Name: 고 분해능 질량 분석을 결합 하는 보조 Nanoelectrospray 이온화를 사용 하 여 실시간 호흡 분석 (동영상) | JoVE Journal
Uploaded: 2018-03-09T12:30:00.000+00:00
Duration: 8 min 23 s
Description: 학습하세요 보조 나노전기분무 이온화와 고분해능 질량 분석을 활용한 실시간 호흡 분석 방법입니다. 이 기술은 폐암 조기 진단 및 치료 반응 모니터링을 위한 비침습적 바이오마커 검출에 활용됩니다.

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이 작품은 국립 자연 과학 재단의 중국 (No. 91543117)에 의해 재정적으로 지원 되었습니다.

주의: 사용 하기 전에 모든 관련 물질 안전 데이터 시트 (MSDS)를 참조 하십시오. 사용 하십시오 적절 한 개인 보호 장비, 예를 들면, 실험실 외 투, 장갑, 고글, 전체 길이 바지와 폐쇄 발가락 신발).
1. 초-nanoESI 소스를 설정
<ol><li>SESI 과정, 즉에 따르면 Sec nanoESI 소스를 설정 호흡 가스는 분무 깃털 교차 고 충전된 물방울 (그림 1)에 의해 이온화. 개별 실험실에 내장 된 소스 사용 하는 질량 분석기24,25인터페이스에 따라 다릅니다. 여기, 상용 nanoESI 소스 (그림 2)에 따라 Sec nanoESI 소스를 설정 하 고 벤치탑 4 중 극 orbitrap 질량 분석기를 구현 합니다. 참고: 소스의 본체는 입방 스테인레스 스틸 챔버 (길이 25 m m, 아이디 13 m m) (그림 2b) 챔버로 nanoESI 모 세관을 소개 하는 입구 (아이디 4 m m)와 함께. 따라서, 챔버 하지 않습니다 완전히 봉인 (그림 2b).</li>
	<li>가스 배달에 대 한 챔버의 각 측면에 두 개의 스테인레스 스틸 튜브 (길이 8 m m, 마약 5 m m, 아이디 3 m m)를 설치 합니다.</li>
	<li>NanoESI 모 세관의 눈 또는 디지털 현미경 nanoESI 스프레이 팁의 위치를 확인 하는 챔버의 위아래에 두 석 영 창 (아이디 14 m m)를 장비.</li>
	<li>질량 분석기의 스윕 콘 챔버 용접. 참고: 디자인 개별 실험실에서 사용 하는 질량 분석기의 대기압 인터페이스의 특정 형상에 따라 변경할 수 있습니다.</li>
</ol>2. 악기 최적화
<ol><li>제조업체의 지침에 따라 모두 긍정적이 고 부정적인 이온 검출 모드에서 질량 분 서 계를 보정. 보정을 적용 하 여 렌즈 잠재력 검색 조건과 같은 질량 분석기 매개 변수를 지정 된 해상도 값에 좋은 감도 및 피크 모양에 게 최적화 되어 있다. 70000의 대량 해상도 여기에 사용 됩니다.<ol>
<li>상업적인 ESI 소스;를 사용 하 여 완전 한 Q Exactive 교정 수행 그러나, 사용자 지정을 포함 하 여 모든 호환 소스와 질량 보정을 수행할 수 있습니다.</li>
	</ol>
</li>
	<li>이온 이동 관 (ITT) 질량 분석기 > 100 ° c의 온도 설정 350 ° C에서 최고 온도 설정할 수 있습니다, 하지만 그것은 몇 가지 화합물의 분해 될 수 있습니다. 따라서, 150 ° C이이 실험에 사용 됩니다. 참고: ITT 대신 샘플링 구멍을 특징으로 하는 질량 분석기에 대 한 샘플링 구멍의 온도 설정 > 100 ° c.</li>
	<li>ESI 용 매 및 흐름 속도 대 한 용 매 (예를 들어, 극성 및 변동)과 대상된 화합물 (예를 들어, 양성자 선호도)의 속성에 근거 하 여 적절 한 ESI 용 매를 선택 합니다. 물과 다양 한 비율에서 메탄올의 혼합물은 ESI 용 매25으로 일반적으로 사용 되었습니다. 이 실험에서는 물이 용 매13,,1923보고 위한 높은 이온화 효율은 0.1% (v/v) 포 름 산을 포함 하. ESI 용 매 유량 0-1.5의 범위에서 설정 μ/min와 200 nL/분. 참고: 드가 ESI 사용 하기 전에 30 분 용 매.</li>
	<li>초-nanoESI 소스 매개 변수, 주로 nanoESI 전압 및 nanoESI 모 세관 팁 위치를 최적화 합니다. 전압 일반적으로 범위는 2.0에서 4.5 kV. 여기 사용 2.5 kV입니다. 참고: ESI 전압 높은 흐름 속도 증가으로 적용 됩니다. 팁과 질량 분석기 구멍 사이의 거리는 5 m m 1에서 조정할 수 있습니다. 최적화, 후 질량 스펙트럼에서 관찰 된 정규화 된 강도 수준 (NL) > 1 x 10 해야6 및 총 이온 크로마 (TIC)의 유사 모두 긍정적이 고 부정적인 이온 검출 모드에서 < 10% 이어야 한다. 질량 스펙트럼 및 TIC m/z 50-750의 질량 범위에서 얻을 수 있습니다.</li>
	<li>가스 소스에 적용 됩니다. 이 실내 공기에서 VOCs의 영향을 줄이는 목표로 단계는 선택적입니다. 고 순도 질소 가스 (N2, 99.99%) 또는 순수한 공기를 사용할 수 있습니다. 순수 가스의 존재와 질량 스펙트럼에서 관찰 하는 NL > 1 x 10 해야5 와 TIC의 변화 모두 긍정적이 고 부정적인 이온 검출 모드에서 < 10% 이어야 한다. 고 순도 N2 는 여기에 사용 되 고 0.8 L/분 전달. 참고: 순수한 가스와 호흡 가스의 총 유량 질량 분석기의 구멍을 통해 유량 보다 높아야 한다.</li>
</ol>3입니다. exhaled 호흡의 측정
<ol><li>실내 공기를 흡입 하 고 일정 한 유량에서 폐의 모든 공기를 밖으로 호흡 하는 정상적인 증발 기를 수행 합니다. 증발 기 유량을 압력 계 또는 유량 주제를 볼 수를 모니터링 합니다. 테 프 론 (PTFE) 튜브를 사용 하 여 호흡 가스23제공.<ol>
<li>튜브 안에 수증기의 응축을 방지 하기 위해, 80-100 oC7,,2327 의 온도에 튜브가 열 하거나29Nafion 드라이어28,사용 합니다. 이 실험에서 주제 exhaled 0.4 L/분의 유량 계에 의해 제어.</li>
		<li>PTFE 튜브 (길이 13 ㎝, 아이디 4 m m)에 exhaled 호흡에서 수증기를 제거 하 고 흐름 미터의 콘센트를 연결 하는 Nafion 튜브 (길이 60 cm)를 유량의 입구를 연결 합니다. 그것은 하나의 증발 기 측정에 대 한 < 30 s를 걸립니다.</li>
		<li>4-6 복제 측정28,29를 수행 합니다.</li>
		<li>혼란 효과 최소화 하기 위해 참가자 들이 먹고, 마시고, 그리고 측정23전에 그들의 이빨 적어도 30 분을 솔 질에서 있다. 참고: 실내 공기에서 VOCs의 영향을 최소화 하기 위해 실내 공기26대신 가스를 흡입 보고 되었습니다 그것은. Nafion 튜빙을 사용 하는 경우 일부 극 지 화합물 손실 될 수 있습니다.</li>
		<li>측정, 동안 이온 강도 여부는 악기의 선형 검출 한계를 초과 하는 경우 확인 하십시오. 채도 신호의 샘플에서 화합물에서 실질적으로 발생 하지 않는 한 유물 피크 발생할 수 있습니다. 코를 통해 흡입, 주변 Voc 및 입자의 일부 제거 될 것 이다; 그러나, 그것은 주목할 만한 비 강에 화합물도 검색 될 수 있습니다.</li>
	</ol>
</li>
</ol>4. 구하는 호흡 지문 및 화합물의 시간 추적
<ol><li>Chromatograms 및 질량 스펙트럼을 얻을. 소프트웨어 (예: Xcalibur) 기록 chromatograms 및 질량 스펙트럼을 사용 합니다. 때문에 이것이 직접 MS 분석 크로마 분리를 수행, 총 이온 크로마 (TIC) 실제로 질량 스펙트럼에서 검색 된 모든 신호의 시간 추적을 나타냅니다 추출된 이온 크로마 (EIC) 표시의 시간 추적 한 지정 된 화합물입니다. 참고: 다른 상업 질량 분석기에 대 한 chromatograms 및 질량 스펙트럼 얻어질 수 있다 해당 데이터 수집 소프트웨어에 의해.</li>
	<li>Exhaled 호흡 지문 exhaled 호흡 측정 때 TIC의 다양 한 검사를 선택 하 여 얻을. 이러한 검사의 평균을 대표 하는 소프트웨어에 의해 질량 스펙트럼을 얻을.<ol>
<li>호흡 지문에서 배경 봉우리를 제거 하려면 배경 빼기 도구를 사용 하 여 소프트웨어에. 제조업체에서 제공한 설명서를 참조 하십시오. 간단 하 게, 아니 숨 샘플 도입 되어 검사의 동일한 수를 선택 하 고 빼기 호흡 지문에서 배경 질량 스펙트럼. 참고:이 방법에서는, 호흡 지문에 기능을 식별 하기 위해 임계값 세 번 배경 신호의 표준 편차로 정의 됩니다. 다른 상업 질량 분석기에 대 한 해당 데이터 수집 소프트웨어에 의해 배경 빼기를 수행할 수 있습니다.</li>
	</ol>
</li>
	<li>지정 된 화합물의 시간 추적을 가져옵니다. 호흡 지문에 대상된 화합물의 피크를 선택 하 고 화합물의 시간 추적 소프트웨어에 의해 연속적으로 취득 된다.</li>
</ol>

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<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>
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<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>
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<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>
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</ol>

저자는 공개 없다.

Sec-nanoESI 소스 상용 nanoESI 원본을 기반 구축, 이온화 효율 ESI 소스30을 사용 하 여 보다 높은 수준 이다. 또한, 이온화 효율은 더욱 향상 닫힌된 챔버에 프로세스 분리로 주위 배경 공기에서와 같은 시간을 용이 하 게 가스 샘플 스프레이 깃털 사이 혼합. 초-nanoESI를 사용 하 여 덜 매개 변수는 ESI 소스, 쉽게 설치, 응용 프로그램 및 유지 보수에 비해 최적화가 필요 합니다.
신호가 관찰 또는 감도 감소 크게 초-nanoESI-MS에 의해 호흡 분석을 수행할 때, 하나 스프레이 모 세관 팁의 위치와 또한 모 세관의 끝에 물방울의 형성을 확인 해야 합니다. 질량 분석기의 구멍 끝을 맞춥니다. 스프레이 모 세관 차단 또는 팁을 오염 하는 경우 새로운 스프레이 모 세관을 변경 합니다. 그렇지 않으면, 악기의 ITT 차단 되거나 오염 여부를 확인 합니다. 교체 또는 필요한 경우는 ITT 청소. 해제 ESI 전압...

현대 분석 기술의 빠른 개발, 휘발성 유기 화합물 (Voc)의 수백 인간의 exhaled 호흡1에서 확인 되었습니다. 이러한 Voc 치경 공기 (건강 한 성인에 대 한 ~ 350 mL)에서 주로 발생 하 고 해부학 죽은 공간 공기 (~ 150 mL)2, 신체 대사3,,45,6,7에 의해 영향을 받는 ,8 , 환경 오염9, 각각. 결과적으로, 식별,이 Voc 질병 진단과 환경 노출에 대 한 비-침략 적 방식으로 생체로 사용 될 것을 약속 하는.
가스 크로마토그래피 질량 분석 (GC-MS)은 가장 널리 사용 되는 기술 exhaled Voc2의 정성 및 정량 분석을 위해, 실시간 호흡 분석을 위해 개발 되었습니다, 직접 MS 기술을의 장점 높은 시간 해상도 및 간단한 샘플 사전 준비입니다. 직접 MS 기술, 양성자 이전 반응 MS (PTR-MS)10, 같은 선택 이온 흐름 관 석사 (선별-석사)11, 보조 분무 이온화 MS (SESI-MS)12,13 (또한 추출 물 분무로 라는 MS, MS EESI14,15이온화) 추적 대기 가스 분석기 (타가)16 및 플라즈마 이온화 MS (PI-MS)17 는 조사에서 최근 몇 년 동안.
모든 직접 MS 기술, 중 SESI 보편적인 부드러운 이온화 기술19,20,21;로 유명 하다 그리고 소스는 쉽게 사용자 지정 하 여 질량 분석기, 예를 들면, 시간의 비행 질량 분 서 계8,15의 다른 종류를 결합, 이온 트랩 질량 분석기14 그리고 orbitrap 질량 분석기12 ,18. 지금까지, SESI MS는 성공적으로 사용 되었다 호흡기 질환22, 진단 circadian 리듬3,,623, 약 동학7,8, 측정 및 대사 경로4, 등을 밝히고 있다. 가장 최근에, 상업 SESI 소스 사용할 수 있게 했다.
이 연구에서 손쉬운 소형 보조 nanoelectrospray 이온화 소스 (초-nanoESI) 설정 하 고 고해상도 질량 분석기를 결합 했다. 호흡에 exhaled Voc의 실시간 측정을 제시 했다.

<table><tbody><tr><td>초순수</td><td>Merck Millipore, 미국</td><td>MPGP04001</td><td>저항 >18.2 M&Omega; &미드닷; cm</td></tr><tr><td>포름산</td><td>Sigma-Aldrich, USA</td><td>F0507</td><td>호흡기 부식성.</td></tr><tr><td>질소 가스</td><td>Guangzhou Shiyuan Gas Co. Ltd., China</td><td>N.A.a</td><td>Purity >99.99%</td></tr><tr><td>Q Exactive hybrid quadrupole-orbitrap mass spectrometer</td><td>Thermo Scientific, USA</td><td>02634L(S/N)</td><td>고전압 및 고온</td></tr><tr><td>NanoESI source</td><td>Thermo Scientific, USA</td><td>ES002373(S/N); ES071(P/N)</td><td>고전압 및 고온</td></tr><tr><td>나노 LC 펌프</td>에 주의하라 <td>Thermo Scientific, USA</td><td>5041.0010A(P/N)/</td><td></td></tr><tr><td>Xcalibur software (Version 3.0)</td><td>Thermo Scientific, 미국</td><td>BRE0008596</td><td>/</td></tr><tr><td>Dino-Lite Digital Microscope</td><td>Tech Video System (SuZhou) Co.Ltd., 중국</td><td>CQ401833R(S/N)/</td><td></td></tr><tr><td>Nafion tubing</td><td>Perma Pure LLC, 미국</td><td>ME60</td><td>/ </td></tr><tr><td>PTFE 튜빙 (ID 4mm)</td> <td>Dongguan Hongfu Insulating Material Co. Ltd., China</td><td>N.A.</td><td>극성 화합물의 손실 가능성에 주의하십시오.</td></tr><tr><td>질량 유량 컨트롤러</td><td>Line-Tech, 한국</td><td>M15122007(S/N)/</td><td></td></tr><tr><td>유량계</td><td>Yuyao 산업 자동화 계량기 공장, 중국</td><td>40784</td><td>/</td></tr><tr><td>aN.A.: 사용할 수 없습니다.</td><td></td><td></td><td></td></tr></tbody></table>

고 분해능 질량 분석을 결합 하는 보조 nanoelectrospray 이온화를 사용 하 여 실시간 호흡 분석

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

비-침략 적 방식으로 질병 진단과 환경 노출에 대 한 생체로 사용할 수 있습니다 이후 exhaled 휘발성 유기 화합물 (Voc) 상당한 관심을 자극 했습니다. 이 작품에서 선물이 고 분해능 질량 분석 (초-nanoESI-HRMS)에 결합 하는 보조 nanoelectrospray 이온화를 사용 하 여 실시간으로 exhaled Voc를 특성화 하는 프로토콜. 수 제 초-nanoESI 소스로 쉽게 세워졌다 기반 상용 nanoESI 소스에. 봉우리의 수백 exhaled 호흡의 배경 뺀 질량 스펙트럼에서 관찰 되었다 그리고 대량 정확도 값은-4.0-13.5 ppm와-20.3-긍정적이 고 부정적인 이온 검출 모드에서 1.3 ppm 각각. 봉우리는 정확한 질량 동위 원소 패턴에 따라 정확한 원소 구성으로 할당 되었다. 30 s 한 증발 기 측정에 사용 되 고 6 복제 된 측정에 대 한 약 7 분 소요.

그림 3 m/z 50-750 모두 긍정적이 고 부정적인 이온 검출 모드에서 기록의 대량 범위에 숨 지를 보여준다. 291 봉우리 (피크 강도 &gt; 5.0x104) 173 봉우리 (피크 강도 &gt; 3.0x104) 긍정적이 고 부정적인 이온 검출 모드에서 배경 빼고 숨 지문에 각각 관찰 되었습니다. 질량 스펙트럼에 봉우리를 식별 하려면 세부 정보12,18,,2429에 대 한 사전 게시를 참조 하십시오. 간단히, 휘발성 대사 산물 및 Voc 실내 공기에서 발견 되었습니다. 예를 들어 (그림 3a</...

고 분해능 질량 분석 시연 보조 nanoelectrospray 이온화를 사용 하 여 실시간으로 exhaled 호흡의 화학 성분 특성화에 대 한 프로토콜 결합.

고 분해능 질량 분석을 결합 하는 보조 Nanoelectrospray 이온화를 사용 하 여 실시간 호흡 분석

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

이 실험의 전반적인 목표는 고해상도 질량 분석법과 결합된 2차 나노 전기 분무 이온화를 사용하여 내쉬는 호흡의 화학적 조성을 특성화하는 것입니다. 이 방법은 질병의 조기 진단, 치료 점검 모니터링 및 환경 노출과 같은 의료 분야의 주요 질문에 답하는 데 도움이 될 수 있습니다. 이 기술의 주요 장점은 측정을 실시간으로 수행할 수 있다는 것입니다.이 기술은 또한 출력이 가장 높고 민감하며 구체적이며 사용자 친화적입니다. 이 기술의 의미는 폐암 진단으로 확장되었습니다. 바이오 마커 후보의 가능성은 다양한 단계에서 폐 암병 환자의 내쉬기에서 발견되었기 때문입니다.일반적으로 이 방법을 처음 접하는 개인은 이온화 소스가 일반적으로 공동 제조되기 때문에 어려움을 겪을 것입니다. 아직 이 방법에 대한 표준 프로토콜이 없으므로 시각적 데모가 중요합니다. 시작하려면 호흡 가스가 도입되어 전기 분무 기둥과 교차하고 하전된 액적에 의해 이온화되는 2차 전기스파리 이온화 공정에 따라 2차 나노 ESI 소스를 설정합니다.개별 실험실의 소스는 사용되는 질량 분석기에 따라 다릅니다. 여기서, 2차 나노 ESI 소스는 상용 나노 ESI 소스를 기반으로 합니다. 그리고 벤치 드롭 쿼터 풀 궤도 트랩 질량 분석기에 부착했습니다.소스의 본체는 나노 ESI 모세관을 챔버에 도입하기 위한 입구가 있는 입방체 스테인리스 스틸 챔버입니다. 가스 공급을 위해 챔버의 각 측면에 두 개의 스테인리스 스틸 튜브가 설치됩니다. 챔버의 상단과 하단에 2개의 석영 창이 설치되어 나노 ESI 모세관 및 나노 ESI 스프레이의 끝 위치를 눈 또는 디지털 현미경으로 확인합니다.마지막으로, 챔버는 질량 분석기의 스윕 원뿔에 용접됩니다. 설계는 개별 실험실에서 사용되는 질량 분석기의 대기압 인터페이스의 특정 형상에 따라 변경될 수 있습니다. 질량 분석기를 양이온 및 음이온 검출 모드 모두에서 제조업체 지침에 따라 보정합니다.calibration을 적용하면 렌즈 전위 및 검출 조건과 같은 질량 분석기 매개변수가 최적화되어 지정된 해상도 값에서 우수한 감도와 피크 모양을 제공합니다. 상용 ESI 소스를 사용하여 완전한 교정을 수행합니다. 여기에는 70, 000의 질량 해상도가 사용됩니다.질량 교정은 맞춤형 소스를 포함하여 호환 가능한 모든 소스로 수행할 수 있습니다. 질량 분석기의 이온 전달 튜브의 온도를 섭씨 100도 이상으로 설정합니다. 최고 온도는 섭씨 350도로 설정할 수 있지만 일부 화합물이 분해될 수 있습니다.ESI 용매 및 유속의 경우, 용매 및 표적 화합물의 특성에 따라 적절한 ESI 용매를 선택하십시오. 이 실험에서는 높은 이온화 효율을 위해 0.1% 포름산을 함유한 물을 사용하십시오. ESI 용매의 유속을 분당 0 1.5마이크로리터에서 분당 200나노리터 범위로 설정합니다.보조 나노 ESI 소스 매개변수(주로 나노 ESI 전압 및 나노 ESI 모세관 팁 위치)를 최적화합니다. 전압 범위는 일반적으로 2.0 4.5 킬로 볼트입니다. 여기에 2.5킬로볼트를 사용하십시오.실내 공기로부터 휘발성 유기 화합물 또는 VOC의 영향을 줄이기 위해 소스에 순수한 가스를 적용하십시오. 여기에는 고순도 질소가 사용되며 분당 0.8리터로 전달됩니다. 순수한 가스가 존재할 때 질량 스펙트럼에서 관찰되는 정규화된 강도 수준은 1 x 10에서 5분보다 커야 하며 TIC의 변동은 양극 및 음이온 검출 모드 모두에서 10% 미만이어야 합니다.측정을 수행할 때 실내 공기를 흡입하고 정상적인 숨을 내쉬어 일정한 유속으로 폐의 모든 공기를 내쉬십시오. 피험자가 볼 수 있는 압력계 또는 유량계로 호기 유량을 모니터링합니다. 유량계의 입구를 나피온 튜브에 연결하여 내쉬는 숨의 수증기를 제거합니다.그런 다음 유량계의 출구를 PTFE 튜브에 연결하여 호흡 가스를 전달합니다. 이 실험에서 피험자는 유량계에 의해 제어되는 분당 0.4리터의 숨을 내쉬었습니다. 한 번의 호기 측정에는 30초도 채 걸리지 않습니다.4개에서 6개의 반복 측정을 수행합니다. 교란 효과를 최소화하기 위해 참가자들은 측정 최소 30분 전에 먹고, 마시고, 양치질을 삼가도록 합니다. 측정하는 동안 철 강도가 기기의 선형 감지 한계를 초과하는지 여부를 계속 확인하십시오.신호의 포화는 샘플의 화합물로 인해 발생하지 않는 아티팩트 피크로 이어질 수 있습니다. 코로 흡입하면 주변 VOC와 입자의 일부가 제거됩니다. 그러나 비강에서 화합물도 검출될 수 있다는 점은 주목할 만합니다.소프트웨어를 사용하여 크로마타그램과 질량 스펙트럼을 기록합니다. 이는 직접 MS 분석이고 크로마타그래피 분리가 수행되지 않기 때문에 TIC는 실제로 질량 스펙트럼에서 감지된 모든 신호의 시간 추적을 나타냅니다. 그리고 EIC는 지정된 화합물의 시간 추적을 보여줍니다.여기에 표시된 것은 실시간으로 내쉬는 숨을 측정한 대표적인 결과입니다. 전형적인 내인성 화합물인 endol의 시간 추적은 7분 이내에 6개의 반복 측정을 보여줍니다. 모든 측정에 대해 재현 가능한 배경 빼기 호흡 지문이 양이온 검출 모드에서 얻어졌습니다.291 개의 화합물이 관찰되었습니다. 화합물은 알데히드, 케톤 및 알카인일 가능성이 가장 높습니다. 음이온 검출 모드에서 호흡 지문의 경우 173개의 화합물이 제시되며 주로 지방산에서 발생합니다.이 동영상을 시청한 후에는 직접 CESI 소스를 설정하고 실시간 프로세스 분석을 수행하는 방법을 잘 이해하게 될 것입니다. 마스터하면 몇 분 안에 측정을 수행할 수 있습니다. 제대로 수행되는 경우.이 절차를 수행하는 동안 샘플링 튜빙 및 엔도 공기에서 화합물의 간섭을 피하는 것을 기억하는 것이 중요합니다. 이 측정은 사람이 내쉬는 호흡에 대한 통찰력을 제공할 수 있으며 모델 알킬화, 이온 모델 및 역세포 시스템과 같은 다른 시스템에도 적용할 수 있습니다. 이 절차에 따라 GCMS, HPRCMS와 같은 다른 조치를 수행하여 사진 확인, 분석 수량과 같은 추가 질문에 답할 수 있습니다.개발 후, 이 기술은 의학 분야의 연구자들이 이 진단을 통해 환자의 치료 효과를 탐구할 수 있는 길을 열었습니다.

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Research

연구

JoVE Journal

Chemistry

화학

레이저 박리 전기 분무 이온화 (LAESI)는 질량 분광법에 대한 대기 압력 이온 소스입니다. 이미징 모드에서 중간 적외선 레이저 프로브 조직 섹션 또는 biofilm에 걸쳐 분자의 배포판. 이 기술은 원래 실험 조건 하에서 수행 다양한 bioanalytical 연구에 대한 새로운 접근법을 제공합니다.

LAESI 질량 분석법에 의해 생물 학적 조직 및 Biofilms의 대기 압력 분자 이미징

단일 세포 분석 레이저 박리 전기 분무 이온화 (LAESI) 질량 분광법에 대한 세포 샘플을 날카롭게 광섬유를 사용하여 대기압에서 식물과 동물 세포의 대량 분석법에 의해 수행됩니다.

대기압에서 질량 분석법에 의해 단일 ​​세포의 직접 분석

보조 전기 분무 이온화 질량 분석계 (SESI - MS)은 샘플 전처리가 필요하지 않고 휘발성 유기 화합물 (휘발성 유기 화합물)의 검출이 가능합니다. 이 프로토콜은 SESI - MS를 사용하여 세균 휘발성 유기 화합물의 급속한 (분 이내) 특성화하기위한 지침을 제공합니다.

보조 전기 분무 이온화 질량 분석법 (SESI - MS)를 사용하여 특성화 세균 휘발성 물질

암모니아는 다양한 질병 및 건강 상태와 관련된 중요한 생리학적 대사 산물입니다. 또한 호흡에서 측정하기 어려운 분자이므로 정확한 결과를 얻기 위해 특별한 예방 조치를 취해야 합니다. 암모니아에 영향을 미치는 모든 요인이 알려진 것은 아니지만 이러한 요인을 고려하지 않고는 진행이 어려울 수 있습니다.

빠르고 정확한 날숨 암모니아 측정

Proton Transfer Reaction Time of Flight 질량 분석기를 사용하면 휘발성 유기 화합물의 고감도, 신속 및 비침습적 분석을 수행할 수 있습니다. 그 잠재력을 입증하기 위해 요구르트의 젖산 발효(온라인 바이오프로세스 모니터링), 다양한 사과 유전자형(대규모 스크리닝) 및 커피 마신 후 후비강 공간(노즈스페이스 분석)의 세 가지 예를 제공합니다.

자동 샘플링 시스템과 결합 된 PTR-ToF-MS 및 식품 연구를위한 맞춤형 데이터 분석 : 바이오 프로세스 모니터링, 스크리닝 및 코 공간 분석

실시간 고해상도 질량 분석 다변량 통계 분석을 직접 분석에 의해 식물 재료의 종을 식별하는 방법이 제공된다.

실시간 고해상도 질량 분석에 직접 분석을 사용하여 식물 소재의 신속한 높은 처리량 종 확인

잎 스프레이 질량 분석 샘플 준비를 최소화 하 고 착 색 인쇄기, 식물 조직에서 작은 분자의 급속 한 탐지에 대 한 수를 제거 하는 직접적인 화학 분석 기술 이다.

잎 스프레이 질량 분석: 식물 조직에서 대사를 직접 평가 하는 급속 한 대기 이온화 기술

이 프로토콜에는 아이 들에서 호흡 샘플의 수집을 위한 간단한 방법을 설명합니다. 간단히, 혼합된 공기의 샘플 미리 매 튜브 가스 크로마토그래피-질량 분석 분석 이전에 집중 된다. 전염 성 및 비 전염 성 질환의 바이오 마커 호흡이 호흡 컬렉션 메서드를 사용 하 여 확인할 수 있습니다.

아이 들 질병 바이오 마커 발견에서 호흡 컬렉션

이 문서에서는 주변 질량 분석법을 기반으로 하는 고유한 실시간 분석 방법에 대한 샘플 준비 방법을 소개합니다. 이 방법을 사용하면 특별한 전처리 없이 생체 내 생물학적 분자를 실시간으로 분석할 수 있습니다.

프로브 전기 분무 이온화 질량 분광법을 위한 샘플 준비

이 프로토콜은 탈착 전기분무 이온화와 Orbitrap 질량분석기를 결합하여 고공간 해상도 대사체 분석을 위한 OVCAR-8 세포의 단일 세포 질량분석법 영상을 설명합니다.

오비트랩 질량분석기와 결합된 해착 전기분무 이온화를 이용한 단세포 질량분석법 영상

학습하세요 보조 나노전기분무 이온화와 고분해능 질량 분석을 활용한 실시간 호흡 분석 방법입니다. 이 기술은 폐암 조기 진단 및 치료 반응 모니터링을 위한 비침습적 바이오마커 검출에 활용됩니다.

고 분해능 질량 분석을 결합 하는 보조 Nanoelectrospray 이온화를 사용 하 여 실시간 호흡 분석

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