中結(jié)構(gòu)的關(guān)聯(lián)度較低，導(dǎo)致未知物結(jié)構(gòu)注釋的準(zhǔn)確度不高；專家驅(qū)動的未知物解析則受到個(gè)體知識結(jié)構(gòu)差異和認(rèn)知局限的影響，工作效率低下且人力成本高昂。
相比之下，AI 賦能結(jié)構(gòu)注釋平臺采用了截然不同的分析邏輯。該平臺集成了數(shù)據(jù)庫匹配、AI驅(qū)動的未知物解析以及智能相似度深度挖掘三大模塊，借助一系列先進(jìn)的 AI 算法（如支持向量機(jī) SVM、深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò) DNN、循環(huán)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò) RNN 等），在分子式注釋、未知物結(jié)構(gòu)注釋以及化合物類別注釋等方面實(shí)現(xiàn)了重大突破。
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在分子式注釋方面，能夠?qū)崿F(xiàn)高質(zhì)量、高置信度的注釋，尤其在處理高質(zhì)量數(shù)的未知化合物時(shí)優(yōu)勢更為顯著。
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在未知物結(jié)構(gòu)注釋方面，打破了傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫匹配的束縛，依據(jù)學(xué)習(xí)到的化合物特征裂解模式對未知物進(jìn)行精準(zhǔn)的結(jié)構(gòu)注釋。
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深度學(xué)習(xí)算法賦能的化合物類別注釋功能，在交叉驗(yàn)證中平均準(zhǔn)確率高達(dá) 99.7%，使化學(xué)成分輪廓分析進(jìn)入了一個(gè)全新的階段。
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面對海量樣本和化合物數(shù)據(jù)，智能相似度挖掘模塊能夠極大地加速新型結(jié)構(gòu)類似物和活性成分群體的挖掘與結(jié)構(gòu)注釋，為科研和工業(yè)生產(chǎn)提供了更高效、更精準(zhǔn)的分析手段。
案例
目前常有不法分子通過化合物結(jié)構(gòu)衍生，逃避傳統(tǒng)的目標(biāo)物檢測，增加了監(jiān)管機(jī)構(gòu)的執(zhí)法難度。2024 年，在功能食品日常抽檢工作中，安捷倫客戶成功的采用上述智能化系統(tǒng)精準(zhǔn)識別并注釋了新型非法添加物——伐地那非丙氧基羥乙基，憑借 AI 算法與高分辨檢測技術(shù)的深度融合，成功突破了傳統(tǒng)分析中對新型衍生物的挖掘和解析的技術(shù)瓶頸。這一成果彰顯了該系統(tǒng)在為食品安全風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警與監(jiān)管前置化工作中提供了可靠的技術(shù)保障，有效防范了新型衍生化的非法添加物流向市場帶來的健康安全隱患。
結(jié)語
綜上所述，全新安捷倫化合物結(jié)構(gòu)注釋智能高分辨液質(zhì)聯(lián)用系統(tǒng)以其創(chuàng)新性的設(shè)計(jì)和強(qiáng)大的功能，無疑將在化合物結(jié)構(gòu)注釋領(lǐng)域發(fā)揮舉足輕重的作用。從樣本分離、檢測到結(jié)構(gòu)解析，該系統(tǒng)正引領(lǐng)著整個(gè)行業(yè)邁向一個(gè)全新的智能化時(shí)代。
*該系統(tǒng)同樣適配安捷倫其他型號的液相色譜-高分辨飛行時(shí)間質(zhì)譜聯(lián)用儀
引用：
Kai Dührkop, et al. "SIRIUS 4: a rapid tool for turning tandem mass spectra into metabolite structure information." Nature Methods 16.4(2019).