Name: Real-time adem analyse met behulp van secundaire Nanoelectrospray ionisatie gekoppeld aan massaspectrometrie voor hoge resolutie (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2018-03-09T12:30:00.000+00:00
Duration: 8 min 23 s
Description: Leer real-time ademanalyse met secundaire nanoelectrospray-ionisatie en hoge-resolutie massaspectrometrie voor niet-invasieve longkankerdiagnostiek. Deze methode identificeert biomarkers met hoge gevoeligheid.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

Dit werk is financieel ondersteund door nationale Natural Science Foundation of China (nr. 91543117).

Let op: Raadpleeg alle relevante veiligheidsinformatiebladen (MSDS) vóór gebruik. Gebruik adequate persoonlijke beschermingsmiddelen, bijvoorbeeld, laboratoriumjas, handschoenen, bril, volledige lengte broek en gesloten-teen schoenen).
1. instellen van de Sec-nanoESI-bron
<ol><li>Instellen van een bron van de Sec-nanoESI volgens het sessie-proces, dat wil zeggen, is de adem gas ingevoerd om te snijden een electrospray pluim en geïoniseerd door de geladen druppels (Figuur 1). De bronnen in afzonderlijke labs gebouwd, is afhankelijk van de interface van de massaspectrometer gebruikt24,25. Hier, aan de bron van de Sec-nanoESI op basis van een commerciële nanoESI bron (Figuur 2) instellen en implementeren om een benchtop vierpolige orbitrap massaspectrometer. Opmerking: De hoofdmacht van de bron is een kubieke roestvrij stalen kamer (lengte 25 mm, I.D. 13 mm) (Figuur 2b) met een inham (I.D. 4 mm) om het capillair nanoESI in de kamer. De kamer is dus niet volledig verzegeld (Figuur 2b).</li>
	<li>Installeer twee roestvrij stalen buizen (OD 5 mm, lengte 8 mm, I.D. 3 mm) aan elke kant van de kamer voor de levering van gas.</li>
	<li>Twee kwarts Vensters (I.D. 14 mm) rusten op de bovenkant en de bodem van de kamer om te controleren de positie van het topje van de capillaire nanoESI en nanoESI spray met ogen of een digitale Microscoop.</li>
	<li>De zaal aan de sweep kegel van de massaspectrometer lassen. Noot: Het ontwerp kan veranderen afhankelijk van de specifieke geometrie van de atmosferische druk-interface van de massaspectrometer gebruikt in afzonderlijke labs.</li>
</ol>2. instrument optimalisatie
<ol><li>Kalibreer de massaspectrometer in beide standen voor positieve en negatieve ion detectie volgens de instructies van de fabrikant. Door het toepassen van kalibratie, zijn massaspectrometer parameters, zoals de lens mogelijkheden en detectie voorwaarden, geoptimaliseerd voor goede vingergevoeligheid en piek vorm geven bij een waarde van de opgegeven resolutie. De resolutie van de massa van 70000 wordt hier gebruikt.<ol>
<li>Volledige Q Exactive kalibraties uitvoeren met behulp van de commerciële ESI bron; massa kalibratie kan echter worden uitgevoerd met alle compatibele bronnen, met inbegrip van aangepaste.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Stel de temperatuur van de ion verbindingsleiding (ITT) van de massaspectrometer > 100 ° C. Hoewel de hoogste temperatuur kan worden ingesteld bij 350 ° C, kan dit resulteren in de ontleding van sommige verbindingen. Dus wordt 150° C gebruikt in dit experiment. Opmerking: Voor de massaspectrometers met een opening van de bemonstering in plaats van ITT, de temperatuur van de opening van de bemonstering wordt ingesteld > 100 ° C.</li>
	<li>Selecteer het juiste ESI oplosmiddel op basis van eigenschappen van oplosmiddel (b.v., polariteit en volatiliteit) en gerichte verbindingen (bijvoorbeeld, proton affiniteit) voor de ESI oplosmiddel en stroom prijs krijgt. Een mengsel van water en het methanol in verschillende verhoudingen is vaak gebruikt als oplosmiddel ESI-25. In dit experiment, gebruik van water bevattende 0,1% (v/v) mierenzuur, hoge ionisatie efficiëntie geweest dit oplosmiddel13,19,23gemeld. Instellen van het debiet van ESI oplosmiddel in het bereik 0-1,5 l/min en 200 nL/min. Opmerking: Degas ESI oplosmiddel voor 30 min vóór gebruik.</li>
	<li>Sec-nanoESI bron parameters, voornamelijk nanoESI spanning en nanoESI capillaire tip positie te optimaliseren. Het voltage varieert meestal van 2.0 naar 4.5 kV. Gebruik 2,5 kV hier. Opmerking: Hogere ESI spanning wordt toegepast aangezien de stroom tarief stijgt. De afstand tussen de tip en de massaspectrometer opening kan worden aangepast van 1 tot 5 mm. Na optimalisatie, moet de genormaliseerde intensiteitsniveau (NL) waargenomen in een massaspectrum > 1 x 106 en de variatie van totale ion chromatografische (TIC) moet < 10% in beide standen voor de detectie van positieve en negatieve ion. De massaspectrum en TIC worden verkregen in de massale cellenbereik m/z 50-750.</li>
	<li>Zuiver gas toepassen op de bron. Dit is een optionele stap, gericht op het verminderen van de invloed van vluchtige organische stoffen van binnenlucht. Hoge zuiverheid, stikstofgas (N2, 99,99%) of zuivere lucht kan worden gebruikt. Met de aanwezigheid van zuiver gas, moet de waargenomen in een massaspectrum NL > 1 x 105 en de variatie van de TIC moeten < 10% in beide standen voor de detectie van positieve en negatieve ion. Hoge zuiverheid N2 is hier gebruikt en geleverd op 0.8 L/min. Opmerking: Het totale debiet van zuiver gas en gas adem moet hoger zijn dan het debiet door de opening van de massa spectrometer.</li>
</ol>3. meting van de uitgeademde adem
<ol><li>Inademen van de lucht en het uitvoeren van een normale uitademing te ademen uit alle lucht in de longen op een constant debiet. Controleren van het debiet van de uitademing door een manometer of een debietmeter zichtbaar is voor het onderwerp. Teflon (PTFE) buizen gebruiken om de adem gas23.<ol>
<li>Om te voorkomen dat de condensatie van waterdamp in de buis, Verwarm de buis bij een temperatuur van 80-100 oC7,23,27 of gebruik een Nafion droger28,29. In dit experiment uitgeademde het onderwerp op 0.4 L/min gecontroleerd door een debietmeter.</li>
		<li>De inlaat van de flowmeter voor een Nafion buis (lengte 60 cm) te verwijderen van de waterdamp in de uitgeademde adem en verbinden van de uitlaat van de flowmeter verbinden met een PTFE-buis (lengte 13 cm, I.D. 4 mm). Duurt het < 30 s voor een meting van de uitademing.</li>
		<li>4-6 gerepliceerde metingen28,29uitvoeren</li>
		<li>Hebben om te minimaliseren van storende effecten, deelnemers uit eten, drinken, en poetsen hun tanden minstens 30 min voordat de metingen23. Opmerking: Om te minimaliseren van de invloed van vluchtige organische stoffen van binnenlucht, het is gemeld om in te ademen zuiver gas in plaats van binnenlucht26. Wanneer een Nafion-buis wordt gebruikt, kunnen sommige polaire verbindingen verloren gaan.</li>
		<li>Houd de controle als de intensiteit van het ion groter is dan de lineaire detectiegrens van het instrument of niet tijdens de meting. De verzadiging van het signaal kan leiden tot een piek van artefact dat praktisch niet afkomstig is van de compound in de steekproef. Door het inademen door de neus, zou deel van de vluchtige organische stoffen en deeltjes worden weggenomen; het is echter opmerkelijk dat de verbindingen in de neuspassages kunnen ook worden gedetecteerd.</li>
	</ol>
</li>
</ol>4. het verkrijgen van een vingerafdruk van adem en een spoor van de tijd van een compound
<ol><li>Verkrijgen chromatogrammen en massaspectra. Software (bijvoorbeeld Xcalibur) record chromatogrammen en massaspectra gebruiken. Omdat dit directe MS analyse en geen chromatografische scheiding wordt uitgevoerd, het totale ion chromatogram (TIC) geeft eigenlijk aan het spoor van de tijd van alle signalen gedetecteerd in de massaspectra en het uitgepakte ion chromatogram (EIC) het spoor van de tijd van toont een opgegeven compound. Opmerking: Voor andere commerciële massaspectrometers, de chromatogrammen en massaspectra kunnen worden verkregen door de overeenkomstige data acquisitie software.</li>
	<li>Het verkrijgen van een vingerafdruk uitgeademde adem door te selecteren van een aantal scans in het TIC uitgeademde adem wordt gemeten. Een massaspectrum vertegenwoordigen een gemiddelde van deze scans door de software te verkrijgen.<ol>
<li>Om te elimineren achtergrond pieken van de vingerafdruk van de adem, gebruik het aftrekken achtergrond in de software. Raadpleeg de gebruikershandleiding die is geleverd door de fabrikant. Kortom, selecteer precies evenveel van scans wanneer geen enkel monster adem wordt ingevoerd en aftrekken van de achtergrond massaspectrum van de vingerafdruk van de adem. Opmerking: Bij deze methode wordt de drempel tot het omgaan met de functies in de adem vingerafdruk wordt gedefinieerd als drie maal de standaardafwijking van het signaal van de achtergrond. Voor andere commerciële massaspectrometers, kan aftrekken van de achtergrond worden uitgevoerd door de overeenkomstige data acquisitie software.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Het verkrijgen van een spoor van de tijd van een bepaalde stof. Selecteer het hoogtepunt van een gerichte compound in de vingerafdruk van de adem en het spoor van de tijd van de compound is vervolgens overgenomen door de software.</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>

De auteurs hebben niets te onthullen.

Bouw van de bron van de Sec-nanoESI op basis van een commerciële nanoESI bron, is de ionisatie-efficiëntie hoger dan die van het gebruik van een ESI bron30. Bovendien, de ionisatie-efficiëntie is verbeterd in een gesloten kamer, zoals het isoleert het proces vanuit de achtergrond van de omringende lucht, en tegelijkertijd tijd vergemakkelijkt het mengen tussen het gasmonster en de pluim van de spray. Met behulp van een Sec-nanoESI, minder parameters moeten worden geoptimaliseerd in vergelijking me...

Met de snelle ontwikkeling van moderne analytische technieken, zijn honderden van vluchtige organische stoffen (VOS) geïdentificeerd in menselijke uitgeademde adem1. Deze Vos voornamelijk voortvloeien uit de alveolaire lucht (~ 350 mL voor een gezonde volwassene) en anatomische dode ruimte air (~ 150 mL)2, die worden beïnvloed door lichaam metabolisme3,4,5,6,7 ,8 en milieuvervuiling9, respectievelijk. Dientengevolge, als geïdentificeerd, zijn deze Vos veelbelovend om te worden gebruikt als biomarkers voor diagnose van de ziekte en de milieublootstelling in een niet-invasieve wijze.
Hoewel gaschromatografie-massaspectrometrie (GC-MS) de meest gebruikte techniek voor kwalitatieve en kwantitatieve analyse van uitgeademde Vos2 is, hebben directe MS-technieken, die zijn ontwikkeld voor real-time adem analyse, de voordelen van hoog tijd resolutie en eenvoudige pre monstervoorbereiding. Directe MS-technieken, zoals proton overdracht reactie MS (PTR-MS)10, geselecteerd ion stroom buis MS (SIFT-MS)11, secundaire electrospray ionisatie MS (sessie-MS)12,13 (ook wel genoemd als de extractieve electrospray ionisatie MS, EESI-MS14,15), trace atmosferische gas analyzer (TAGA)16 en plasma ionisatie MS (PI-MS)17 zijn onderzocht de afgelopen jaren.
Onder alle de directe MS technieken staat sessie bekend als een universele zachte ionisatie techniek19,20,21; en de bron is gemakkelijk te worden aangepast en gekoppeld aan verschillende soorten massaspectrometers, bijvoorbeeld, het tijdstip van vlucht massaspectrometer8,15, ion trap massa spectrometer14 en orbitrap massaspectrometer12 ,18. Tot nu toe sessie-MS is met succes gebruikt in de diagnose van aandoeningen van de luchtwegen22, ijken van circadiane ritme3,6,23, farmacokinetiek7,8, en onthullend stofwisselingsroutes4, enz. Onlangs, een commerciële sessie bron beschikbaar is gekomen.
In deze studie werd een facile en compacte secundaire nanoelectrospray ionisatie bron (Sec-nanoESI) instellen en gekoppeld aan een hoge-resolutie massa spectrometer. Real-time metingen van uitgeademde vos in adem werden gepresenteerd.

<table><tbody><tr><td>Ultrapuur water</td><td>Merck Millipore, VS</td><td>MPGP04001</td><td>Weerstand >18,2 M&Omega;&middot;cm</td></tr><tr><td>Mierenzuur</td><td>Sigma-Aldrich, VS</td><td>F0507</td><td>Corrosiefd voor de luchtwegen.</td></tr><tr><td>Stikstofgas</td><td>Guangzhou Shiyuan Gas Co. Ltd., China</td><td>N.V.T.a</td><td>Zuiverheid >99,99%</td></tr><tr><td>Q Exactive hybride quadrupole-orbitrap massaspectrometer</td><td>Thermo Scientific, VS</td><td>02634L(S/N)</td><td>Opgepast voor hoge spanning en hoge temperatuur</td></tr><tr><td>NanoESI-bron</td><td>Thermo Scientific, VS</td><td>ES002373(S/N); ES071(P/N)</td><td>Opgepast voor hoge spanning en hoge temperatuur</td></tr><tr><td>Nano LC-pomp</td><td>Thermo Scientific, VS</td><td>5041.0010A(P/N)</td><td>/</td></tr><tr><td>Xcalibur software (Versie 3.0)</td><td>Thermo Scientific, VS</td><td>BRE0008596</td><td>/</td></tr><tr><td>Dino-Lite digitaal microscoop</td><td>Tech Video System (SuZhou) Co.Ltd., China</td><td>CQ401833R(S/N)</td><td>/</td></tr><tr><td>Nafion-buis</td><td>Perma Pure LLC, VS</td><td>ME60</td><td>/</td></tr><tr><td>PTFE-buis (I.D. 4 mm)</td><td>Dongguan Hongfu Insulating Material Co. Ltd., China</td><td>N.V.T.</td><td>Opgepast voor het mogelijke verlies van polaire verbindingen</td></tr><tr><td>Massastroomregelaar</td><td>Line-Tech, Korea</td><td>M15122007 (S/N)</td><td>/</td></tr><tr><td>Debimeter</td><td>Yuyao Industrial Automation Meter Factory, China</td><td>40784</td><td>/</td></tr><tr><td>aN.V.T.: niet beschikbaar.</td><td></td><td></td><td></td></tr></tbody></table>

real-time adem analyse met behulp van secundaire nanoelectrospray ionisatie gekoppeld aan massaspectrometrie voor hoge resolutie

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

Uitgeademde vluchtige organische stoffen (VOS) hebben gewekt belangstelling, omdat ze als biomarkers voor diagnose van de ziekte en de milieublootstelling in een niet-invasieve wijze dienen kunnen. In dit werk presenteren wij een protocol karakteriseren de uitgeademde vos in real-time met behulp van secundaire nanoelectrospray ionisatie gekoppeld aan massaspectrometrie voor hoge resolutie (Sec-nanoESI-HRMS). De zelfgemaakte Sec-nanoESI bron gemakkelijk opgericht op basis van een commerciële nanoESI bron. Honderden pieken werden waargenomen in de achtergrond-afgetrokken massaspectra van uitgeademde adem, en de massale nauwkeurigheid waarden zijn-4.0-13.5 ppm en-20.3-1.3 ppm in de positieve en negatieve ion detectie modi, respectievelijk. De toppen zijn toegewezen met nauwkeurige elemental samengesteld al naar gelang de nauwkeurige massa en isotopische patroon. Minder dan 30 s wordt gebruikt voor een uitademing meting, en het duurt ongeveer 7 minuten voor zes gerepliceerde metingen.

Figuur 3 toont de adem vingerafdrukken in de massale cellenbereik m/z 50-750 opgenomen onder beide standen voor de detectie van positieve en negatieve ion. 291 pieken (piek intensiteit > 5.0x104) en 173 toppen (piek intensiteit > 3.0x104) zijn waargenomen in de achtergrond-afgetrokken adem vingerafdrukken in de positieve en negatieve ion detectie modi, respectievelijk. Raadpleeg voorafgaande publicaties voor details<sup class="x...

Een protocol voor het karakteriseren van de chemische samenstelling van uitgeademde adem in real-time met behulp van ionisatie van de secundaire nanoelectrospray gekoppeld aan hoge resolutie massa spectrometrie wordt aangetoond.

Real-time adem analyse met behulp van secundaire Nanoelectrospray ionisatie gekoppeld aan massaspectrometrie voor hoge resolutie

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

Het algemene doel van dit experiment is om de chemische samenstelling van uitgeademde adem te karakteriseren met behulp van secundaire nano-elektrospray-ionisatie gekoppeld aan massaspectrometrie met hoge resolutie. Deze methode kan helpen om belangrijke vragen in de medische wereld te beantwoorden, zoals vroege diagnose van ziekten, controle van therapeutische controle en blootstelling aan de omgeving. Het belangrijkste voordeel van de techniek is dat de meting in realtime kan worden uitgevoerd.De techniek is ook de hoogste output, gevoelig, specifiek en gebruiksvriendelijk. De implicaties van deze techniek zijn uitgebreid tot de diagnose van longkanker. Omdat de kans op bio-markerkandidaten is gevonden in de uitgeademde adem van longkankerpatiënten in verschillende stadia.Over het algemeen zullen individuen die nieuw zijn voor deze methode worstelen omdat de ionisatiebron meestal gezamenlijk is gemaakt. Visuele demonstratie is cruciaal, omdat er nog geen standaardprotocol voor deze methode is. Om te beginnen, stelt u een secundaire nano ESI-bron in volgens het secundaire elektrospray-ionisatieproces waarbij ademgas wordt geïntroduceerd om een elektrospray-pluim te snijden en geïoniseerd door de geladen druppels.De bronnen voor de individuele labs zijn afhankelijk van de gebruikte massaspectrometer. Hier is de secundaire nano ESI-bron gebaseerd op de commerciële nano ESI-bron. En het is bevestigd aan een bench drop quarter pull orbit trap massaspectrometer.De hoofdlichaam van de bron is een kubieke roestvrijstalen kamer met een inlaat om de nano ESI-naald in de kamer te introduceren. Twee roestvrijstalen buizen zijn geïnstalleerd aan elke kant van de kamer voor gaslevering. Twee kwartsvensters zijn uitgerust aan de boven- en onderkant van de kamer om de positie van de punt van de nano ESI-naald en nano ESI-spray te controleren, hetzij door de ogen of een digitaal microscoop.Ten slotte wordt de kamer gelast aan de veegkegel van de massaspectrometer. Merk op dat het ontwerp kan veranderen afhankelijk van de specifieke geometrie van de atmosferische drukinterface van de massaspectrometer die in individuele labs wordt gebruikt. Kalibreer de massaspectrometer in zowel positieve als negatieve iondetectiemodi volgens de instructies van de fabrikant.Door calibratie toe te passen, worden massaspectrometerparameters, zoals lenspotentialen en detectiecondities, geoptimaliseerd om een goede gevoeligheid en piekvorm te geven bij een gespecificeerde resolutiewaarde. Voer volledige calibraties uit met behulp van de commerciële ESI-bron. De massa resolutie van 70.000 wordt hier gebruikt.Massa calibratie kan worden uitgevoerd met alle compatibele bronnen, inclusief aangepaste. Stel de temperatuur van de ion transferbuis van de massaspectrometer in op meer dan 100 graden Celsius. Hoewel de hoogste temperatuur kan worden ingesteld op 350 graden Celsius, kan dit resulteren in de ontleding van sommige verbindingen.Voor het ESI-oplosmiddel en de stroomsnelheid, selecteer het geschikte ESI-oplosmiddel op basis van de eigenschappen van het oplosmiddel en de doelverbindingen. In dit experiment wordt water met 0,1% formijnzuur gebruikt, voor een hoge ionisatie-efficiëntie. Stel de stroomsnelheid van het ESI-oplosmiddel in het bereik van 0 1,5 microliters per minuut, tot 200 nanoliters per minuut.Optimaliseer de secundaire nano ESI-bronparameters, voornamelijk nano ESI-spanning en nano ESI-naaldtippositie. De spanning varieert gewoonlijk van 2,0 4,5 kilovolt. Gebruik hier 2,5 kilovolt.Breng zuiver gas aan op de bron om de invloed van vluchtige organische verbindingen of VOS'en van binnenlucht te verminderen. Hier wordt zuurstofrijk stikstofgas gebruikt en geleverd op 0,8 liter per minuut. Met de aanwezigheid van zuiver gas, zou het genormaliseerde intensiteitsniveau dat in een massaspectrum wordt waargenomen groter moeten zijn dan 1 x 10 tot de 5e, en de variatie van de TIC zou minder moeten zijn dan 10% in zowel positieve als negatieve iondetectiemodi.Bij het uitvoeren van metingen, inhaleer de binnenlucht en voer een normale uitademing uit om alle lucht in de longen uit te ademen met een constante stroomsnelheid. Controleer de uitademingssnelheid met behulp van een manometer of een stroomsnelheidsmeter zichtbaar voor het onderwerp. Verbind de inlaat van de stroomsnelheidsmeter met nafion-buis om de waterdamp in de uitgeademde adem te verwijderen.Verbind vervolgens de uitlaat van de stroomsnelheidsmeter met PTFE-buis om het ademgas af te leveren. In dit experiment ademde het onderwerp uit bij 0,4 liter per minuut, zoals gecontroleerd door een stroomsnelheidsmeter. Het duurt minder dan 30 seconden voor een uitademingsmeting.Voer vier tot zes gerepliceerde metingen uit. Om verwarrende effecten te minimaliseren, laat deelnemers minstens 30 minuten voorafgaand aan de metingen afzien van eten, drinken en hun tanden poetsen. Tijdens de meting, blijf controleren of de ijzerintensheid de lineaire detectielimiet van het instrument overschrijdt of niet.De verzadiging van het signaal kan leiden tot een artefactpiek die niet het resultaat is van een verbinding in het monster. Door door de neus in te ademen, zou een deel van de omgevings-VOS'en en deeltjes worden verwijderd. Het is echter vermeldenswaard dat verbindingen in de neusholtes ook kunnen worden gedetecteerd.Gebruik software om chromatogrammen en massaspectra op te nemen. Omdat dit directe MS-analyse is, en er geen chromatografische scheiding wordt uitgevoerd, geeft de TIC eigenlijk de tijdstrace van alle signalen die in de massaspectra worden gedetecteerd. En de EIC toont een tijdstrace van een specifieke verbinding.Hier worden representatieve resultaten van uitgeademde ademmetingen in realtime getoond. De tijdstrace van endol, een typische endogene verbinding, toont zes gerepliceerde metingen in minder dan zeven minuten. Voor alle metingen werden reproduceerbare achtergrond afgetrokken ademvingerafdrukken verkregen in de positieve iondetectiemodus.291 verbindingen zijn waargenomen. De verbindingen zijn waarschijnlijk aldehyden, ketonen en alkynen. In het geval van ademvingerafdrukken in de negatieve iondetectiemodus, worden

real-time-breath-analysis-using-secondary-nanoelectrospray-ionization

Research

JoVE Journal

Chemistry

Scheikunde

Laser ablatie electrospray ionisatie (LAESI) is een atmosferische druk ionenbron voor massaspectrometrie. In de beeldvorming modus, een mid-infrarood laser peilt naar de verdeling van moleculen over een tissue sectie of een biofilm. Deze techniek biedt een nieuwe aanpak voor de diverse bio-analytische studies onder autochtone experimentele omstandigheden uitgevoerd.

Atmosferische druk moleculaire beeldvorming van biologische weefsels en biofilms door LAESI massaspectrometrie

Enkele cel analyse wordt uitgevoerd door middel van massaspectrometrie op plantaardige en dierlijke cellen bij atmosferische druk met behulp van een scherp glasvezelkabel aan de cellen voor laser-ablatie electrospray ionisatie (LAESI) massaspectrometrie monster.

Directe analyse van enkele cellen met behulp van massaspectrometrie bij atmosferische druk

Secundaire electrospray ionisatie massa spectrometrie (Sesi-MS) kan de detectie van vluchtige organische stoffen (VOS), zonder de noodzaak voor een monstervoorbehandeling. Dit protocol bevat instructies voor het snel (binnen minuten) karakterisering van bacteriële VOS met behulp van Sesi-MS.

Karakteriseren Bacteriële Vluchtige stoffen met behulp van secundaire electrospray ionisatie massaspectrometrie (Sesi-MS)

Ammoniak is een belangrijk fysiologisch metaboliet dat relevant is voor verschillende ziekte- en welzijnstoestanden. Het is ook een moeilijk molecuul om in adem te meten, wat bepaalde voorzorgsmaatregelen vereist om nauwkeurige resultaten te verkrijgen. Niet alle factoren die ammoniak beïnvloeden, zijn bekend, maar vooruitgang kan moeilijk zijn zonder rekening te houden met deze factoren.

Snel en nauwkeurig de uitgeademde lucht Ammoniak Meting

Proton Transfer Reactie Time of Flight Mass Spectrometrie maakt hoge gevoeligheid, snelle en niet-invasieve analyse van vluchtige organische verbindingen mogelijk. Om het potentieel te demonstreren, geven we drie voorbeelden: melkzuurfermentatie van yoghurt (online bioprocesbewaking), verschillende appelgenotypen (grootschalige screening) en retronasale ruimte na het drinken van koffie (nosespace-analyse).

PTR-ToF-MS gekoppeld aan een geautomatiseerd bemonsteringssysteem en aangepaste data-analyse voor voedingsstudies: Bioproces Monitoring, Screening en Neusruimte Analyse

Een methode voor het soort identificatie van botanische materiaal door directe analyse in real time-hoge resolutie massaspectrometrie en multivariate statistische analyse wordt gepresenteerd.

Rapid High-throughput Species Identificatie van Botanical Material gebruik van Direct Analysis in Real Time met hoge resolutie massaspectrometrie

Spectrometrie van de massa van de spray blad is een directe analyse van de chemische techniek die minimaliseert de bereiding van de monsters en elimineert chromatografie, rekening houdend met de snelle detectie van kleine moleculen uit plantaardige weefsels.

Blad Spray massaspectrometrie: Een snelle Ambient ionisatie techniek om te beoordelen direct metabolieten van plantaardige weefsels

Dit protocol beschrijft een eenvoudige methode voor het verwerven van de monsters van de adem van de kinderen. Monsters van gemengde lucht zijn kort, vooraf geconcentreerd in sorptiemiddel buizen vóór gaschromatografie-massaspectrometrie analyse. Adem biomarkers voor infectieuze en niet-infectieuze ziekten kunnen worden geïdentificeerd met behulp van deze methode adem collectie.

Adem collectie van kinderen voor ziekte Biomarker ontdekking

Dit artikel introduceert monsterbereidingsmethoden voor een unieke real-time analytische methode op basis van de omgevingsmassaspectrometrie. Deze methode stelt ons in staat om real-time analyses uit te voeren van de biologische moleculen in vivo zonder speciale voorbehandelingen.

Monster voorbereiding voor Probe Electrospray Ionization Mass Spectrometry

Dit protocol beschrijft enkelcel massaspectrometrie beeldvorming van OVCAR-8-cellen met behulp van desorptie-elektrosprayionisatie gekoppeld aan Orbitrap-massaspectrometers voor metabolomische analyse met hoge ruimtelijke resolutie.

Single-cell massaspectrometriebeeldvorming met desorptie-elektrosprayionisatie gekoppeld aan orbitrap-massaspectrometers

Leer real-time ademanalyse met secundaire nanoelectrospray-ionisatie en hoge-resolutie massaspectrometrie voor niet-invasieve longkankerdiagnostiek. Deze methode identificeert biomarkers met hoge gevoeligheid.

Real-time adem analyse met behulp van secundaire Nanoelectrospray ionisatie gekoppeld aan massaspectrometrie voor hoge resolutie (Video) | JoVE Journal

Real-time adem analyse met behulp van secundaire Nanoelectrospray ionisatie gekoppeld aan massaspectrometrie voor hoge resolutie

Meer video's verkennen