01 导语

 

干血斑（DBS）微创采样

 

凯来仪器近日推出GenesisBIO点阵飞秒激光剥蚀系统及其GenesisBIO Fusion多模态一体化技术方案，针对干血斑（DBS）筛查卡片在完成常规代谢物检测后的二次价值挖掘难题，实现无需打孔、无需消解的原位元素分析。该系统将传统数小时的湿法消解流程压缩至分钟级，采样量降至微克级，原始卡片完整保留。

 

02背景

干血斑（Dried Blood Spot, DBS）采样仅需几十微升指尖或足跟血，滴于专用滤纸室温干燥即可形成稳定标本，已广泛应用于新生儿筛查、药物监测、重金属暴露评估及流行病学调查。但检测完成后，这些卡片通常被封存于档案柜，到期即销毁。很少有人意识到，卡片上干涸的血迹仍保存着另一维度的临床信息——铅、镉、锌、铜、硒等元素在血液凝固与干燥过程中原位固定于纤维基质，形成一幅反映机体元素代谢状态的二维分布图。

 

目前临床主流的串联质谱、免疫分析、核酸扩增及常规元素检测，长期被锁定在单一维度，一台设备只能看一类指标，代谢物、元素、分子结构之间的关联证据链始终断裂。

 

 

DBS传统常规检测技术及优缺点对比

 

对于已完成串联质谱或免疫分析等常规检测的样本，若需补充元素信息，只能走湿法消解路线：打孔取样、加酸、高温消解、稀释定容。这个过程不仅引入污染与元素损失、不可逆损毁原始卡片、单样前处理耗时数小时，更意味着全球数以亿计的陈旧筛查卡片在完成代谢物检测后，因无法无损回溯元素信息而沉睡档案柜。

 

03 GenesisBIO点阵飞秒激光剥蚀技术

凯来GenesisBIO系列采用高重频飞秒激光光源，专为生物基质优化，直接绕开了上述瓶颈。飞秒级脉冲在样品表面的作用时间小于电子向晶格传递能量的时间，热量来不及扩散，热影响区被压缩至最小。这一物理特性为DBS分析带来三重决定性优势：

·元素分馏显著降低，剥蚀坑边缘平滑，几无熔融痕迹，元素组成更能代表样品本体。

 

第二，气溶胶以纳米级细颗粒为主，粒径分布窄，传输效率与电离效率同步提升，信号更平滑，检出限更低。

 

第三，空间分辨率更高，配合高重频扫描可在数十秒内完成整个血斑的完整剥蚀，通过空间积分规避位置偏差。

 

 

DBS卡片经激光逐点剥蚀后，气溶胶由载气实时传输至ICP-MS

 

04 多模态成像系统提供的全新技术矩阵

然而解决了精准定量问题，DBS分析的行业级痛点远不止元素一个维度。近十年全球研究轨迹清晰显示，DBS分析正从单一技术向多模态联用跃迁。凯来的战略延伸正是基于此判断，推出GenesisBIO Fusion多模态一体化联用平台，集成CRS无标记分子成像、LIBS全元素指纹筛查与fsLA-ICP-MS痕量元素精准定量三大模块，形成从分子到元素、从快筛到精测、从无损到微损的全景式分析闭环。

 

第一步：CRS无损分子成像

凯来在相干拉曼散射（CRS）领域已布局专利，涵盖CARS与SRS双技术路线。CARS凭借高灵敏度与非线性增益特性，可在数十秒内完成血斑脂质、蛋白等特定分子的快速成像；SRS则从根本上规避了非共振电子背景，更适配复杂基质的定量分析与光谱数据库比对。两者协同覆盖有机分子的定性与半定量需求。针对干血斑滤纸基质的强烈背景干扰，凯来专利方案正通过光谱调谐与背景抑制策略，压缩纤维素信号重叠、提取有效分子信息，为代谢状态评估提供结构级证据，且全程不破坏卡片，为后续元素分析保留完整样本。

 

第二步：LIBS与fsLA-ICP-MS同步

同一扫描路径下，LIBS秒级获取全元素指纹与有机组分比例，通过碳氮氧比值反推血液基质特征，完成高通量质控；fsLA-ICP-MS同步承担痕量元素精准定量、空间分布成像与同位素比值测定。一次进样，同步输出两套元素信息：LIBS的全谱指纹与fsLA-ICP-MS的痕量精准数据，互为校验，互为补充。

 

为攻克激光剥蚀固有的基质效应与定量偏差顽疾，凯来方案引入激光剥蚀标准加入法（LA-Standard Addition）：使用浓度梯度的标准品，通过精准控制激光剥蚀参数确保各浓度点剥蚀量严格一致，建立元素信号强度与浓度的线性响应关系，直接校正剥蚀过程中的信号漂移与基体分馏，使定量结果从半定量估算迈向可溯源的精准定量。

 

激光剥蚀固体标准加入法示意图

 

多模态的真正价值体现在数据互补。CRS提供分子骨架与微观形态的结构级证据，LIBS输出全元素指纹与有机组分比例，fsLA-ICP-MS完成痕量元素精准定量与同位素分析。三源数据融合后，可同步构建元素负荷、有机组分、微观特征与空间分布的关联证据链，打通代谢物、元素与分子结构之间的信息壁垒。

 

从消解到原位，从纳秒到飞秒，从单模态到多模态，DBS分析正在经历一场由激光光谱技术驱动的标准重构。

 

凯来仪器以GenesisBIO点阵飞秒激光剥蚀系统为支点，以多模态一体化平台为战略延伸，正在定义下一代干血斑分析的技术标准。凯来表示愿与新生儿筛查中心、临床检验科室、药物监测实验室、生物样本库及医学研究机构合作，共同探索DBS元素组学与分子病理学的适用边界。

 

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参考文献

 

[1] Resano M, Flórez M R, García-Ruiz E, et al. Direct analysis of dried blood spots by femtosecond-laser ablation-inductively coupled plasma-mass spectrometry. Feasibility of split-flow laser ablation for simultaneous trace element and isotopic analysis[J]. Journal of Analytical Atomic Spectrometry, 2015, 30(2): 327-337.

 

[2] Li F, Lei X, Li H, et al. Direct multi-elemental analysis of whole blood samples by LA-ICP-MS employing a cryogenic ablation cell[J]. Journal of Analytical Atomic Spectrometry, 2023, 38: 90.

 

[3] Moreda-Piñeiro J, Cocho J A, Couce M L, et al. Trace elements in dried blood spots as potential discriminating features for metabolic disorder diagnosis in newborns[J]. Metallomics, 2021, 13(5): mfab018.