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

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.