集成化蛋白质组学样品前处理（Integrated Sample Preparation） 是指在一个连续、统一的操作平台中，将蛋白质组学分析所需的关键步骤——细胞裂解、蛋白提取、还原/烷基化、酶解、脱盐与纯化等——**整合（integration）**为单一流程，以减少样品损失、提高重复性与通量。
传统的蛋白质组学样品制备通常需要多步操作、转移、离心或更换反应容器，容易造成样品丢失、污染或批间差异。集成化策略则通过微型化、封闭化、自动化或材料创新实现全流程的高效与标准化。
集成化样品前处理的核心目标包括：
最小化样品损失（减少转移步骤、吸附损耗）
提高样品处理通量（适应多样品并行或高通量研究）
改善重复性和可比性（batch consistency）
简化流程、缩短时间
兼容多样样品类型（细胞、组织、体液、低量样本）
核心模块与技术路线
集成化样品制备通常包含以下关键步骤的整合：
| 步骤 | 功能 | 集成化思路 |
|---|
| 样品裂解 (Lysis) | 破坏细胞结构释放蛋白 | 化学裂解（SDS, urea, surfactant）或机械裂解（sonication, bead beating）集成入微反应器 |
| 蛋白提取与定量 (Extraction & Quantification) | 溶解并定量化蛋白 | 使用兼容后续酶解与MS的缓冲体系 |
| 还原与烷基化 (Reduction & Alkylation) | 破坏二硫键、稳定巯基 | 在线完成，常用 DTT/TCEP 与 IAA/CAA |
| 蛋白酶解 (Digestion) | 蛋白→肽段 | 在线酶解（trypsin, Lys-C 等），控制温度与时间 |
| 脱盐与纯化 (Desalting & Cleanup) | 去除盐离子、去污剂 | C18 固相萃取（SPE）、磁珠纯化或膜过滤系统 |
典型方法
- SP3 样品前处理 #323
- In-stagetip (iST) 样品前处理 #324
- S-Trap 样品前处理 #322
4️⃣ μPOTS / nanoPOTS（Micro/nano ProteOmic sample Preparation System）
原理： 在微流控或纳升级反应室中集成裂解–还原–烷基化–酶解–纯化流程。
优点： 适用于单细胞蛋白质组学（single-cell proteomics），显著降低吸附损失。
引用： Zhu et al., Nat Commun, 2018.
5️⃣ FASP（Filter-Aided Sample Preparation）
原理： 利用分子量截断膜（MWCO filter）进行去除去污剂、脱盐和酶解。
优点： SDS去除效率高；结果重现性好。
缺点： 对低量样品不够敏感。
引用： Wiśniewski et al., Nat Methods, 2009.
自动化与高通量发展
随着液体处理机器人与微流控芯片技术的发展，集成化样品制备已进入**自动化（automation）与平行化（parallelization）**阶段：
AutoSP3：在磁珠系统基础上实现96孔板自动化。
ProteoChip / NanoPOTS-LC：结合微流控与自动进样，实现单细胞样品到MS的无缝衔接。
Commercial Platforms：如 Thermo Fisher KingFisher、Evosep One 等系统已支持标准化前处理模块。
优点与应用场景
优势：
减少样品损失，提升灵敏度
处理时间短、通量高
降低人为误差，提高可重复性
适配低输入量样品（组织切片、微量血浆、单细胞）
应用领域：
