Method Article

Het vastleggen van actief geproduceerde microbiële vluchtige organische stoffen uit mens-geassocieerde monsters met vacuümondersteunde sorptie-extractie

DOI:

10.3791/62547

⸱

June 1st, 2022

 ,  ,  ,  ,  ,  , 
1Department of Molecular Biology and Biochemistry, University of California Irvine, 2Department of Ecology and Evolutionary Biology, University of California Irvine, 3Entech Instruments Inc.

In This Article

Summary

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Dit protocol beschrijft de extractie van vluchtige organische stoffen uit een biologisch monster met de vacuümondersteunde sorptiemiddelextractiemethode, gaschromatografie in combinatie met massaspectrometrie met behulp van de Entech Sample Preparation Rail en data-analyse. Het beschrijft ook de kweek van biologische monsters en stabiele isotooponderzoek.

Abstract

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Vluchtige organische stoffen (VOS) uit biologische monsters hebben een onbekende oorsprong. VOC's kunnen afkomstig zijn van de gastheer of verschillende organismen uit de microbiële gemeenschap van de gastheer. Om de oorsprong van microbiële VOC's te ontrafelen, werden vluchtige headspace-analyse van bacteriële mono- en coculturen van Staphylococcus aureus, Pseudomonas aeruginosa en Acinetobacter baumannii en stabiele isotooponderzoek in biologische monsters van uitwerpselen, speeksel, rioolwater en sputum uitgevoerd. Mono- en coculturen werden gebruikt om vluchtige productie van individuele bacteriesoorten te identificeren of in combinatie met stabiele isotooponderzoek om het actieve metabolisme van microben uit de biologische monsters te identificeren.

Vacuüm-geassisteerde sorptiemiddelextractie (VASE) werd gebruikt om de VOC's te extraheren. VASE is een eenvoudig te gebruiken, gecommercialiseerde, oplosmiddelvrije headspace-extractiemethode voor semi-vluchtige en vluchtige stoffen. Het gebrek aan oplosmiddelen en de bijna-vacuümomstandigheden die tijdens de extractie worden gebruikt, maken het ontwikkelen van een methode relatief eenvoudig en snel in vergelijking met andere extractieopties zoals tert-butylatie en micro-extractie in vaste fase. De hier beschreven workflow werd gebruikt om specifieke vluchtige handtekeningen van mono- en coculturen te identificeren. Bovendien identificeerde analyse van de stabiele isotooponderzoek van menselijke geassocieerde biologische monsters VOS die algemeen of uniek werden geproduceerd. Dit artikel presenteert de algemene workflow en experimentele overwegingen van VASE in combinatie met stabiele isotooponderzoek van levende microbiële culturen.

Introduction

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Vluchtige organische stoffen (VOS) zijn veelbelovend voor bacteriële detectie en identificatie omdat ze worden uitgestoten door alle organismen en verschillende microben unieke VOC-handtekeningen hebben. Vluchtige moleculen zijn gebruikt als een niet-invasieve meting voor het detecteren van verschillende luchtweginfecties, waaronder chronische obstructieve longziekte1, tuberculose2 in urine3 en beademingsgerelateerde pneumonie4, naast het onderscheiden van proefpersonen met cystische fibrose (CF) van gezonde controlepersonen 5,6. Vluchtige handtekeningen zijn zelfs gebruikt om specifieke pathogene infecties bij CF te onderscheiden (Staphylococcus aureus7, Pseudomonas aeruginosa 8,9 en S. aureus vs. P. aeruginosa10). Met de complexiteit van dergelijke biologische monsters is het echter vaak moeilijk om de bron van specifieke VOS te lokaliseren.

Een strategie voor het ontwarren van de vluchtige profielen van meerdere infecterende microben is het uitvoeren van headspace-analyse van micro-organismen in zowel mono- als co-cultuur11. Headspace-analyse onderzoekt de analyten die worden uitgezonden in de "headspace" boven een monster in plaats van die ingebed in het monster zelf. Microbiële metabolieten zijn vaak gekarakteriseerd in monoculturen vanwege de moeilijkheid om de oorsprong van microbiële metabolieten in complexe klinische monsters te bepalen. Door vluchtige stoffen uit bacteriële monoculturen te profileren, kunnen de soorten vluchtige stoffen die een microbe in vitro produceert een basislijn van zijn vluchtige repertoire vertegenwoordigen. Het combineren van bacterieculturen, bijvoorbeeld het creëren van coculturen, en het profileren van de geproduceerde vluchtige moleculen kan de interacties of kruisvoeding tussen de bacteriënonthullen 12.

Een andere strategie voor het identificeren van de microbiële oorsprong van vluchtige moleculen is om een voedingsbron te bieden die is gelabeld met een stabiele isotoop. Stabiele isotopen zijn van nature voorkomende, niet-radioactieve vormen van atomen met een verschillend aantal neutronen. In een strategie die sinds de vroege jaren 1930 wordt gebruikt om het actieve metabolisme bij dieren te traceren13, voedt het micro-organisme zich met de gelabelde voedingsbron en neemt het de stabiele isotoop op in zijn metabole routes. Meer recent is een stabiele isotoop in de vorm van zwaar water (D2O) gebruikt om metabolisch actieve S. aureus te identificeren in een klinisch CF-sputummonster14. In een ander voorbeeld is 13C-gelabelde glucose gebruikt om de kruising van metabolieten tussen CF klinische isolaten van P. aeruginosa en Rothia mucilaginosa aan te tonen 12 .

Met de vooruitgang van massaspectrometrietechnieken zijn methoden voor het detecteren van vluchtige signalen overgegaan van kwalitatieve waarnemingen naar meer kwantitatieve metingen. Door gebruik te maken van gaschromatografie massaspectrometrie (GC-MS) is de verwerking van biologische monsters binnen handbereik gekomen voor de meeste laboratorium- of klinische omgevingen. Veel methoden om vluchtige moleculen te onderzoeken zijn gebruikt om monsters zoals voedsel, bacterieculturen en andere biologische monsters te profileren, en lucht en water om besmetting te detecteren. Verschillende gangbare methoden voor vluchtige bemonstering met een hoge doorvoer vereisen echter oplosmiddel en worden niet uitgevoerd met de voordelen van vacuümextractie. Bovendien zijn grotere volumes of hoeveelheden (groter dan 0,5 ml) bemonsterde materialen vaak vereist voor analyse 15,16,17,18,19, hoewel dit substraatspecifiek is en optimalisatie vereist voor elk monstertype en elke methode.

Hier werd vacuümondersteunde sorptiemiddelextractie (VASE) gevolgd door thermische desorptie op een GC-MS gebruikt om de vluchtige profielen van bacteriële mono- en coculturen te onderzoeken en actief geproduceerde vluchtige stoffen te identificeren met stabiele isotoopsondering uit menselijke uitwerpselen, speeksel, rioolwater en sputummonsters (figuur 1). Met beperkte monsterhoeveelheden werden VOC's geëxtraheerd uit slechts 15 μL sputum. Isotopenonderzoeksexperimenten met menselijke monsters vereisten het toevoegen van een stabiele isotoopbron, zoals 13C glucose, en media om de groei van de microbiële gemeenschap te cultiveren. De actieve productie van vluchtige stoffen werd door GC-MS geïdentificeerd als een zwaarder molecuul. Extractie van vluchtige moleculen onder een statisch vacuüm maakte de detectie van vluchtige moleculen met verhoogde gevoeligheidmogelijk 20,21,22.

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Protocol

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

1. Headspace Sorbent Pen (HSP) en overwegingen voor monsteranalyse

OPMERKING: De HSP die het sorptiemiddel Tenax TA bevat, is geselecteerd om een breed scala aan vluchtige stoffen vast te leggen. Tenax heeft een lagere affiniteit voor water in vergelijking met andere sorptiemiddelen, waardoor het meer VOC's uit monsters met een hoger vochtgehalte kan vangen. Tenax heeft ook een laag gehalte aan onzuiverheden en kan worden geconditioneerd voor hergebruik. Sorptiemiddelselectie werd ook gemaakt in overweging met de kolom geïnstalleerd in de GC-MS (zie de tabel met materialen).

  1. Genereer negatieve controles door media en/of blancomonsters te extraheren met dezelfde omstandigheden als voor monsterextractie.
  2. Analyseer een lege HSP (waarvan eerder is bevestigd dat deze schoon en vrij van significante achtergrond is) op de GC-MS voordat u geëxtraheerde monsters analyseert. Voer blanco's uit tussen monstertypen (bijv. Drie replicaties van bacteriën monocultuur, blanco, drie replicaties van bacteriën co-cultuur, blanco, enz.).
  3. Beperk het gebruik van geurige persoonlijke verzorgingsproducten of de consumptie van stinkende voedingsmiddelen voorafgaand aan monsterextractie en analyse. Bereid idealiter monsters voor in een bioveiligheidskap die gedurende ten minste 30 minuten niet is gereinigd door alcohol of andere vluchtige reinigingsmiddelen. Schakel de luchtstroom in de bioveiligheidskap in gedurende 30-60 minuten voorafgaand aan de monstervoorbereiding.
  4. Bewaar monsters op ijs om het vrijkomen van vluchtige stoffen tijdens de monstervoorbereiding te beperken.

2. Mono- en co-cultuurbereiding

  1. In de bioveiligheidskap, ent culturen van A. baumannii, S. aureus en P. aeruginosa in Todd Hewitt groeimedia. Incubeer 's nachts bij 37 °C met 200 tpm roeren.
  2. Voer na de nachtelijke incubatie cultuurbehandeling uit in de bioveiligheidskap. Verdun elke cultuur tot optische dichtheid 0,05 bij 500 nm.
  3. Meng coculturen in gelijke delen en pipetteer 200 μL controlemedia, mono- of cocultuur in elke put van een 96-well plaat en plaats deze gedurende 24 uur in een incubator van 37 °C. Bereid een tweede plaat voor op een incubatietijd van 48 uur.
  4. Bereid aan het einde van de incubatietijd monsters voor op extractie in sectie 4. Pipetteer vloeistofculturen in microcentrifugebuizen en bewaar bij -80 °C.
    OPMERKING: Op dit punt kunnen monsters worden opgeslagen bij -80 °C om later te extraheren indien nodig.

3. Stabiele isotooponderzoek bij de bereiding van biologische monsters

OPMERKING: De uitwerpselen en speekselmonsters werden gedoneerd van anonieme donoren met goedkeuring van de University of California Irvine Institutional Review Board (HS # 2017-3867). Het rioolwater kwam uit San Diego, CA. De sputummonsters werden verzameld van proefpersonen met cystische fibrose als onderdeel van een grotere studie goedgekeurd door de University of Michigan Medical School Institutional Review Board (HUM00037056).

  1. Voer alle biologische monsterpreparaten uit in de bioveiligheidskap.
    1. Om fecale monsters te bereiden, voegt u 1 ml gedeïoniseerd water toe aan 100 mg uitwerpselen in een microcentrifugebuis van 1,5 ml en vortex gedurende 3 minuten. Plaats op ijs wanneer het niet in gebruik is.
      1. Voeg aan 15 μL fecaal en watermengsel 485 μL Brain Heart Infusion (BHI) medium toe met 20 mM 13C glucose, of BHI met 30% deuterium (D2O). Zorg ervoor dat het uiteindelijke volume van het monster 500 μL is. Bereid monsters in technische drielicaten.
    2. Voeg voor het bereiden van rioolwatermonsters 500 μL rioolwater toe aan 500 μL BHI met 20 mM 13C glucose of BHI met 30% D2O voor een totaal volume van 1 ml. Bereid monsters in drievoud. Plaats op ijs wanneer het niet in gebruik is.
    3. Om speekselmonsters te bereiden, voegt u 50 μL speeksel toe aan 500 μL BHI met 20 mM 13C glucose of BHI met 30% D2O voor een totaal volume van 550 μL. Bereid monsters in drievoud. Plaats op ijs wanneer het niet in gebruik is.
    4. Om sputummonsters voor te bereiden om de vluchtige stoffen in het monster vóór en na het kweken te vergelijken, voert u een eerste extractie uit met 15 μL sputum. Bereid monsters in drievoud. Plaats op ijs wanneer het niet in gebruik is. Ga naar sectie 4 voor monsterextractie en extraheer gedurende 18 uur bij 37 °C met 200 tpm roeren.
    5. Na de voltooiing van de eerste extractie van de ongekweekte sputummonsters, bewaar de injectieflacons met sputum. Voeg 500 μL BHI met 20 mM 13C glucose toe aan de injectieflacons met sputum vanaf 3.5.1. Plaats op ijs wanneer het niet in gebruik is.
  2. Ga verder naar rubriek 4 voor monsterextractie.

4. Extractie van monsters

  1. Plaats lege injectieflacons met vluchtige organische analyse (VOA) (20 ml) op de koude plaat en plaats de koude plaat op ijs in de bioveiligheidskap.
  2. Schakel de 5600 sorptiepenextractie-eenheid (SPEU) in en pas deze aan de gewenste temperatuur aan zoals vereist voor elke methode.
    OPMERKING: Voor stabiele isotoop tastende experimenten bij 37 °C kan het bereiken van het instelpunt tot 15 minuten duren. Voor mono- en co-cultuurexperimenten bij 70 °C kan het bereiken van het instelpunt tot 60 minuten duren.
  3. Verzamel schone HSP's die gelijk zijn aan het aantal voorbereide monsters, inclusief HSP's voor media of monstercontroles.
  4. Label 20 ml VOA-injectieflacons volgens monsters, replicaties en HSP-ID's indien nodig. Gebruik een marker die bestand is tegen water in het geval dat condensatie ontstaat aan de buitenkant van de injectieflacon terwijl u op ijs bent.
  5. Schroef in de bioveiligheidskap de witte dop op de injectieflacon los, pipetteer snel het monster in de injectieflacon en monteer de zwarte dop, dekselvoering en HSP.
    OPMERKING: Monsters mogen niet in contact komen met de HSP en het monstervolume is afhankelijk van het type monster.
  6. Plaats de injectieflacon met het monster en HSP terug op de koude plaat.
  7. Herhaal stap 4.5 en 4.6 voor elk monster. Voer deze stappen per monster uit in plaats van allemaal tegelijk om opwarming van het monster en dus voortijdige vluchtige afgifte te voorkomen.
  8. Zodra alle monsters in de glazen injectieflacons zijn voorbereid, voert u de volgende stappen uit buiten de bioveiligheidskap op de bank. Zet de vacuümpomp aan, plaats de injectieflacons onder vacuüm tot 30 mmHg en verwijder de vacuümbron.
    OPMERKING: De injectieflacons hoeven niet op de koude lade te staan nadat het vacuüm aanbrengen is voltooid.
  9. Controleer de druk nogmaals nadat alle monsters onder vacuüm zijn geplaatst met behulp van de manometer. Als een injectieflacon een lek heeft, zorg er dan voor dat de dop goed is vastgeschroefd en dat de witte O-ringen van de HSP- en dekselvoeringen goed op hun plaats zitten.
    OPMERKING: Een gecompromitteerde afdichting kan resulteren in een verminderde vluchtige detectie in vergelijking met een injectieflacon onder vacuüm.
  10. Plaats injectieflacons in de SPEU voor de geoptimaliseerde tijd en temperatuur met roeren bij 200 tpm. Extractculturen gedurende 1 uur bij 70 °C. Extract stabiele isotoop tastende experimenten met fecale, rioolwater-, speeksel- en sputummonsters gedurende 18 uur bij 37 °C.
  11. Plaats de koude plaat op -80 °C voor gebruik nadat de extractieperiode is voltooid.
  12. Wanneer de extractie is voltooid, plaatst u monsters gedurende 15 minuten op de koude plaat om waterdamp uit de HSP- en flaconkopruimte te halen.
  13. Breng de HSP's over naar hun mouwen.
    OPMERKING: Het experiment kan hier tot ~ 1 week bij kamertemperatuur worden gepauzeerd voordat de meer zeer vluchtige stoffen van de HSP's worden verloren.

5. Analyseer monsters op de gaschromatografie - massaspectrometer (GC-MS)

  1. Gebruik de volgende GC-MS (zie de tabel met materialen): 35 °C met een 5 min hold, 10 °C/min ramp tot 170 °C en een 15 °C/min ramp tot 230 °C met een 20:1 split ratio en een totale looptijd van 38 min.
  2. Stel de desorptiemethode als volgt in: 2 min, 70 °C voorverwarmen; 2 min 260 °C desorptie; 34 min, 260 °C bakenen; en 2 min, 70 °C na het bakken.
  3. Stel de volgorde van monsters in en start de run volgens instrumentatie.
    1. Als u een reeks wilt instellen op de Entech-software, opent u het programma. Selecteer in de opties rechts van het vervolgkeuzemenu van het instrument 5800 | Volgorde.
    2. Bekijk de volgordetabel in de Entech-software vergelijkbaar met die in de GC-MS-software. Geef de kolom Voorbeeld-id een naam op basis van het huidige date_vial-nummer. Houd er rekening mee dat Naam analoog is aan Naam in de GC-MS-reekstabel en dat de 5800-methode de snelheid van temperatuurstijging, wachttijden, enz. bepaalt (hiermee opent u een menu om de methode te selecteren die in stap 5.2 is gegenereerd).
    3. Houd er rekening mee dat de kolommen Lade en Positie bepalen waar de SAMPLE PREPARATION RAIL (SPR) naartoe gaat om de HSP's op te halen.
      1. Observeer de twee trays met elk 30 vlekken aan de directe linkerkant, ingedeeld als zes kolommen met elk vijf vlekken. De ladepositie die het meest links en het dichtst bij de gebruiker (vooraan) is, is positie 1, terwijl de meest rechtse, verste afstand positie 30 is.
      2. Merk op dat deze trays HSP A of B zijn, waarbij HSP B de lade is die dichter bij de SPR (binnenste lade) ligt en direct achter HSP B HSP Blank. Plaats de geëxtraheerde monsters in de trays en selecteer de plek op de volgorde dienovereenkomstig.
    4. Sla de volgordetabel op, selecteer Uitvoeren aan de linkerkant en vervolgens Begin met leeg in desorber als de lege HSP zich in de desorber bevindt (aangegeven door een HSP gemarkeerd met geel label).
  4. Houd er rekening mee dat HSP's worden afgehandeld door de SPR voor elk monster in de reeks. Laat de SPR opwarmen en er verschijnt een bericht boven aan het scherm om te bevestigen of de lege ruimte zich in de desorber bevindt. Klik op Overslaan om te bevestigen dat de pen aanwezig is. Laat de SPR alle voorbeelden automatisch uitvoeren en de reeks aan de GC-MS-kant zal de gegevens automatisch in afzonderlijke bestanden opnemen.

6. Data-analyse

  1. Kwaliteitsfiltergegevens op GC-MS-software (materiaaltabel).
    1. Bekijk elke piek op het chromatogram en annoteer pieken die overeenkomen met de bibliotheek van het National Institute of Standards & Technology (NIST) (of met een andere beschikbare bibliotheek).
    2. Voeg geannoteerde chromatogrampieken toe aan de verwerkingsmethode. Stel de criteria voor het selecteren van pieken in om verbindingen met een waarschijnlijkheid van meer dan 75% op te nemen en zorg ervoor dat de uitlijning van elk identificerend ion van de verbinding in het midden van de piek ligt.
      1. Als u een piek aan de verwerkingsmethode wilt toevoegen, selecteert u Kalibreren | Samengestelde | bewerken Naam | voeg verbinding in onder Externe standaardsamenstelling. Voeg de naam van de verbinding, retentietijd, Quant Signal Target Ion toe. Tel daar de drie grootste pieken bij op. Als u wilt opslaan, selecteert u ok | Methode | Opslaan.
    3. Zodra de procesmethode is ingesteld, gaat u verder met Quantitate | Bereken en bekijk | QEdit Quant Resultaat.
    4. Inspecteer elke verbinding om ervoor te zorgen dat de pieken overeenkomen met hun verwachte retentietijden en boven achtergrondgeluid liggen.
    5. Zodra QEdit is voltooid, selecteert u | afsluiten Ja om de QEdits op te slaan en terug te keren naar het hoofdchromatogram. Exporteer de gebiedsintegraties door het bestand aan de linkerkant te openen. Selecteer Quantitate | Rapport genereren.
    6. Als u bestanden wilt exporteren voor gebruik in DExSI, selecteert u Bestand | Gegevens exporteren naar AIA-indeling | Maak een nieuwe map en selecteer een locatie voor het bestand of Gebruik bestaande map.
    7. Zie een nieuw venster openen om bestanden te selecteren voor export. Verplaats de bestanden naar de rechterkant van het venster en klik op Verwerken. Wacht een paar seconden tot een paar minuten, afhankelijk van het aantal bestanden dat wordt geconverteerd.
  2. Corrigeer voor isotopenrijkdom in DExSI volgens instructies voor de DExSI-software (https://github.com/DExSI/DExSI) en voer analyse uit met een favoriete software of programma (bijv. R). Scripts die worden gebruikt om de cijfers te genereren, bevinden zich op https://github.com/joannlp/ VOC_SIP.

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Results

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Mono- en coculturen van S. aureus, P. aeruginosa en A. baumannii
De mono- en coculturen bestonden uit de bacteriesoorten S. aureus, P. aeruginosa en A. baumannii. Dit zijn veel voorkomende opportunistische pathogenen die worden aangetroffen in menselijke wonden en chronische infecties. Om de vluchtige moleculen in de mono- en coculturen te identificeren, werd een korte extr...

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Discussion

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Om vluchtige productie in in vitro culturen en met de mens geassocieerde monsters te identificeren, werden vluchtige analyses van mono- en coculturen van P. aeruginosa, S. aureus en A. baumanii en stabiele isotooponderzoek van verschillende biologische monsters uitgevoerd. In de analyse voor de mono- en coculturen werden vluchtige stoffen gedetecteerd door een korte extractie gedurende 1 uur bij 70 °C uit te voeren. De vluchtige analyse van mono- en coculturen maakte het mogelijk om de verbind...

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Disclosures

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

V. L. V en S. J.B. D. waren voormalige werknemers van Entech Instruments Inc., en K. W. is lid van het Universiteitsprogramma van Entech. J. P., J. K. en C. I. R. hebben geen belangenconflicten te melden.

Acknowledgements

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

We bedanken Heather Maughan en Linda M. Kalikin voor het zorgvuldig bewerken van dit manuscript. Dit werk werd ondersteund door NIH NHLBI (subsidie 5R01HL136647-04).

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Materials

List of materials used in this article
NameCompanyCatalog NumberComments
13C glucoseSigma-Aldrich389374-1G
2-Stg Diaph PumpEntech Instruments01-10-20030
20 mL VOA vialsFisher Scientific5719110
24 mm Black Caps with hole, no septumEntech Instruments01-39-76044Bhoudt de dekselvoering op de fles
24 mm vial liner for sorbent pensEntech InstrumentsSP-L024Slaat pennen een vacuümafsluiting maken op de bovenkant van de fles
5600 Sorbent pen extraction unit (SPEU)Entech Instruments5600-SPES5600 Sorbent Pen Extractie Unit -120 VAC
96-well assay platesGenesee25-224
Brain Heart Infusion (BHI) mediaSigma-Aldrich53286-500G
ChemStation StofwareAgilent
DB-624 columnAgilent122-1364E60 m, 0.25 mm ID, 1.40 micron filmdikte, in GC-MS
Deuterium oxideSigma-Aldrich151882-1L
Dexsi sofwareDexsi (open source)
GC-MS (7890A GC and 5975C inert XL MSD with Triple-Axis Detector)Agilent7890A GC en 5975C inert XL MSD met triple-axis detector
Headspace Bundle HS-B01, 120VAEntech InstrumentsSP-HS-B01Items voor het uitvoeren van headspace extractie inbegrepen in het pakket
Headspace sorbent pen (HSP) - blankEntech InstrumentsSP-HS-0
Headspace sorbent pen (HSP) Tenax TA (35/60 Mesh)Entech InstrumentsSP-HS-T3560
Microcentrifuge tubes (2 mL)VWR53550-792
O-ringsEntech InstrumentsSP-OR-L024
Sample Preparation RailEntech Instruments
Sorbent pen thermal conditionerEntech Instruments3801-SPTC
Todd Hewitt (TH) mediaSigmaT1438-500G

References

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Van Berkel, J. J. B. N., et al. A profile of volatile organic compounds in breath discriminates COPD patients from controls. Respiratory Medicine. 104 (4), 557-563 (2010).
  2. Nakhleh, M. K., et al. Detecting active pulmonary tuberculosis with a breath test using nanomaterial-based sensors. European Respiratory Journal. 43 (5), 1522-1525 (2014).
  3. Lim, S. H., et al. Rapid diagnosis of tuberculosis from analysis of urine volatile organic compounds. ACS Sensors. 1 (7), 852-856 (2016).
  4. Schnabel, R., et al. Analysis of volatile organic compounds in exhaled breath to diagnose ventilator-associated pneumonia. Scientific Reports. 5, 17179(2015).
  5. Paff, T., et al. Exhaled molecular profiles in the assessment of cystic fibrosis and primary ciliary dyskinesia. Journal of Cystic Fibrosis. 12 (5), 454-460 (2013).
  6. Robroeks, C. M. H. H. T., et al. Metabolomics of volatile organic compounds in cystic fibrosis patients and controls. Pediatric Research. 68 (1), 75-80 (2010).
  7. Neerincx, A. H., et al. Hydrogen cyanide emission in the lung by Staphylococcus aureus. European Respiratory Journal. 48 (2), 577-579 (2016).
  8. Goeminne, P. C., et al. Detection of Pseudomonas aeruginosa in sputum headspace through volatile organic compound analysis. Respiratory Research. 13, 87(2012).
  9. Joensen, O., et al. Exhaled breath analysis using Electronic Nose in cystic fibrosis and primary ciliary dyskinesia patients with chronic pulmonary infections. PLOS ONE. 9 (12), 115584(2014).
  10. Nasir, M., et al. Volatile molecules from bronchoalveolar lavage fluid can 'rule-in' Pseudomonas aeruginosa and 'rule-out' Staphylococcus aureus infections in cystic fibrosis patients. Scientific Reports. 8 (1), 826(2018).
  11. Tyc, O., Zweers, H., de Boer, W., Garbeva, P. Volatiles in inter-specific bacterial interactions. Frontiers in Microbiology. 6, 1412(2015).
  12. Gao, B., et al. Tracking polymicrobial metabolism in cystic fibrosis airways: Pseudomonas aeruginosa metabolism and physiology are influenced by Rothia mucilaginosa-derived metabolites. mSphere. 3 (2), 00151(2018).
  13. Schoenheimer, R., Rittenberg, D. Deuterium as an indicator in the study of intermediary metabolism. Science. 82 (2120), 156-157 (1935).
  14. Neubauer, C., et al. Refining the application of microbial lipids as tracers of Staphylococcus aureus growth rates in cystic fibrosis sputum. Journal of Bacteriology. 200 (24), 00365(2018).
  15. Cordell, R. L., Pandya, H., Hubbard, M., Turner, M. A., Monks, P. S. GC-MS analysis of ethanol and other volatile compounds in micro-volume blood samples-quantifying neonatal exposure. Analytical and Bioanalytical Chemistry. 405 (12), 4139-4147 (2013).
  16. Mayor, A. S. R. Optimisation of sample preparation for direct SPME-GC-MS analysis of murine and human faecal volatile organic compounds for metabolomic studies. Journal of Analytical & Bioanalytical Techniques. 5 (2), 184(2014).
  17. Camarasu, C. C. Headspace SPME method development for the analysis of volatile polar residual solvents by GC-MS. Journal of Pharmaceutical and Biomedical Analysis. 23 (1), 197-210 (2000).
  18. Charry-Parra, G., DeJesus-Echevarria, M., Perez, F. J. Beer volatile analysis: optimization of HS/SPME coupled to GC/MS/FID. Journal of Food Science. 76 (2), 205-211 (2011).
  19. Bicchi, C., Cordero, C., Liberto, E., Rubiolo, P., Sgorbini, B. Automated headspace solid-phase dynamic extraction to analyse the volatile fraction of food matrices. Journal of Chromatography A. 1024 (1), 217-226 (2004).
  20. Trujillo-Rodríguez, M. J., Anderson, J. L., Dunham, S. J. B., Noad, V. L., Cardin, D. B. Vacuum-assisted sorbent extraction: An analytical methodology for the determination of ultraviolet filters in environmental samples. Talanta. 208, 120390(2020).
  21. Mollamohammada, S., Hassan, A. A., Dahab, M. Immobilized algae-based treatment of herbicide-contaminated groundwater. Water Environment Research. 93 (2), 263-273 (2021).
  22. Psillakis, E. The effect of vacuum: an emerging experimental parameter to consider during headspace microextraction sampling. Analytical and Bioanalytical Chemistry. 412 (24), 5989-5997 (2020).
  23. Carmody, L. A., et al. The daily dynamics of cystic fibrosis airway microbiota during clinical stability and at exacerbation. Microbiome. 3, 12(2015).
  24. Carmody, L. A., et al. Fluctuations in airway bacterial communities associated with clinical states and disease stages in cystic fibrosis. PLOS ONE. 13 (3), 0194060(2018).
  25. Mahboubi, M. A., et al. Culture-based and culture-independent bacteriologic analysis of cystic fibrosis respiratory specimens. Journal of Clinical Microbiology. 54 (3), 613-619 (2016).

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Reprints and Permissions

Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article

Request Permission

Tags

Microbial Volatile CompoundsVacuum Assisted Sorbent ExtractionStable Isotope ProbingHuman Biological SamplesVolatile Headspace AnalysisBacterial Mono CulturesCo Culture AnalysisGC MS AnalysisMetabolic Biomarker DiscoveryVolatile Metabolite Profiling

Related Articles