來源：《中國科學(xué)報(bào)》第4版 轉(zhuǎn)移轉(zhuǎn)化
發(fā)布時(shí)間：2025-04-14
李海洋（右）和花磊（中）在實(shí)驗(yàn)室工作。受訪者供圖
■本報(bào)記者 孫丹寧
在無影燈照射下的手術(shù)臺(tái)上，丙泊酚作為現(xiàn)代麻醉的常用藥物，掌控著患者沉睡與蘇醒的界限。
麻醉醫(yī)生通常需要根據(jù)病人“毫克/公斤體重”的公式計(jì)算初始劑量，再結(jié)合血壓、心率等生命體征進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)整。然而，這套沿用了半個(gè)世紀(jì)的“群體經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｊ健?，卻暗藏著一場(chǎng)驚心動(dòng)魄的毫厘之爭。微小的變動(dòng)就可能讓患者在術(shù)中有感知，或是在術(shù)后陷入長時(shí)間的昏迷。
為此，中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所（以下簡稱大連化物所）研究員李海洋、花磊團(tuán)隊(duì)苦心鉆研10余年，突破了傳統(tǒng)血藥濃度檢測(cè)“時(shí)間與空間”的限制，實(shí)現(xiàn)了術(shù)中麻醉藥物檢測(cè)的“兩個(gè)1”——僅需采集患者1滴血樣，在1分鐘內(nèi)即可完成床旁檢測(cè)，同步提升了臨床療效與經(jīng)濟(jì)效益。
近期，這項(xiàng)大連化物所自主研發(fā)的“麻醉劑血藥濃度檢測(cè)技術(shù)”成功實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)化，基于該技術(shù)開發(fā)的醫(yī)用血液丙泊酚濃度分析儀正式獲批二類創(chuàng)新醫(yī)療器械注冊(cè)證，真正走向產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用。
“我們的目標(biāo)就是讓麻醉的‘群體經(jīng)驗(yàn)’變成‘個(gè)體精準(zhǔn)治療’，解決醫(yī)生在臨床中真正遇到的困難?！崩詈Ｑ笳f。
失之毫厘，謬以千里
丙泊酚憑借起效迅速、代謝快、蘇醒質(zhì)量高的特性，被廣泛應(yīng)用于臨床手術(shù)麻醉、重癥監(jiān)護(hù)鎮(zhèn)靜、無痛胃腸鏡檢查等領(lǐng)域。然而，這種常見藥物卻存在著一定的風(fēng)險(xiǎn)。
2009年6月，私人醫(yī)生為幫助流行音樂巨星邁克爾·杰克遜緩解嚴(yán)重失眠，為他注射了過量的丙泊酚作為鎮(zhèn)靜催眠劑，導(dǎo)致其因心臟驟停去世，年僅50歲。
事件一出一片嘩然，除了惋惜巨星的離去，也給丙泊酚的使用敲響了警鐘。作為麻醉醫(yī)生手中每天的“常客”，丙泊酚在術(shù)中的實(shí)時(shí)檢測(cè)顯得尤為重要。然而，傳統(tǒng)檢測(cè)依賴大型儀器和復(fù)雜樣品前處理，需專業(yè)實(shí)驗(yàn)室場(chǎng)地，以及近1小時(shí)檢驗(yàn)時(shí)間才能完成，無法在一臺(tái)手術(shù)中實(shí)時(shí)“播報(bào)”結(jié)果。
2010年，哈爾濱醫(yī)科大學(xué)教授李恩有找到大連化物所李海洋團(tuán)隊(duì)，講述他去歐洲參加國際學(xué)術(shù)會(huì)議時(shí)，關(guān)注到質(zhì)譜技術(shù)應(yīng)用于呼出氣中丙泊酚檢測(cè)。李恩有敏銳地意識(shí)到這項(xiàng)技術(shù)的重要性，希望能在國內(nèi)設(shè)計(jì)出實(shí)時(shí)檢測(cè)儀，破解困擾臨床麻醉多年的難題。
“此前因?yàn)榧胰擞羞^住院經(jīng)歷，我查找了一些資料，了解到麻醉在手術(shù)中的重要性，失之毫厘，謬以千里。我就想用掌握的知識(shí)和技術(shù)承擔(dān)起一定的社會(huì)責(zé)任，在微克級(jí)刻度上守護(hù)生命的尊嚴(yán)?！崩詈Ｑ蠡貞浀?。
隨后，李海洋和他的團(tuán)隊(duì)踏上了“麻醉精準(zhǔn)檢測(cè)”技術(shù)的創(chuàng)新研究之路。
此前，李海洋團(tuán)隊(duì)已經(jīng)研發(fā)出安檢爆炸物快速檢測(cè)設(shè)備。而巧合的是，該裝置核心的痕量物質(zhì)快速電離、分離技術(shù)與丙泊酚濃度檢測(cè)存在原理共通性。
團(tuán)隊(duì)?wèi){借在復(fù)雜基質(zhì)中快速識(shí)別痕量物質(zhì)的經(jīng)驗(yàn)，首先嘗試通過呼出氣檢測(cè)間接反映的丙泊酚濃度。只需采集病人呼出的氣體，結(jié)合患者的身體質(zhì)量指數(shù)（BMI）、肺通氣量等參數(shù)，約5分鐘就能檢測(cè)出其呼出氣中的丙泊酚濃度。
血藥濃度才是金標(biāo)準(zhǔn)
然而，呼出氣受人體各個(gè)指標(biāo)的影響較大，人的年齡、身高、體重、基礎(chǔ)病情況等差異都會(huì)影響檢測(cè)結(jié)果。“在麻醉界流傳著一句話，‘血藥濃度才是金標(biāo)準(zhǔn)’，只有實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)血藥濃度變化，才能直觀反映麻醉深度?！崩詈Ｑ髨F(tuán)隊(duì)由此萌生突破傳統(tǒng)路徑的想法——既然血液檢測(cè)更精準(zhǔn)，能否開發(fā)出血液快速檢測(cè)方案？
取血的想法看似容易，背后卻暗藏玄機(jī)。血液中基質(zhì)成分高度復(fù)雜，包含高濃度的蛋白質(zhì)、磷脂、代謝物以及多種細(xì)胞，彼此交織形成“分子屏障”，捕獲其中濃度僅為微克/毫升的微量丙泊酚如同沙海淘金。“傳統(tǒng)固相萃取法需要20分鐘以上才能清除干擾物，無法滿足術(shù)中實(shí)時(shí)檢測(cè)需求。”花磊介紹道。
面對(duì)上述挑戰(zhàn)，團(tuán)隊(duì)利用丙泊酚與血液中不同基質(zhì)組分之間的沸點(diǎn)差異，通過非平衡動(dòng)態(tài)熱解吸技術(shù)，使丙泊酚在毫秒內(nèi)就可以“逃逸”出來，有效消除血液基質(zhì)干擾。
“隨后我們又根據(jù)其反應(yīng)性設(shè)計(jì)了一種試劑，可以選擇性地與目標(biāo)化合物產(chǎn)生氣相離子-分子反應(yīng)，以此提高檢測(cè)靈敏度?！被ɡ谝贿叕F(xiàn)場(chǎng)演示一邊說，一滴血滴入分析儀的轉(zhuǎn)盤式熱解吸進(jìn)樣器，將其中的微量丙泊酚動(dòng)態(tài)汽化，并由載氣攜帶進(jìn)入超高分辨離子遷移管，實(shí)現(xiàn)高選擇性電離、高分辨分離和高靈敏檢測(cè)，僅需1分鐘屏幕上就跳出丙泊酚含量數(shù)值，完成整個(gè)檢測(cè)流程，檢測(cè)靈敏度達(dá)0.1微克每毫升，能夠識(shí)別極低濃度的目標(biāo)物質(zhì)，使全血樣品無需前處理即可實(shí)現(xiàn)快速、高靈敏的丙泊酚血藥濃度直接檢測(cè)。
2018年，醫(yī)用血液丙泊酚濃度分析儀在實(shí)驗(yàn)室研制成功?？粗X海中的幻想變成現(xiàn)實(shí)，團(tuán)隊(duì)在激動(dòng)之余清醒認(rèn)識(shí)到實(shí)驗(yàn)室的成功只是起點(diǎn)。李海洋決定奔赴下一個(gè)“戰(zhàn)場(chǎng)”——要讓這項(xiàng)“高精尖”技術(shù)走出實(shí)驗(yàn)室，成為手術(shù)臺(tái)邊的“生命哨兵”。
麻醉檢測(cè)領(lǐng)域的“馬拉松”
由于團(tuán)隊(duì)已經(jīng)成功將爆炸檢測(cè)設(shè)備應(yīng)用于各地火車站，精準(zhǔn)、高效的轉(zhuǎn)化成果猶如一顆定心丸，讓團(tuán)隊(duì)對(duì)后續(xù)醫(yī)療設(shè)備產(chǎn)業(yè)化充滿信心。然而，當(dāng)團(tuán)隊(duì)將科研目光轉(zhuǎn)向醫(yī)療領(lǐng)域時(shí)，等待他們的卻是截然不同的挑戰(zhàn)。
“醫(yī)療設(shè)備產(chǎn)業(yè)化與其他成果轉(zhuǎn)化存在一定差異?！崩詈Ｑ笾赋鲫P(guān)鍵癥結(jié)，“醫(yī)療儀器直面患者，需要有海量的臨床數(shù)據(jù)驗(yàn)證。僅靠我們自己的力量，很難實(shí)現(xiàn)從實(shí)驗(yàn)室到手術(shù)臺(tái)的‘關(guān)鍵一躍’——沒有深耕醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的產(chǎn)業(yè)伙伴托舉，技術(shù)再先進(jìn)也只能停留在論文里?！?/p>
就在這個(gè)時(shí)候，蘇州邦伊醫(yī)療科技有限公司主動(dòng)找到了團(tuán)隊(duì)?！八麄冎饕峁┌踩咝А⒕珳?zhǔn)且個(gè)性化的醫(yī)療產(chǎn)品和服務(wù)，而醫(yī)用血液丙泊酚濃度分析儀通過數(shù)據(jù)可視化，可以幫助醫(yī)生制定個(gè)性化用藥方案，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)治療。因此，在即時(shí)檢測(cè)與血藥濃度檢測(cè)雙交叉的市場(chǎng)上，其增量可期，空間巨大。我們一拍即合，很快就推進(jìn)了合作流程。”花磊說。
在合作過程中，李海洋和花磊多次去醫(yī)院實(shí)地觀察醫(yī)用血液丙泊酚濃度分析儀的作用?！巴崎_手術(shù)室的大門我們才感受到，在實(shí)驗(yàn)室做好儀器只需要完成各項(xiàng)數(shù)據(jù)實(shí)驗(yàn)，然而到臨床應(yīng)用階段，手術(shù)室就像一個(gè)社會(huì)?！被ɡ谟谩吧鷳B(tài)融入”形容道，“檢測(cè)儀不是實(shí)驗(yàn)室里的孤島，而是要與麻醉機(jī)、監(jiān)護(hù)儀等設(shè)備以及醫(yī)護(hù)的操作形成‘共生關(guān)系’。”
“比如有一次我們?cè)谑中g(shù)室，主刀醫(yī)生突然說‘這個(gè)聲音影響到我了’。我當(dāng)時(shí)聽見輕微的‘咚咚’聲音，立馬意識(shí)到是儀器的凈化系統(tǒng)中的一個(gè)泵運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)發(fā)出的噪聲。在安靜的手術(shù)室里，任何聲音都會(huì)影響到醫(yī)生聚精會(huì)神進(jìn)行手術(shù)操作?！崩詈Ｑ笳f，隨后他們立即改進(jìn)模式，采用醫(yī)院靜音的氣體系統(tǒng)凈化裝置，讓設(shè)備盡量“隱身”于臨床場(chǎng)景。
與此同時(shí)，團(tuán)隊(duì)也意識(shí)到，手術(shù)室里的每平方厘米都承載著生命重量。“儀器要小巧、輕便，不能妨礙醫(yī)護(hù)人員的操作，而且要讓所有人都能用，所有人都會(huì)用?！崩詈Ｑ髴阎@樣的目標(biāo)，把醫(yī)用血液丙泊酚濃度分析儀變成了“床頭伴侶”，放入血液樣本后稍等片刻顯示屏就能跳出圖譜，降低了操作門檻。
截至目前，該產(chǎn)品已在國內(nèi)通過了多中心臨床評(píng)價(jià)，標(biāo)志著團(tuán)隊(duì)自主研發(fā)的“麻醉劑血藥濃度檢測(cè)技術(shù)”實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用。
回望15年來麻醉檢測(cè)領(lǐng)域這場(chǎng)“馬拉松”，李海洋說，沒有想過放棄?！耙簧偸且鲂┦裁词虑?，只要病人需要、醫(yī)院需要、社會(huì)需要，我就要去做?！?/p>
未來，團(tuán)隊(duì)也有自己的目標(biāo)，針對(duì)不同年齡、不同身體指標(biāo)為患者制定出更為精細(xì)的麻醉方案。“我們要與人工智能相結(jié)合，形成全自動(dòng)的檢測(cè)流程，縮小不同醫(yī)院之間的差距?！被ɡ谡f。
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