Secrets of science magazine 02/2024

Ostatní | 2024 | ShimadzuInstrumentace
GC/MSD, GC/SQ, Software, TOC, SFC, HPLC, ICP/MS, LC/MS/MS, LC/QQQ, GC/MS/MS, GC/QQQ, Příprava vzorků
Zaměření
Životní prostředí
Výrobce
Shimadzu, CEM

Význam tématu


V době rostoucích nároků na bezpečnost a udržitelnost se objevuje řada inovativních přístupů v oblasti analytické chemie a diagnostiky. Monitorování stavebních konstrukcí distribučně optickými senzory, akcelerace vývoje léčiv pomocí umělé inteligence, simultánní stanovení pesticidů v pitné vodě s AI-řízenou integrací píků či kontrola hygienické způsobilosti plastů pro kontakt s pitnou vodou představují klíčové kroky k vyšší efektivitě, spolehlivosti a ochraně zdraví a životního prostředí.


Cíle a přehled studie / článku


  • Integrovat monolitické vlákno-optické senzory přímo do konstrukčních prvků pro kontinuální měření deformací, teploty či vibrací.
  • Vyvinout softwarový modul Peakintelligence™ pro AI-řízenou integraci píků v GC-MS analýze pesticidů ve vodě.
  • Uplatnit nové limity EU Směrnice o pitné vodě a KTW-BWGL pro hodnocení hygienické nezávadnosti plastů a stanovit metodiku TOC analýzy eluátů z plastových komponent.
  • Ilustrovat přínos AI-vodeneho návrhu a robotizované syntézy ve firmě Exscientia pro zkrácení a zefektivnění objevu nových léčivých látek.

Použitá metodika a instrumentace


  • Distribuované optické senzory (DFOS): monolitické vlákno-optické senzory Nerve-Sensors, kalibrace v Shimadzu univerzálních zkušebních strojích AGS-50kNX a AGX-V-300kN.
  • GC-MS analýza pesticidů: Shimadzu GCMS-QP2050 s autoinjektorem AOC-30i, software LabSolutions Insight a modul Peakintelligence™.
  • TOC stanovení pro plastové komponenty: Shimadzu TOC-L série analyzátor s automatickou přípravou vzorků.
  • Vývoj léčiv: integrované robotizované platformy Exscientia, analytika a purifikace na bázi Shimadzu LCMS, preparativního LC/SFC a LabSolutions Sync.

Hlavní výsledky a diskuse


Monolitické kompozitní senzory dosáhly měřitelného rozsahu deformací až 4 % a umožňují detekci lokálních poruch konstrukcí. Integrované AI pro GC-MS pesticidy automaticky optimalizuje integraci píků bez manuálních vstupů, eliminuje chyby baseline a dosahuje vynikající linearity při 0,005 mg/L. TOC analyzátory automatizují eliminaci anorganického uhličitanu a detekci organického uhlíku v migračních vodách, splňují požadavek EU limitů. Exscientia díky svým AI modelům a robotizaci dokáže doručit kandidáty na klinický vývoj v řádu měsíců místo let, přičemž využívá Shimadzu LC-MS a preparativní chromatografii k paralelní syntéze a testování desítek až stovek molekul.


Přínosy a praktické využití metody


  • Zvýšená bezpečnost a preventivní údržba kritických inženýrských staveb.
  • Objektivní a rychlé hodnocení obsahu pesticidů ve vodě s minimem operátorského zásahu.
  • Dodržování přísných hygienických norem EU pro materiály v kontaktu s pitnou vodou.
  • Dramatické zkrácení fáze raného objevu nových léčiv a snížení nákladů na preklinický vývoj.

Budoucí trendy a možnosti využití


Rozšíření DFOS do inteligentních sítí a digitálních dvojčat městské infrastruktury, další integrace AI do analytických procesů, rozvoj zelené chemie při extrakci vzorků, plná automatizace laboratoří a implementace zařízení pro vysokoproduktivní syntézu a screening molekul, stejně jako využití kvantových senzorů a pokročilých optických prvků (difrakční mřížky) pro nové spektroskopické aplikace.


Závěr


Synergie nejmodernějších senzorových technologií, AI-řízených analytických algoritmů a automatizovaných platforem otevírá nové možnosti v monitorování objektů, v bezpečnosti pitné vody a accerelované objevné biologii. Takové integrované řešení přináší vyšší kvalitu výsledků, významné úspory času i nákladů a klíčový přínos pro ochranu zdraví, životní prostředí i celospolečenskou udržitelnost.


Reference


  • EU Drinking Water Directive (EU) 2020/2184, Article 11.
  • KTW-BWGL: Assessment criteria for plastics and other organic materials in contact with drinking water.
  • Badura K. et al.: Monolithic composite optical sensors for structural health monitoring, Nerve-Sensors white paper.
  • Peakintelligence™ for GCMS: Shimadzu Europa GmbH application note.
  • Exscientia press releases, 2020–2024: AI-designed drug candidates into clinical trials.

Obsah byl automaticky vytvořen z originálního PDF dokumentu pomocí AI a může obsahovat nepřesnosti.

PDF verze ke stažení a čtení
 

Podobná PDF

Secrets of science magazine 01/2024
Secrets of science magazine 01/2024
2024|Frontier Lab|Ostatní
Shimadzu Software Comprehensive Catalog LabSolutions
Shimadzu Software Comprehensive Catalog LabSolutions
2025|Shimadzu|Brožury a specifikace
Simultaneous Analysis of Pesticides in Water Using GCMS-QP2050 and AI Peak Integration
GC/MS Metabolomics with Automated Sample Preparation and Measurement followed by AI- assisted Data Analysis and Discussion