En protokoll for å karakterisere kjemiske sammensetningen av utåndet pusten i sanntid ved hjelp av sekundære nanoelectrospray ionization koblet til høy oppløsning massespektrometri demonstreres.
Skjermbilde for utåndet flyktige organiske forbindelser (VOCs) har vakt stor interesse, siden de kan tjene som biomarkers for sykdom diagnose og miljømessige eksponering på en ikke-invasiv måte. I dette arbeidet presenterer vi en protokoll som betegner de utåndet VOCs i sanntid ved hjelp av sekundære nanoelectrospray ionization koblet til høy oppløsning massespektrometri (Sec-nanoESI-HRMS). Hjemmelaget sek-nanoESI kilde var lett sette opp basert på en kommersiell nanoESI kilde. Hundrevis av toppene ble observert i bakgrunn-trukket masse spektra av utåndet pusten, og masse nøyaktighet verdiene er-4.0-13,5 ppm og-20.3-1,3 ppm i de positive og negative ion oppdagelsen modusene, henholdsvis. Toppene ble tildelt nøyaktig elementær sammensetning i henhold til nøyaktige masse og isotopanrikning mønster. Mindre enn 30 s brukes for en utånding måling, og det tar ca 7 min for seks replikerte målinger.
Med raske utviklingen av moderne analytiske teknikker, har hundrevis av flyktige organiske forbindelser (VOCs) blitt identifisert i menneskelig utåndet pusten1. Disse VOCs skyldes hovedsakelig alveolar luft (~ 350 mL for en sunn voksen) og anatomisk dead space luft (~ 150 mL)2, som er påvirket av kropp stoffskifte3,4,5,6,7 ,8 og miljøforurensning9, henholdsvis. Som et resultat, hvis identifisert, er disse VOCs lovende skal brukes som biomarkers for sykdom diagnose og miljømessige eksponering på en ikke-invasiv måte.
Om gass kromatografi massespektrometri (GC-MS) er mest brukte teknikken for kvalitativ og kvantitativ analyse av utåndet VOCs2, har direkte MS teknikker, som er utviklet for sanntids pusten analyse, fordelene høy tid oppløsning og enkelt eksempel pre forberedelse. Direkte MS teknikker, som proton overføring reaksjon MS (PTR-MS)10, valgt ion flyt tube MS (SIFT-MS)11, sekundære electrospray ionization MS (SESI-MS)12,13 (også-benevnt idet extractive electrospray ionisering MS, EESI-MS14,15), spor atmosfærisk gass analyzer (Servicenummeret)16 og plasma ionisering MS (PI-MS)17 har vært undersøkt i de siste årene.
Blant alle de direkte MS teknikkene er SESI godt kjent som en universell myk ionisering teknikk19,20,21; og kilden er lett å bli tilpasset og koblet til ulike typer masse spektrometre, f.eks, tid flight masse spectrometer8,15, ion felle masse spectrometer14 og orbitrap masse spectrometer12 ,18. Inntil nå, SESI-MS har blitt brukt diagnostisere luftveissykdommer22, måle døgnrytmen3,6,23, farmakokinetikken7,8, og avslørende metabolske veier4, etc. Nylig har en kommersiell SESI kilde blitt tilgjengelig.
I denne studien var en lettvinte og kompakt sekundære nanoelectrospray ionization kilde (Sec-nanoESI) defineres og koplet til en høy oppløsning masse spectrometer. Sanntid målinger av utåndet VOCs i pusten ble presentert.
Konstruere sek-nanoESI kilde basert på en kommersiell nanoESI kilde, er ionisering effektiviteten høyere enn ved bruk av en ESI kilde30. I tillegg ionisering effektiviteten er ytterligere forbedret i et lukket kammer, som isolerer prosessen fra ambient bakgrunn luften, og på samme tid forenkler blanding mellom gass prøven og spray plume. Ved å bruke en Sec-nanoESI, må mindre optimaliseres sammenlignet en ESI kilde, gjør det enklere for installasjon, programmet og vedlikehold.
<p class="…The authors have nothing to disclose.
Dette arbeidet har vært økonomisk støttet av National Natural Science Foundation of China (nr. 91543117).
Ultrapure water | Merck Millipore, USA | MPGP04001 | Resistance >18.2 MΩ·cm |
Formic acid | Sigma-Aldrich, USA | F0507 | Corrosive to the respiratory tract. |
Nitrogen gas | Guangzhou Shiyuan Gas Co. Ltd., China | N.A.a | Purity >99.99% |
Q Exactive hybrid quadrupole-orbitrap mass spectrometer | Thermo Scientific, USA | 02634L(S/N) | Beware of high voltage and high temperature |
NanoESI source | Thermo Scientific, USA | ES002373(S/N); ES071(P/N) | Beware of high voltage and high temperature |
Nano LC pump | Thermo Scientific, USA | 5041.0010A(P/N) | / |
Xcalibur software (Version 3.0) | Thermo Scientific, USA | BRE0008596 | / |
Dino-Lite Digital Microscope | Tech Video System (SuZhou) Co.Ltd., China | CQ401833R(S/N) | / |
Nafion tubing | Perma Pure LLC, USA | ME60 | / |
PTFE tubing (I.D. 4 mm) | Dongguan Hongfu Insulating Material Co. Ltd., China | N.A. | Beware of the possible loss of polar compounds |
Mass flow controller | Line-Tech, Korea | M15122007 (S/N) | / |
Flow meter | Yuyao Industrial Automation Meter Factory, China | 40784 | / |
aN.A.: not available. |