لا يعرف الكثير عن التغيرات الكيميائية التي تقوم عليها الإشارات الشمية فيالحيوانات 1، أيضا بسبب التحديات المنهجية في تسجيل وتحديد ملامح الكيميائية المتطايرة من الروائح2. هناك العديد من المزالق المحتملة عند العمل مع المصفوفات الكيميائية المعقدة للغاية؛ وتشمل هذه عند أخذ العينات وتحليل عينات رائحة3.
في مركز روزاليند فرانكلين للعلوم، جامعة ولفرهامبتون، نقوم بتحليل الروائح وعلامات الرائحة لفهم كيفية استخدامها من قبل الحيوانات. نحن نجمع بين القياس شبه الليمفاوي والبيئة السلوكية والغدد الصماء وعلم الخلايا لتحسين فهمنا للدور الذي تلعبه الإشارات الشمية في الاتصالات الحيوانية.
لقد طورنا منهجية ثم حللنا الروائح والعلامات من مجموعة متنوعة من الأنواع بما في ذلك العديد من الرئيسيات غير البشرية (أي الليمور المتوج ، الليمور الأحمر ، المكاك الياباني ، الزيتون ، الشمبانزي) والثدييات الأخرى (أي القطط والأبقار). لقد جمعنا وحللنا مجموعة متنوعة من العينات، بما في ذلك البول والبراز والشعر وإفرازات رائحة الغدة الرائحة. هذه الروائح وعلامات الرائحة تتكون من خليط معقد من المركبات، وبالتالي فإن أي منهجية تستخدم لتحليلها تحتاج إلى تضمين شكل من أشكال التقنية الانفصالية. كما هو موضح، فإنها تحدث أيضا في مجموعة من المصفوفات التي تتطلب استخدام تقنيات لاستخراج مكونات الفائدة.
استخدمت الدراسات السابقة التي أجراها Vaglio وآخرون4 ومؤلفون آخرون5 استخراج مساحة الرأس الديناميكية (DHS) مع قياس الطيف الكتلي الكروماتوغرافي للغاز (GC-MS) في حين تم استخدام استخراج المذيبات المباشر6 واستخراج المذيبات المعقدة7 أيضا. وعلى وجه الخصوص، ينطوي أخذ عينات مساحة الرأس الديناميكية على تطهير مساحة الرأس بحجم معروف من الغاز الخامل يزيل في نهاية المطاف جميع المركبات المتطايرة باستثناء تلك التي تظهر تقاربا قويا لمصفوفة العينة (على سبيل المثال، المركبات القطبية في عينات مائي).
بالنسبة للمنهجية الحالية ، اعتمدنا تقنية الميكروبسترات المرحلة الصلبة (HS-SPME) إلى جانب GC-MS. على وجه الخصوص، قمنا بتطوير وتعزيز المنهجية المستخدمة بالفعل من قبل Vaglio وآخرون في مختبر GC-MS السابق8و9و10.
تقنيات استخراج المذيبات فعالة جدا لتحليل المركبات الصغيرة، شديدة التقلب (والتي يمكن أن تضيع بسهولة من عينة) لأن هذه الأساليب شل المركبات على مستقرة، ودعم المرحلة الصلبة. يستخدم HS-SPME ألياف مغلفة ببوليمر مرصع لالتقاط المركبات المتطايرة في مساحة الرأس العينة أو لاستخراج المركبات الذائبة عن طريق الغمر في سائل بيولوجي مائي11. طلاء البوليمر لا تربط المركبات بقوة، وبالتالي عن طريق التدفئة في ميناء الحقن من GC أنها يمكن إزالتها. هذه الطريقة هي أكثر قوة من تقنيات استخراج المذيبات وأيضا أكثر فعالية من DHS.
في النهج الحالي يتم احتواء العينات داخل قوارير زجاجية. يتم تسخين هذه القنينات إلى درجة حرارة 40 درجة مئوية لمحاكاة درجة حرارة جسم الحيوان من أجل تعزيز المكونات المتطايرة لعلامة الرائحة لتحتل مساحة رأس القارورة. يتم عرض ألياف SPME ، المغلفة بمواد ماصة 65 ميكرومتر من البوليديمثيلسيل أوكسان / divinylbenzene (PDMS / DVB) ، إلى بيئة مساحة الرأس ويتم امتزاز المكونات المتطايرة من العينة على الألياف. على تسخين الألياف في مدخل منفذ GC-MS، يتم desorbed المكونات المتطايرة من الألياف ومن ثم فصلها من قبل GC. يتم الحصول على أنماط تجزئة طيفية الكتلة لكل مكون باستخدام MS. بالمقارنة مع هذه الأطياف الشاملة ضد قواعد البيانات الطيفية الشاملة، يمكن أن يكون من الممكن تحديد مؤقتا مكونات علامة رائحة. من خلال استخدام العينات التلقائية ، ونحن قادرون على تحليل عينات متعددة على دفعات بطريقة متسقة.
وبالنظر إلى أن كل نوع من ألياف SPME له صلة مختلفة مع المواد الكيميائية القطبية ، وعادة ما يتم اختيار الألياف اعتمادا على القطبية و / أو الوزن الجزيئي للمركبات الكيميائية المستهدفة. وبالإضافة إلى ذلك، يتم تغيير شروط GC اعتمادا على نوع العمود GC وخصائص المركبات الكيميائية المستهدفة.
وتسمح هذه التقنية بإجراء تحليل شبه كمي للمكونات المتطايرة لعلامات الرائحة من خلال تمكين الفصل وتحديد المكونات في العينة بشكل مؤقت، يليه تحليل نسب منطقة الذروة للبحث عن الاتجاهات التي يمكن أن تدل على مكونات وسم الرائحة التي قد تشارك في الإشارة.
ويتمثل مواطن القوة الرئيسية لهذا النهج الحالي فيما يلي:
- نطاق أنواع العينة التي يمكن تحليلها.
- لا يلزم إعداد عينات معقدة أو استخراجها.
- القدرة على تحليل المكونات المتطايرة.
- القدرة على فصل مكونات الخليط.
- لتكون قادرة على تحديد المكونات المكتشفة.
- القدرة على تقديم معلومات شبه كمية وربما كمية عن المكونات المكتشفة.