Pokazano protokół charakteryzujący skład chemiczny wydychanego powietrza w czasie rzeczywistym za pomocą wtórnej jonizacji nanoelectrospray sprzężonej ze spektrometrią mas o wysokiej rozdzielczości.
Artykuł metodologiczny
* These authors contributed equally
Pokazano protokół charakteryzujący skład chemiczny wydychanego powietrza w czasie rzeczywistym za pomocą wtórnej jonizacji nanoelectrospray sprzężonej ze spektrometrią mas o wysokiej rozdzielczości.
Wydychane lotne związki organiczne (LZO) wzbudziły spore zainteresowanie, ponieważ mogą służyć jako biomarkery do diagnozowania chorób i ekspozycji środowiskowej w nieinwazyjny sposób. W niniejszej pracy przedstawiamy protokół charakteryzujący wydychane LZO w czasie rzeczywistym za pomocą wtórnej jonizacji nanoelektronatrysku sprzężonej ze spektrometrią mas o wysokiej rozdzielczości (Sec-nanoESI-HRMS). Domowe źródło Sec-nanoESI zostało z łatwością skonfigurowane w oparciu o komercyjne źródło nanoESI. Zaobserwowano setki pików w odjętych od tła widmach masowych wydychanego powietrza, a wartości dokładności masy wynoszą -4,0-13,5 ppm i -20,3-1,3 ppm odpowiednio w trybach wykrywania jonów dodatnich i ujemnych. Pikom przypisano dokładny skład pierwiastkowy zgodnie z dokładnym wzorcem masy i izotopowym. Na jeden pomiar wydechu wykorzystuje się mniej niż 30 s, a sześć powtórzonych pomiarów zajmuje około 7 minut.
Dzięki szybkiemu rozwojowi nowoczesnych technik analitycznych, setki lotnych związków organicznych (LZO) zostały zidentyfikowane w ludzkim oddechu wydychanym przez człowieka1. Te LZO pochodzą głównie z powietrza pęcherzykowego (~350 ml dla zdrowej osoby dorosłej) i anatomicznego powietrza z martwej przestrzeni (~150 ml)2, na które wpływa metabolizm organizmu3,4,5,6,7,8 i zanieczyszczenie środowiska9odpowiednio. W rezultacie, jeśli zostaną zidentyfikowane, LZO mogą być wykorzystywane jako biomarkery do diagnozowania chorób i narażenia środowiskowego w sposób nieinwazyjny.
Chociaż spektrometria mas chromatografii gazowej (GC-MS) jest najczęściej używaną techniką do jakościowej i ilościowej analizy wydychanych LZO2, bezpośrednie techniki MS, które zostały opracowane do analizy oddechu w czasie rzeczywistym, mają zalety wysokiej rozdzielczości czasowej i prostego wstępnego przygotowania próbki. Techniki bezpośredniego MS, takie jak reakcja transferu protonów MS (PTR-MS)10, wybrana rurka przepływu jonów MS (SIFT-MS)11, wtórna jonizacja elektroniczna MS (SESI-MS)12,13 (nazywana również ekstrakcyjną jonizacją elektrorozpylającą MS, EESI-MS14,15), śladowy analizator gazów atmosferycznych (TAGA)16 i jonizacja plazmy MS ( PI-MS)17 były badane w ostatnich latach.
Wśród wszystkich bezpośrednich technik MS, SESI jest dobrze znany jako uniwersalna technika miękkiej jonizacji19,20,21; a źródło można łatwo dostosować i połączyć z różnymi typami spektrometrów masowych, np. spektrometr masowy czasu przelotu8,15, spektrometr masowy pułapki jonowej14 oraz spektrometr masowy Orbitrap12,18. Do tej pory SESI-MS był z powodzeniem stosowany w diagnostyce chorób układu oddechowego22, pomiarze rytmu okołodobowego3,6,23, farmakokinetyka7,8, oraz odkrywanie szlaków metabolicznych4, itd. Ostatnio dostępne stało się komercyjne źródło SESI.
W tym badaniu, stworzono łatwe i kompaktowe źródło wtórnej jonizacji nanoelektronorozpylania (Sec-nanoESI) i sprzężono je ze spektrometrem masowym o wysokiej rozdzielczości. Przedstawiono pomiary w czasie rzeczywistym wydychanych LZO w wydychanym powietrzu.
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Uwaga: Proszę zapoznać się ze wszystkimi odpowiednimi kartami charakterystyki substancji niebezpiecznej (MSDS) przed użyciem. Należy używać odpowiednich środków ochrony osobistej, np. fartucha laboratoryjnego, rękawic, okularów, długich spodni i butów z zakrytymi palcami).
1. Konfiguracja źródła Sec-nanoESI
2. Optymalizacja instrumentów
3. Pomiar wydychanego powietrza
4. Uzyskaj odcisk palca oddechu i ślad czasowy związku
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Rysunek 3 pokazuje odciski palców oddechu w zakresie masowym m/z 50-750 zarejestrowane zarówno w trybie wykrywania jonów dodatnich, jak i ujemnych. Zaobserwowano 291 pików (intensywność piku > 5,0x104) i 173 piki (intensywność szczytu > 3,0x104) w odjętych od tła odciskach palców oddechu odpowiednio w trybach wykrywania jonów dodatnich i ujemnych. Aby zidentyfikować piki w widmach masowych, zapoznaj się z wcześniejszymi pu...
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Konstruując źródło Sec-nanoESI w oparciu o komercyjne źródło nanoESI, wydajność jonizacji jest wyższa niż w przypadku korzystania ze źródła ESI30. Ponadto wydajność jonizacji jest dodatkowo poprawiona w zamkniętej komorze, ponieważ izoluje proces od otaczającego powietrza tła, a jednocześnie ułatwia mieszanie próbki gazu z pióropuszem rozpylonej cieczy. Dzięki zastosowaniu Sec-nanoESI należy zoptymalizować mniej parametrów w porównaniu ze źródłem ESI, co ułatwia instalację, aplikację i konserwację...
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Autorzy nie mają nic do ujawnienia.
Ta praca została finansowo wsparta przez Narodową Fundację Nauk Przyrodniczych Chin (nr 91543117).
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
| Nazwa | Firma | Numer katalogowy | Komentarze |
|---|---|---|---|
| Woda ultraczysta | Merck Millipore, USA | MPGP04001 | Odporność >18,2 MΩ &środkowa kropka; cm |
| Kwas mrówkowy | Sigma-Aldrich, USA | F0507 | Działa żrąco na drogi oddechowe. |
| Gaz azotu | Guangzhou Shiyuan Gas Co. Ltd., Chiny | N.A.a | Czystość >99,99% |
| Q Eksaktywny hybrydowy spektrometr masowy kwadrupolowo-orbitrapowy | Thermo Scientific, USA | 02634L(S/N) | Uważaj na źródło NanoESI o wysokim napięciu i wysokiej temperaturze |
| Thermo Scientific, USA | ES002373(S/N); ES071(P/N) | Uważaj na wysokonapięciową i wysokotemperaturową | |
| pompę Nano LC | Thermo Scientific, USA | 5041.0010A(P/N) | / |
| Xcalibur software (wersja 3.0) | Thermo Scientific, USA | BRE0008596 | / |
| Dino-Lite Digital Microscope | Tech Video System (SuZhou) Co.Ltd., Chiny | CQ401833R(S/N) | / |
| Nafion rurki | Perma Pure LLC, USA | ME60 | / |
| Rurka PTFE (ID 4 mm) | Dongguan Hongfu Insulation Material Co., Ltd., Chiny | , N.A. | Uważaj na możliwą utratę związków polarnych |
| Regulator przepływu masowego | Line-Tech, Korea | M15122007 (S / N) | / |
| Przepływomierz | Yuyao Industrial Automation Meter Factory, Chiny | 40784 | / |
| a< / sup> NA: niedostępny. |
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Poproś o pozwolenie na ponowne wykorzystanie tekstu lub ilustracji tego artykułu JoVE
Poproś o pozwolenie