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生物分析中手动样品制备耗时费力、重复性差，尤其限制大规模微量低丰度样本分析。本研究开发全自动高通量电萃取（EE）平台并集成 LC-MS，优化参数后对 10 种酰基肉碱富集因子达 400，应用于人血浆和早衰小鼠肌肉，证实方法高效经济，推动自动化生物分析发展。
在生物分析领域，精准检测微量生物样本中的目标分子始终是科研与临床面临的关键挑战。尤其是面对大规模样本时，传统手动样品制备方法暴露出耗时费力、重复性差等短板，难以满足微量（如 20 μL 人血浆）或低丰度 analyte（如酰基肉碱）的检测需求。这类问题在研究肌肉退行性疾病等场景中尤为突出 —— 以早衰症（sarcopenia）模型小鼠为例，其肌肉组织样本量极小（仅 5-20 mg 干重），且目标 analyte 酰基肉碱作为脂肪酸代谢的关键中间体，其含量变化与肌肉功能密切相关，但低丰度特性增加了检测难度。因此，开发一种自动化、高通量且高效的样品制备与分析 workflow，成为突破现有瓶颈的核心诉求。
为解决上述问题，来自 Leiden University（因单位为国外，保留英文名称）的研究团队开展了相关研究。他们构建了一套全自动高通量电萃取（Electro-Extraction, EE）平台，并与液相色谱 - 质谱（Liquid Chromatography-Mass Spectrometry, LC-MS）分析系统集成，旨在实现对酰基肉碱的高效提取与精准检测。研究取得了一系列重要成果，相关论文发表在《Analytica Chimica Acta》。
研究主要采用的关键技术方法包括：
- 自动化电萃取平台构建：基于 CTC PAL3 自动进样器，集成定制化 96 孔板（内置底部电极）、高压电源及机器视觉系统，实现三相电萃取过程的全自动化。
- 实验设计优化（DoE）：采用 Box-Behnken 设计对甲酸浓度比、萃取电压、萃取时间等 3 个关键 EE 参数进行优化，以 10 种酰基肉碱（包括肉碱、乙酰肉碱等）为模型 analyte。
- 多场景样本验证：使用加标人血浆样本（20 μL）和早衰小鼠（Ercc1Δ/-）肌肉组织样本，评估平台的实际应用性能。
结果
平台优化与性能验证
通过实验设计优化，模型拟合效果显著（p<0.006, R2>0.91）。在设计的模拟样本中，平台对酰基肉碱的富集因子最高达 400，萃取回收率达 99%。在人血浆样本测试中，该平台展现出良好的适用性，证实了其在临床相关样本中的可行性。
肌肉组织研究
研究团队利用该平台探究了肌肉组织分离速度对酰基肉碱稳定性的影响，发现分离速度不影响其检测水平，表明样本无需立即分离即可保持 analyte 稳定。此外，在对早衰小鼠不同肌肉类型的分析中，检测到更高的酰基肉碱丰度，这一结果与文献报道一致，进一步验证了平台的可靠性。
结论与讨论
本研究开发的全自动高通量 EE 平台实现了每天处理 120 个样本，单个样本成本低于 0.1 欧元，显著提升了生物分析的效率与经济性。其核心优势在于通过电场驱动萃取，减少了试剂消耗，避免了传统液液萃取（LLE）和固相萃取（SPE）的耗时与污染问题，尤其适用于微量样本的高灵敏度检测。
该工作为大规模生物样本分析提供了新范式，特别是在早衰症等年龄相关疾病的研究中，为揭示酰基肉碱与肌肉功能的关联提供了强大工具。未来，这种自动化 workflow 有望进一步推广至其他低丰度 analyte 的检测场景，推动精准医学和大规模代谢组学研究的发展。
