Name: 高分解能質量分析に結合された二次 Nanoelectrospray イオン化を用いたリアルタイム呼吸解析 (動画) | JoVE Journal
Uploaded: 2018-03-09T12:30:00.000+00:00
Duration: 8 min 23 s
Description: 学ぶ二次ナノエレクトロスプレーイオン化と高分解能質量分析を用いた呼気のリアルタイム化学組成解析法。肺がんなどの早期診断と治療モニタリングに応用可能な非侵襲的バイオマーカー検出技術です。

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注意: 使用前に関連するすべての材料安全データ用紙 (MSDS) を参照してください。ください適切な個人用保護具、例えば白衣、手袋、ゴーグル、フルの長さのズボン、閉じてつま先の靴)。
1 秒システム ソースを設定します。
<ol><li>SESI プロセス、すなわち、に従って Sec システム ソースを設定呼吸ガスをエレクトロ スプレー プルームを交差する導入・帯電液滴 (図 1) でイオン化します。各研究室で構築されたソースは使用する質量分析計24,25のインターフェイスに依存します。ここでは、商業システム ソース (図 2) に基づく秒システム ソースを設定および卓上型四重極 orbitrap 質量分析計に実装します。 注: ソースの本体は立方ステンレス製チャンバー (長さ 25 mm、内径 13 mm) (図 2 b) チャンバー システム キャピラリーに導入する入口 (内径 4 mm) と。したがって、商工会議所はありません (図 2 b) を完全に密封します。</li>
	<li>ガス供給のために部屋のそれぞれの側に 2 つのステンレス鋼チューブ (長さ 8 mm、外径 5 mm、内径 3 mm) をインストールします。</li>
	<li>キャピラリー システムとシステム スプレー目またはデジタル顕微鏡の先端の位置を確認する商工会議所の上下に 2 つの石英ガラス窓 (内径 14 mm) を装備します。</li>
	<li>質量分析器の掃引コーンに商工会議所を溶接します。 注: 個々 の演習で使用する質量分析計の気圧インタ フェースの特定の幾何学によりデザインが異なります。</li>
</ol>2. 計測器の最適化
<ol><li>製造元の指示に従って両方の正と負イオン検出モードで質量分析計を調整します。校正を適用すると、レンズ電位検出条件などの質量パラメーターは、指定した解像度の値で良好な感度とピーク形状を与えるに最適化されています。70000 の質量分解能がここで使用されます。<ol>
<li>商業の ESI ソース; を使用して完全な Q ミニトークショー & サイン会校正を実行します。ただし、カスタマイズされたものも含めて、任意の互換性のあるソースと質量校正が行えます。</li>
	</ol>
</li>
	<li>質量分析計 > 100 ° C のイオン転送管 (ITT) の温度を設定します。最高温度は 350 ° C で設定できます、しかしそれ可能性がありますいくつかの化合物の分解。したがって、150 ° C は、この実験で使用されます。 注: 質量分析計は、ITT ではなくサンプリング オリフィスを搭載、サンプリング口の温度はの設定の > 100 ° C</li>
	<li>ESI 溶媒とフロー率溶媒 (例えば極性、ボラティリティ) とターゲット化合物 (例えば、プロトン親和性) の特性に基づく適切な ESI 溶媒を選択します。さまざまな比率でメタノールおよび水の混合物は、ESI 溶剤25として一般的に使用されています。この実験では水を使用して、この溶剤13,19,23高イオン化効率がずっと 0.1% (v/v) ギ酸を含む報告されました。0 から 1.5 の範囲で ESI 溶媒の流量を設定 μ L/分、200 nL/分。 注: ドガ ESI 使用前に 30 分の溶媒。</li>
	<li>秒システム ソース、主にシステム電圧とシステム キャピラリー先端位置のパラメーターを最適化します。電圧一般的範囲 2.0 4.5 kV。使用 2.5 kV ここ。 注記: ESI 電圧の高いフロー率が増加すると適用されます。先端と質量分析器の開口部間の距離は、1 から 5 mm に調整できます。質量スペクトルにみられる正規化輝度レベル (NL)、最適化後 10 x > 1 をする必要があります6総イオン ・ クロマト グラム (TIC) の変化が両方の正と負イオン検出モードで < 10% をする必要があります。質量スペクトルとチックは、 m/z 50 750 の質量範囲で取得されます。</li>
	<li>純粋なガスをソースに適用されます。これは、室内の空気から Voc の影響の低減を目指して、オプションの手順です。高純度窒素 (N299.99%) または純粋な空気を使用することができます。純粋なガスの存在、質量スペクトルにみられる NL は 10 x > 1 をする必要があります5とチックの変化は両方の正と負イオン検出モードで < 10% をする必要があります。高純度 N2はここでは使用、0.8 L/分で配信。 注: 純粋なガスの呼吸ガスの総流量は質量分析計のオリフィス流量よりも高いはずです。</li>
</ol>3. 呼気の測定
<ol><li>室内の空気を吸い込むし、一定の流量で肺内のすべての空気を呼吸する通常の呼気を実行します。呼気流量、圧力計や流量計の件名に表示されるのいずれかを監視します。テフロン (PTFE) チューブを使用すると、呼吸ガス23を提供します。<ol>
<li>チューブ内部の水蒸気の凝縮を防ぐためには、80-100 oC7,23,27の温チューブかナフィオン ドライヤー28,29を使用します。この実験の主題は 0.4 L/分の流量計によって制御される息を吐きました。</li>
		<li>呼気中の水蒸気を削除し、流量計のコンセントを接続ナフィオン チューブ (長さ 60 cm) 流量計の入口を PTFE チューブ (長さ 13 cm、内径 4 mm) に接続します。1 呼気測定 < 30 秒がかかります。</li>
		<li>4-6 レプリケートされた測定28,29を実行します。</li>
		<li>交絡の影響を最小限に抑えるために食べたり、飲んだり、ブラッシング、歯、少なくとも 30 分測定23前から参加者があります。 注: 室内空気中の揮発性有機化合物の影響を最小限に抑えるためにいわれている室内空気26ではなく純粋なガスを吸い込む。ナフィオンは、チューブを使用すると、いくつかの極性化合物が失われます。</li>
		<li>測定中にイオン強度計測器の線形の検出限界を超えるかどうかを確認してください。信号の飽和は、サンプルの化合物から実質的に行われませんアーティファクト ピークにつながります。鼻から息を吸い込んで、VOCs と粒子の一部は削除でしょう。ただし、鼻の通路で化合物を検出ことがありますまた、注目に値するです。</li>
	</ol>
</li>
</ol>4. 息指紋および化合物の時間トレースを取得します。
<ol><li>クロマト グラムとマススペクトルを取得します。レコードのクロマト グラムとマススペクトルのソフトウェア (例えば、Xcalibur) を使用します。これは直接 MS 分析とクロマト グラフ分離は行われず、総イオン ・ クロマト グラム (TIC) は、実際に質量スペクトルで検出されるすべての信号の時間トレースを示します、抽出したイオン ・ クロマト グラム (EIC) の時間トレースを示していますので、指定した化合物。 注: その他の商業的質量分析計用クロマト グラムとマススペクトルすることによって対応するデータ集録ソフトウェア。</li>
	<li>呼気を測定する場合、チックのスキャンの数を選択することにより、呼気の指紋を取得します。ソフトウェアによってこれらのスキャンの平均を表す質量スペクトルを取得します。<ol>
<li>息指紋からバック グラウンド ピークを取り除くには、ソフトウェアの減算の背景を使用します。製造元のユーザーズ ガイドを参照してください。簡単に言えば、息のサンプルが生じないときスキャンの同じ数を選択し、息指紋から背景の質量スペクトルを減算します。 注: この方法で息指紋認証の機能を識別するためにしきい値はバック グラウンド信号の標準偏差の 3 倍として定義されます。その他の商業的質量分析計用背景差分は対応するデータ集録ソフトウェアによって実行できます。</li>
	</ol>
</li>
	<li>指定された化合物の時間のトレースを取得します。息指紋で対象化合物のピークを選択し、その後ソフトウェアによって化合物の時間のトレースを取得します。</li>
</ol>

<ol><li>De Lacy Costello, B., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+review+of+the+volatiles+from+the+healthy+human+body%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Breath+Res%22%5BJournal%5D)">A review of the volatiles from the healthy human body.</a> J. Breath Res. 8 (1), 014001-014030 (2014).</li>
<li>Phillips, M., Greenberg, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Ion-trap+detection+of+volatile+organic+compounds+in+alveolar+breath%5BTitle%5D)+AND+%22Clin.+Chem%22%5BJournal%5D)">Ion-trap detection of volatile organic compounds in alveolar breath.</a> Clin. Chem. 38 (1), 60-65 (1992).</li>
<li>Martínez-Lozano Sinues, P., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Circadian+variation+of+the+human+metabolome+captured+by+real-time+breath+analysis%5BTitle%5D)+AND+%22PLoS+One%22%5BJournal%5D)">Circadian variation of the human metabolome captured by real-time breath analysis.</a> PLoS One. 9 (12), 0114422-0114438 (2014).</li>
<li>Garcia-Gomez, D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Secondary+electrospray+ionization+coupled+to+high-resolution+mass+spectrometry+reveals+tryptophan+pathway+metabolites+in+exhaled+human+breath%5BTitle%5D)+AND+%22Chem.+Common%22%5BJournal%5D)">Secondary electrospray ionization coupled to high-resolution mass spectrometry reveals tryptophan pathway metabolites in exhaled human breath.</a> Chem. Common. 52 (55), 8526-8528 (2016).</li>
<li>Garcia-Gomez, D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Real-time+quantification+of+amino+acids+in+the+exhalome+by+secondary+electrospray+ionization-mass+spectrometry%3A+A+proof-of-principle+Study%5BTitle%5D)+AND+%22Clin.+Chem%22%5BJournal%5D)">Real-time quantification of amino acids in the exhalome by secondary electrospray ionization-mass spectrometry: A proof-of-principle Study.</a> Clin. Chem. 62 (9), 1230-1237 (2016).</li>
<li>Martínez-Lozano Sinues, P., Kohler, M., Brown, S. A., Zenobia, R., Dallmann, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Gauging+circadian+variation+in+ketamine+metabolism+by+real-time+breath+analysis%5BTitle%5D)+AND+%22Chem.+Common%22%5BJournal%5D)">Gauging circadian variation in ketamine metabolism by real-time breath analysis.</a> Chem. Common. 53 (14), 2264-2267 (2017).</li>
<li>Gamez, G., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Real-time%2C+in+vivo+monitoring+and+pharmacokinetics+of+valproic+acid+via+a+novel+biomarker+in+exhaled+breath%5BTitle%5D)+AND+%22Chem.+Common%22%5BJournal%5D)">Real-time, in vivo monitoring and pharmacokinetics of valproic acid via a novel biomarker in exhaled breath.</a> Chem. Common. 47 (17), 4884-4886 (2011).</li>
<li>Li, X., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Drug+pharmacokinetics+determined+by+real-time+analysis+of+mouse+breath%5BTitle%5D)+AND+%22Angew.+Chem.+Int.+Ed%22%5BJournal%5D)">Drug pharmacokinetics determined by real-time analysis of mouse breath.</a> Angew. Chem. Int. Ed. 54 (27), 7815-7818 (2015).</li>
<li>Amorim, L. L. A., Cardeal, Z. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Breath+air+analysis+and+its+use+as+a+biomarker+in+biological+monitoring+of+occupational+and+environmental+exposure+to+chemical+agents%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Chromatogr.+B%22%5BJournal%5D)">Breath air analysis and its use as a biomarker in biological monitoring of occupational and environmental exposure to chemical agents.</a> J. Chromatogr. B. 853 (1-2), 1-9 (2007).</li>
<li>Bajtarevic, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Noninvasive+detection+of+lung+cancer+by+analysis+of+exhaled+breath%5BTitle%5D)+AND+%22BMC+Cancer%22%5BJournal%5D)">Noninvasive detection of lung cancer by analysis of exhaled breath.</a> BMC Cancer. 9, 348(2009).</li>
<li>Smith, D., Wang, T. S., Pysanenko, A., Španěl, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+selected+ion+flow+tube+mass+spectrometry+study+of+ammonia+in+mouth-+and+nose-exhaled+breath+and+in+the+oral+cavity%5BTitle%5D)+AND+%22Rapid+Commun.+Mass+Spectrom%22%5BJournal%5D)">A selected ion flow tube mass spectrometry study of ammonia in mouth- and nose-exhaled breath and in the oral cavity.</a> Rapid Commun. Mass Spectrom. 22 (6), 783-789 (2008).</li>
<li>Li, X., Huang, L., Zhu, H., Zhou, Z. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Direct+human+breath+analysis+by+secondary+nano-electrospray+ionization+ultrahigh+resolution+mass+spectrometry%3A+Importance+of+high+mass+resolution+and+mass+accuracy%5BTitle%5D)+AND+%22Rapid+Commun.+Mass+Spectrom%22%5BJournal%5D)">Direct human breath analysis by secondary nano-electrospray ionization ultrahigh resolution mass spectrometry: Importance of high mass resolution and mass accuracy.</a> Rapid Commun. Mass Spectrom. 31 (3), 301-308 (2017).</li>
<li>Martínez-Lozano, P., Fernandez de la Mora, J. <a target="_blank" href="http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1387380607002254">Electrospray ionization of volatiles in breath.</a> Int. J. Mass Spectrom. 265 (1), 68-72 (2007).</li>
<li>Zeng, Q., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Detection+of+creatinine+in+exhaled+breath+of+humans+with+chronic+kidney+disease+by+extractive+electrospray+ionization+mass+spectrometry%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Breath+Res%22%5BJournal%5D)">Detection of creatinine in exhaled breath of humans with chronic kidney disease by extractive electrospray ionization mass spectrometry.</a> J. Breath Res. 10 (1), 016008-016015 (2016).</li>
<li>Chen, H. W., Wortmann, A., Zhang, W. H., Zenobi, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Rapid+in+vivo+fingerprinting+of+nonvolatile+compounds+in+breath+by+extractive+electrospray+ionization+quadrupole+time-of-flight+mass+spectrometry%5BTitle%5D)+AND+%22Angew.+Chem.+Int.+Ed%22%5BJournal%5D)">Rapid in vivo fingerprinting of nonvolatile compounds in breath by extractive electrospray ionization quadrupole time-of-flight mass spectrometry.</a> Angew. Chem. Int. Ed. 46 (4), 580-583 (2007).</li>
<li>Benoi, F. M., Davldson, W. R., Lovett, A. M., Nacson, S., Ngo, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Breath+analysis+by+atmospheric+pressure+ionization+mass+spectrometry%5BTitle%5D)+AND+%22Anal.+Chem%22%5BJournal%5D)">Breath analysis by atmospheric pressure ionization mass spectrometry.</a> Anal. Chem. 55 (4), 805-807 (1983).</li>
<li>Bregy, L., Martínez-Lozano Sinues, P., Nudnova, M. M., Zenobi, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Real-time+breath+analysis+with+active+capillary+plasma+ionization-ambient+mass+spectrometry%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Breath+Res%22%5BJournal%5D)">Real-time breath analysis with active capillary plasma ionization-ambient mass spectrometry.</a> J. Breath Res. 8 (2), 027102-027110 (2014).</li>
<li>Gaugg, M. T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Expanding+metabolite+coverage+of+real-time+breath+analysis+by+coupling+a+universal+secondary+electrospray+ionization+source+and+high+resolution+mass+spectrometry-a+pilot+study+on+tobacco+smokers%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Breath+Res%22%5BJournal%5D)">Expanding metabolite coverage of real-time breath analysis by coupling a universal secondary electrospray ionization source and high resolution mass spectrometry-a pilot study on tobacco smokers.</a> J. Breath Res. 10 (1), 016010-016020 (2016).</li>
<li>Martínez-Lozano, P., Zingaro, L., Finiguerra, A., Cristoni, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Secondary+electrospray+ionization-mass+spectrometry%3A+breath+study+on+a+control+group%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Breath+Res%22%5BJournal%5D)">Secondary electrospray ionization-mass spectrometry: breath study on a control group.</a> J. Breath Res. 5 (1), 016002-016012 (2011).</li>
<li>Martínez-Lozano Sinues, P., Zenobi, R., Kohler, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Analysis+of+the+exhalome+a+diagnostic+tool+of+the+future%5BTitle%5D)+AND+%22Chest%22%5BJournal%5D)">Analysis of the exhalome a diagnostic tool of the future.</a> Chest. 144 (3), 746-749 (2013).</li>
<li>Martínez-Lozano Sinues, P., Fernandez de la Mora, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Direct+analysis+of+fatty+acid+vapors+in+breath+by+electrospray+ionization+and+atmospheric+pressure+Ionization-Mass+Spectrometry%5BTitle%5D)+AND+%22Anal.+Chem%22%5BJournal%5D)">Direct analysis of fatty acid vapors in breath by electrospray ionization and atmospheric pressure Ionization-Mass Spectrometry.</a> Anal. Chem. 80 (21), 8210-8215 (2008).</li>
<li>Martínez-Lozano Sinues, P., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Breath+analysis+in+real+time+by+mass+spectrometry+in+chronic+obstructive+pulmonary+disease%5BTitle%5D)+AND+%22Respiration%22%5BJournal%5D)">Breath analysis in real time by mass spectrometry in chronic obstructive pulmonary disease.</a> Respiration. 87 (4), 301-310 (2014).</li>
<li>Martínez-Lozano Sinues, P., Kohler, M., Zenobi, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Monitoring+diurnal+changes+in+exhaled+human+breath%5BTitle%5D)+AND+%22Anal.+Chem%22%5BJournal%5D)">Monitoring diurnal changes in exhaled human breath.</a> Anal. Chem. 85 (1), 369-373 (2013).</li>
<li>Chen, H. W., Zenobi, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Neutral+desorption+sampling+of+biological+surfaces+for+rapid+chemical+characterization+by+extractive+electropray+ionization+mass+spectrometry%5BTitle%5D)+AND+%22Nat.+Protoc%22%5BJournal%5D)">Neutral desorption sampling of biological surfaces for rapid chemical characterization by extractive electropray ionization mass spectrometry.</a> Nat. Protoc. 3 (9), 1467-1475 (2008).</li>
<li>Li, X., Hu, B., Ding, J., Chen, H. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Rapid+characterization+of+complex+viscous+samples+at+molecular+levels+by+neutral+desorption+extractive+electrospray+ionization+mass+spectrometry%5BTitle%5D)+AND+%22Nat.+Protoc%22%5BJournal%5D)">Rapid characterization of complex viscous samples at molecular levels by neutral desorption extractive electrospray ionization mass spectrometry.</a> Nat. Protoc. 7 (6), 1010-1025 (2011).</li>
<li>Gordon, S. M., Szidon, J. P., Krotoszynski, B. K., Gibbons, R. D., O'Neill, H. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Volatile+organic+compounds+in+exhaled+air+from+patients+with+lung+cancer%5BTitle%5D)+AND+%22Clin.+Chem%22%5BJournal%5D)">Volatile organic compounds in exhaled air from patients with lung cancer.</a> Clin. Chem. 31 (8), 1278-1282 (1985).</li>
<li>Ding, J. H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Development+of+extractive+electrospray+ionization+ion+trap+mass+spectrometry+in+vivo+breath+analysis%5BTitle%5D)+AND+%22Analyst%22%5BJournal%5D)">Development of extractive electrospray ionization ion trap mass spectrometry in vivo breath analysis.</a> Analyst. 134 (10), 2040-2050 (2009).</li>
<li>Basum, G., Dahnke, H., Halmer, D., Hering, P., Mürtz, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Online+recording+of+ethane+trances+in+human+breath+via+infrared+laser+spectroscopy%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Appl.+Physiol%22%5BJournal%5D)">Online recording of ethane trances in human breath via infrared laser spectroscopy.</a> J. Appl. Physiol. 95 (6), 2583-2590 (2003).</li>
<li>Tøien, Ø <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Automated+open+flow+respirometry+in+continuous+and+long-term+measurements%3A+design+and+principles%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Appl.+Physiol%22%5BJournal%5D)">Automated open flow respirometry in continuous and long-term measurements: design and principles.</a> J. Appl. Physiol. 114 (8), 1094-1107 (2013).</li>
<li>Huang, L., Li, X., Xu, M., Huang, Z. X., Zhou, Z. <a target="_blank" href="http://www.cjcu.jlu.edu.cn/EN/abstract/abstract28124.shtml">Identification of relatively high molecular weight compounds in human breath using secondary nano electrospray ionization ultrahigh resolution mass spectrometry.</a> Chem. J. Chinese U. 38 (5), 752-757 (2017).</li>
</ol>

著者が明らかに何もありません。

商業システムのソースに基づいて秒システム ソースを構築し、イオン化効率は ESI ソース30を使用してのそれより高い。さらに、イオン化効率をさらに改善、密室でそれ分離プロセスとして周囲の空気からと同時に時間を容易にガスのサンプルとスプレー プルームの混合します。秒システムを使用して、以下のパラメーターはインストール、アプリケーションおよびメンテナンスしやすく、ESI ソースと比較して最適化する必要。
信号が観測されない、または息秒-システム-質量分析法による分析を実行するときに感度が大幅に低下、1 つスプレー キャピラリー先端の位置、また毛細血管の先端に液滴の形成確認してください。質量分析計のオリフィスで先端を合わせます。スプレー毛細血管をブロックまたはチップが汚染されている場合スプレー毛細血管を新しいものに変更します。それ以外の場合、楽器の ITT をブロックするか、汚染されているかどうかを確認します。交換または必要に応じて、ITT をクリーンアップします。切って ESI 電圧から確認スプレー キャピラリー。ITT の温度を部屋の温...

最新の分析技術の急速な発展と人間の呼気1揮発性有機化合物 (Voc) の何百もを確認されています。これらの Voc 主に起因する肺胞の空気 (健康な大人のための 〜 350 mL) と解剖デッド スペース空気 (~ 150 mL)2、身体代謝3,4,5,6,7 に影響 ,8と環境汚染9、それぞれ。その結果、識別された場合、これらの Voc が非侵襲的な方法で病気の診断や環境曝露のバイオ マーカーとして使用することを約束。
ガスクロマトグラフィー質量分析法 (GC/MS) は最も広く使用されている呼気揮発性有機化合物2、リアルタイム呼吸分析のために開発されている、直接の質量分析の定性・定量分析法の利点があります。高時間分解能と簡単なサンプルの事前準備。プロトン移動反応10MS (PTR MS) などの直接の MS 技術選択イオン フロー チューブ MS (ふるいにかける MS)11、二次エレクトロ スプレー イオン化 MS (SESI MS)12,13 (採掘エレクトロ スプレーとして名前も電離 EESI MS14,15MS) トレース大気中のガス分析 (多賀)16とプラズマ イオン化 MS (PI MS)17に提案されている近年。
SESI はユニバーサル ソフト イオン化テクニック19,20,21; としてよく知られている直接の MS のテクニックのすべてそして、ソースは簡単にカスタマイズし、質量分析計、例えば時間の飛行質量分析計8,15の種類別に結合、イオン トラップ質量分析計14そして orbitrap 質量12 ,18。今まで、SESI MS 使用されています22呼吸器疾患の診断に概日リズム3,6,23, 薬物動態7、8を測定し、代謝経路4等を明らかにします。最近、商業 SESI ソースが利用可能になります。
本研究では簡便でコンパクトなセカンダリ nanoelectrospray イオン源 (Sec システム) がセットアップされ、高分解能質量分析計を結合します。呼吸の呼気揮発性有機化合物のリアルタイム測定も行いました。

<table><tbody><tr><td>超純水</td><td>メルク・ミリポア</td><td>米国 MPGP04001</td><td>レジスタンス >18.2 M&Omega;&ミッドドット;cm</td></tr><tr><td>ギ酸</td><td>Sigma-Aldrich、米国</td><td>F0507</td><td>気道に腐食性。</td></tr><tr><td>窒素ガス</td><td>広州石源ガス株式会社、中国</td><td>N.A.a</td><td>純度 >99.99%</td></tr><tr><td>Q Exactive ハイブリッド四重極-orbitrap質量分析計</td><td>Thermo Scientific, USA</td><td>02634L(S/N)</td><td>高電圧および高温</td></tr><tr><td>の NanoESI ソース</td>に注意してください <td>Thermo Scientific, USA</td><td>ES002373(S/N);ES071(P / N)</td><td>高電圧および高温の</td></tr><tr><td>ナノLCポンプ</td>に注意してください <td>Thermo Scientific、米国</td><td>5041.0010A(P / N)/</td><td></td></tr><tr><td>Xcaliburソフトウェア(バージョン3.0)</td><td>Thermo Scientific、米国</td><td></td> <td>BRE0008596/</td></tr><tr><td>Dino-Lite Digital Microscope</td><td>Tech Video System (SuZhou) Co.Ltd., China</td><td>CQ401833R(S/N)/</td><td></td></tr><tr><td>Nafion tubing</td><td>Perma Pure LLC, USA</td><td>ME60</td><td>/</td></tr><tr><td>PTFEチューブ(内径4 mm)</td><td>Dongguan Hongfu Insulating Material Co. Ltd., China</td><td>N.A.</td><td>極性化合物の損失の可能性に注意してください</td></tr><tr><td>マスフローコントローラーライン</td><td>テック、韓国</td><td>M15122007(S / N)/</td><td></td></tr><tr><td>流量計</td><td>余姚工業自動化メーター工場、中国</td><td>40784</td> <td>/</td></tr> <tr><td>a NA:利用できません。</td><td></td><td></td><td></td></tr></tbody></table>

高分解能質量分析に結合された二次 nanoelectrospray イオン化を用いたリアルタイム呼吸解析

Real-time Breath Analysis by Using Secondary Nanoelectrospray Ionization Coupled to High Resolution Mass Spectrometry

呼気揮発性有機化合物 (Voc) は、彼らは非侵襲的な方法で病気の診断や環境曝露のバイオ マーカーとして機能するためにかなりの関心を喚起しています。この作品は、二次 nanoelectrospray イオン化結合した高分解能質量分析法 (秒システム人事管理システム) を使用してリアルタイムで呼気中の Voc を特徴付けるためのプロトコルを提案する.自家製秒システム ソース容易に開設さ商業システムのソースで。何百ものピークの呼気のバック グラウンド減算質量スペクトルで観察し、, 質量精度値が-4.0-13.5 ppm と-20.3-1.3 ppm 正と負イオン検出モードでそれぞれ。ピークは、正確な質量と同位体パターンに従って正確な元素組成と割り当てられました。未満 30 s を使用して 1 つの呼気測定と六つのレプリケートされた測定の約 7 分かかります。

図 3は、 m/z 50 750 両方の正と負イオン検出モードの下で記録の質量範囲の息指紋を示します。291 ピーク (ピーク強度 &gt; 5.0x104)、173 の峰 (ピーク強度 &gt; 3.0x104) それぞれ正と負のイオンの検出モードでバック グラウンド減算息指紋で観察されています。質量スペクトルのピークを識別するために詳細12,18,24,29先行文献を参照してください。簡単に言うと、室内の空気から Voc と揮発性の代謝物が検出されました。たとえば、(図 3 a) m/z 74.0606 でピークに起因...

高分解能質量分析法の実証に結合する二次 nanoelectrospray イオン化を使用して、リアルタイムで呼気の化学組成を評価するためのプロトコル。

高分解能質量分析に結合された二次 Nanoelectrospray イオン化を用いたリアルタイム呼吸解析

Exhaled volatile organic compounds (VOCs) have aroused considerable interest, since they can serve as biomarkers for disease diagnosis and environmental ...

この実験の全体的な目標は、高分解能質量分析と組み合わせた二次ナノエレクトロスプレーイオン化を使用して、呼気の化学組成を特徴付けることです。この方法は、病気の早期診断、治療チェックのモニタリング、環境曝露など、医療分野の重要な質問に答えるのに役立ちます。この技術の主な利点は、測定をリアルタイムで実行できることです。また、この手法は、最高出力、感度、特異性、およびユーザーフレンドリーです。この技術の意味は、肺がんの診断にまで広がっています。バイオマーカー候補の可能性は、さまざまな段階で肺がん患者の呼気で発見されているためです。一般に、この方法に不慣れな個人は、イオン化源が一般的に共作されるため、苦労します。この方法の標準プロトコルはまだないため、視覚的なデモンストレーションは重要です。まず、呼気ガスがエレクトロスプレープルームと交差するように導入され、帯電した液滴によってイオン化される二次エレクトロスパリーイオン化プロセスに従って、二次ナノESIソースを設定します。個々のラボのソースは、使用する質量分析計によって異なります。ここで、二次ナノESIソースは、市販のナノESIソースに基づいています。そして、それをベンチドロップクォータープルオービットトラップ質量分析計に取り付けました。ソースの本体は、ナノESIキャピラリーをチャンバーに導入するための入口を備えた立方体のステンレス鋼チャンバーです。ガス供給のために、チャンバーの両側に2本のステンレス鋼管が取り付けられています。チャンバーの上部と下部に2つのクォーツ窓が装備されており、目またはデジタル顕微鏡でナノESIキャピラリーとナノESIスプレーの先端の位置を確認できます。最後に、チャンバーは質量分析計のスイープコーンに溶接されます。個々のラボで使用される質量分析計の大気圧インターフェースの特定の形状によって、設計が変わる場合があることに注意してください。質量分析計は、メーカーの指示に従って、正イオン検出モードと負イオン検出モードの両方で校正します。キャリブレーションを適用することにより、レンズ電位や検出条件などの質量分析計のパラメータが最適化され、指定された分解能値で良好な感度とピーク形状が得られます。商用ESIソースを使用して完全なキャリブレーションを実行します。ここでは、70, 000の質量分解能が使用されます。質量キャリブレーションは、カスタマイズされたソースを含む、任意の互換性のあるソースで実行できます。質量分析計のイオントランスファーチューブの温度を摂氏100度以上に設定してください。最高温度は摂氏350度に設定できますが、一部の化合物は分解する可能性があります。ESI溶媒と流量については、溶媒と標的化合物の特性に基づいて適切なESI溶媒を選択します。この実験では、高いイオン化効率を得るために、0.1%ギ酸を含む水を使用します。ESI溶媒の流量を0〜1.5マイクロリットル/分の範囲で200ナノリットル/分に設定します。二次的なナノESIソースパラメータ、主にナノESI電圧とナノESIキャピラリーチップの位置を最適化します。電圧は通常、2.0〜4.5キロボルトの範囲です。ここでは2.5キロボルトを使用します。純粋なガスをソースに適用して、室内空気からの揮発性有機化合物またはVOCの影響を減らします。ここでは高純度の窒素を使用し、毎分0.8リットルで供給します。純粋なガスが存在する場合、マススペクトルで観察される正規化された強度レベルは、正イオン検出モードと負イオン検出モードの両方で1 x 10から5thまで大きく、TICの変動は10%未満である必要があります。測定を行うときは、室内の空気を吸い込み、通常の呼気を行って、肺内のすべての空気を一定の流量で吐き出します。呼気流量を、圧力計または被験者に見える流量計で監視します。流量計の入口をナフィオンチューブに接続して、吐き出された息の水蒸気を取り除きます。次に、流量計の出口をPTFEチューブに接続して、呼気ガスを供給します。この実験では、被験者は流量計によって制御されるように、毎分0.4リットルで息を吐き出しました。1回の呼気測定に30秒もかかりません。4 回から 6 回の反復測定を実行します。交絡効果を最小限に抑えるために、測定の少なくとも 30 分前に参加者に飲食、歯磨きを控えてもらいます。測定中は、鉄の強度が機器の線形検出限界を超えているかどうかを確認し続けてください。シグナルの飽和は、サンプル中の化合物に由来しないアーチファクトピークにつながる可能性があります。鼻から吸い込むと、周囲のVOCや粒子の一部が除去されます。ただし、鼻腔内の化合物も検出される可能性があることは注目に値します。ソフトウェアを使用して、クロマタグラムとマススペクトルを記録します。これは直接のMS分析であり、クロマタグラフィック分離は行われないため、TICは実際にはマススペクトルで検出されたすべてのシグナルの時間トレースを示します。また、EICは、指定された化合物の時間トレースを示します。ここに示されているのは、呼気測定の代表的な結果をリアルタイムに示しています。典型的な内因性化合物であるエンドールの時間トレースは、7分以内に6回の反復測定を示しています。すべての測定について、再現性のあるバックグラウンドから減算された呼気フィンガープリントをポジティブイオン検出モードで取得しました。291の化合物が観察されています。化合物は、アルデヒド、ケトン、アルキンである可能性が最も高いです。マイナスイオン検出モードでの呼気フィンガープリントの場合、173の化合物が提示され、主に脂肪酸に由来します。このビデオを見れば、自家製のCESIソースの設定方法とリアルタイムのプロセス分析の実行方法について十分に理解できるはずです。習得すれば、測定は数分で完了します。適切に実行されている場合。この手順に参加する際には、サンプリングチューブやエンドエアからの化合物の干渉を避けることを覚えておくことが重要です。この測定は、人間の呼気に関する洞察を提供できるだけでなく、モデルアルキル化、イオンモデル、レトロセルシステムなどの他のシステムにも適用できることを知っておいてください。この手順に続いて、GCMS、HPRCMSなどの他の手段を実行して、写真の確認、分析量などの追加の質問に答えることができます。開発後、この技術は、医学分野の研究者がこの診断で患者の治療効果を探求する道を開きました。

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Research

JoVE Journal

Chemistry

化学

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