Summary
Dieses Protokoll beschreibt eine einfache Methode für den Erwerb von Atemproben von Kindern. Kurz, sind Proben von Mischluft vorab in Sorptionsmittel Röhren vor der Gaschromatographie-Massenspektrometrie Analyse konzentriert. Atem-Biomarker von infektiösen und nicht infektiösen Krankheiten können mit dieser Atem Sammlung Methode identifiziert werden.
Abstract
Atem-Sammlung und Analyse können verwendet werden, um flüchtige Biomarker in einer Reihe von infektiösen und nicht infektiösen Krankheiten, wie Malaria, Tuberkulose, Lungenkrebs und Lebererkrankungen. zu entdecken Dieses Protokoll beschreibt eine reproduzierbare Methode zur Probenahme Atem bei Kindern und dann Stabilisierung Atemproben zur weiteren Analyse mit Gaschromatographie-Massenspektrometrie (GC-MS). Das Ziel dieser Methode ist es, ein standardisiertes Protokoll für den Erwerb von Atemproben zur weiteren chemischen Analyse von Kindern im Alter von 4-15 Jahre zu etablieren. Erstens ist Atem Stichprobe mit einem Karton Mundstück befestigt, ein 2-Wege-Ventil, das mit einem 3 L Beutel verbunden ist. Atem Analyten sind dann eine thermische Desorption Rohr übertragen und dort gespeichert bei 4-5 ° C bis zur Analyse. Diese Technik wurde früher Atem von Kindern mit Malaria für erfolgreiche Atem Biomarker Identifikation zu erfassen. Anschließend haben wir diese Technik erfolgreich auf zusätzlichen pädiatrischen Kohorten angewendet. Der Vorteil dieser Methode ist, dass es minimale Zusammenarbeit seitens des Patienten (von besonderem Wert in pädiatrischen Populationen erfordert), eine kurze Auflistung Periode hat geschultes Personal erfordert und mit tragbaren Geräten in durchgeführt werden kann begrenzten Ressourcen Feldeinstellungen.
Introduction
Biomarker können wertvolle Informationen über normale und pathologische biologische Prozesse führen, die klinisch erkennbare Krankheit beitragen kann. Vor kurzem gab es zunehmende Interesse an der Bewertung von Atem Volatiles als Biomarker für eine Vielzahl von Krankheitszuständen, einschließlich Infektionen, Stoffwechselstörungen und Krebs 1. Ausatmungsluft enthält quantifizierbare Mengen an flüchtigen organischen Verbindungen (VOC), semi-flüchtige organische Verbindungen und mikrobiell abgeleitete Material (z. B. Nukleinsäuren vor Bakterien und Viren). Das zentrale Ziel der Ausatmungsluft Analyse ist nicht-invasiv Einblick in den Status einer Erkrankung und/oder Umwelteinflüsse. Es gibt verschiedene Methoden zum sammeln und analysieren der Ausatmungsluft, abhängig von den Bestandteilen von Interesse. Derzeit gibt es keine standardisierte Ausatmungsluft Erhebungsmethode, die vergleichende Analyse der Ergebnisse in den Studien erschwert. Standardisierung der Atem Sammlung Verfahren ist wichtig, da das Stichprobenverfahren selbst einen erheblichen Einfluss auf die nachgelagerten Ergebnisse der Atem hat.
In vielen Studien ist spät Atemwege Atem Probenahme eingesetzten2,3. Diese Auswahl beinhaltet verwerfen des ersten Teils der Ausatmungsluft ("dead Space"), um bevorzugt die Luft am Ende des Kreislaufs Atem erfassen. Der Vorteil dieser Strategie ist, dass es das Niveau der exogenen VOC (z. B. ökologische VOC), minimiert während bereichernd für endogene, patientenspezifische VOC. Diese Methode verhindert Individuum vor dem Sammeln der Atemprobe, die ersten paar Sekunden ausatmen. Andere Forscher haben einen Drucksensor Probenahme in einer vordefinierten Phase Ablauf4,5aktivieren eingesetzt. Da Drucksensoren komplexe Technik erfordern, erfordert diese alternative Methode ein engagiertes und relativ kostspielig Probenahmegerät.
Pädiatrische Atem Probenahme kann besonders schwierig sein. Ein wichtiges Anliegen ist, dass junge Kinder möglicherweise nicht auf die Zusammenarbeit mit Protokolle für freiwillige Ausatmen von Luft "dead Space". Aus diesem Grund ist es einfacher, gemischte Atemwege Atem von Kindern zu erhalten. Eine wichtige Einschränkung mit gemischten Atemwege Atemproben ist jedoch das Risiko einer Kontamination der Umwelt und Material. Deshalb ist die Machbarkeit der pädiatrischen Sammlung eine treibende Anliegen im Bereich.
Darüber hinaus, um Methoden der Datenerhebung kann Atem Probenaufbewahrung auch Sample-Qualität beeinflussen. Die hohe Luftfeuchtigkeit im Atem exhalate und der ultra-niedrigen Konzentrationen (Teile pro Billion) von flüchtigen organischen Verbindungen machen Atem Atemproben besonders anfällig für Probleme im Zusammenhang mit Speicher6,7. Trotz des großen Potenzials des Echtzeit-Techniken wie Proton Transfer Reaktion-Massenspektrometrie (PTR-MS) bleibt GC-MS der Goldstandard für die Analyse der Atemproben. Da GC-MS-Analyse der Atemproben eine offline-Technik ist, ist es mit Vorkonzentrierung Methoden wie thermische Desorption (TD) Rohre, Mikro-Festphasenextraktion und Nadel Falle Geräte gekoppelt. Bevor Sie Vorkonzentrierung müssen Atemproben in Polymer Taschen8zwischengelagert werden. Polymer-Taschen sind beliebt wegen ihrer moderaten Preis, relativ gute Haltbarkeit und Wiederverwendbarkeit. Während Taschen wiederverwendet werden können, sind Zeit und Aufwand erforderlich, um effiziente Reinigung7,8sicherzustellen. Jede spezifische Tasche verlangt auch empirisch bestimmte und standardisierte Verfahren zur Qualitätskontrolle, Wiederverwendbarkeit und Erholung.
TD-Rohre sind für Atem Vorkonzentrierung verbreitet, da sie eine große Anzahl von Volatiles erfassen und besonders angefertigt werden können. Die saugfähigen Materialien verwendet für das Verpacken von TD-Rohre können bestimmte Anwendungen und bestimmtes Ziel flüchtigen Bestandteile von Interesse angepasst. TD Rohre wesentlich verbessern den Komfort der Atem Biomarker Studien, vor allem in abgelegenen Wiese, weil TD Rohre sicher speichern Atem Volatiles für mindestens zwei Wochen und sind leicht zu Transport3.
In dem Bemühen, pädiatrische Atem Sammlung für Entdeckung von Biomarkern zu standardisieren beschreiben wir hier eine einfache Methode um Atem von Kindern zu sammeln. Um die repräsentativen Ergebnisse der implementierten Protokolle zu veranschaulichen, werden anonymisierte Daten präsentiert eine andauernde Kohorte der Kinder (8-17 Jahre) in der Bewertung für alkoholfreie Fettsäuren Leber Krankheit (NAFLD). Die vollständigen Ergebnisse und Analyse dieser Studie werden in einer späteren Publikation gemeldet. Dabei berichten wir über eine Teilmenge von Daten zur Anwendung von unserem Protokoll zu demonstrieren. In Kürze werden Kinder angewiesen, normalerweise über Mundstück Ausatmen in eine Polymer-Tasche, als ob "einen Ballon weht." Der Prozess wird 2-4 Mal wiederholt, bis 1 L des Atems abgeholt wird. Die Probe wird dann in ein TD-Rohr übertragen und gespeichert bei 5 ° C vor der GC-MS-Analyse.
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Protocol
Die Studie wurde von der institutionellen Review Board der Washington University School of Medicine (#201709030) genehmigt. Die Einwilligung wurde von einem Elternteil oder Erziehungsberechtigten vor Aufnahme in die Studie. Fotos in Abbildung 2 wiedergegeben mit schriftlicher Einwilligung der Eltern informiert.
1. Atem Sampler Montage
- Verwendung von Einweg-Handschuhe, Messen Sie Karton Sprachrohr der Atem-Sampler bei, wie in zusätzliche Abbildung 1dargestellt. Legen Sie eine kurze Länge von großem Durchmesser Schlauch in das andere extrem von der Atem-Sampler, wie in zusätzliche Abbildung1dargestellt. Verwenden Sie neue Schläuche für jeden Patienten.
- Das Beutel-Ventil über den Schlauch den Atem-Anschluss zuordnen. Siehe Abbildung 1 für Foto des Atem-Sampler und Tasche verbunden.
- Drehen Sie die gerändelte Rändelschraube an der Seite der Einlass gegen den Uhrzeigersinn um das Ventil zu entsperren passend und drücken den Stamm des Ventils Tasche, passend für die Probenahme Zulauf öffnen.
- Geöffnetem Ventil durch Drehen der Rändelschraube Rändelschraube an der Seite des Einlass im Uhrzeigersinn passend zu sperren.
- Bestätigen Sie, dass das blaue Ventil auf dem Atem Sampler geöffnet ist (parallel mit dem Stecker).
- Patienten-ID, Datum und Uhrzeit auf dem Etikett der Polymer-Tasche zu schreiben.
- Zustand TD Sorbens Rohr vor Atem Sammlung mit empfohlenen Verfahren (von einzelnen Herstellern angeboten). Kappe und speichern thermische Desorption Rohre bei 4 – 5 ° C vor der Entnahme der Atem, Artefakte zu minimieren.
(2) Atem Sammlung
- Führen Sie eine Demonstration der Atem ausatmen, das Kind mit einem Atem-Sampler (ohne Tasche). Erklären Sie dem Kind, dass sie ausatmen sollten, wie würden sie tun, wenn ein Ballon "Sprengung" und weiter Ausatmen so weit wie sie bequem können. Setzen Sie das Kartonage Mundstück zwischen die Lippen und atmen Sie so weit wie Sie können.
- Geben Sie das Kind mit einem neuen Atem-Sampler an einer Tasche befestigt und bitten Sie ihn, wie in der Demo, Ausatmen, wie in Abbildung 2dargestellt.
- Schließen Sie das blaue Ventil auf dem Atem-Sampler-Gerät, sobald das Kind fertig ist Ausatmen. Öffnen Sie das Ventil vor zusätzliche Ausdünstungen Bedarf.
- Wiederholen Sie Schritt 2.2 und 2.3 bis mindestens 1 L des Atems gesammelt wurden. Für ein gesundes Kind dauert dies 2 Ausdünstungen und für ein krankes oder jüngere Kind 2 – 4 Ausdünstungen. 1 L des Atems ist die analytische Mindestanforderung. Hinweis: auf das Taschenlabel wie viele Atemzüge des Patienten gesammelt wurden. Siehe zusätzliche Abbildung2 für ein Foto Tasche mit verschiedenen Bänden des Atems.
- Vor dem Abnehmen der Tasche aus dem Atem-Sampler, achten Sie darauf, die gerändelte Rändelschraube an der Seite der Einlass Montage durch Drehen gegen den Uhrzeigersinn lösen und drücken Sie den Stamm des Ventils bis Abschluss der Einlass-Armatur. Foto von der Tasche Ventil in geöffneter und geschlossener Position finden Sie unter zusätzliche Abbildung 3 .
- Sperren Sie die Tasche Ventil durch Drehen der Rändelschraube Rändelschraube an der Seite des Einlass passend im Uhrzeigersinn geschlossen.
- Lösen Sie die Tasche aus dem Atem-Sampler.
- Entsorgen Sie das Mundstück und den Atem-Sampler für die Reinigung vor der Verwendung mit einem anderen Patienten beiseite.
(3) Atem Übertragung auf thermische Desorption Rohre
- Nehmen Sie das TD-Rohr aus dem Kühlschrank. Entfernen Sie die langfristige Lagerung Kappen des Sorbens Rohres, unter Verwendung der vom Hersteller bereitgestellten capping/Entdeckeln Füllwerkzeug.
- Schlauch mit Auffangbeutel zuordnen Sie gerillte Ende des TD Sorbens Rohres. Beachten Sie, dass Rohr Ausrichtung ist wichtig, als TD Röhren sind entworfen, um Luft fließt nur in eine Richtung, die gerillte Ende ab. Beachten Sie, dass die Übertragung des Atems aus Bag TD innerhalb einer Stunde der Atem Sammlung erfolgen sollte.
- Stecken Sie das andere Ende des Schlauches TD in den Schlauch, der mit einer Pumpe verbunden ist.
- Einschalten der Pumpe und mit 100 mL/min für 10 min laufen.
- Öffnen Sie das Ventil auf der Tasche durch Drehen gegen den Uhrzeigersinn die gerändelte Rändelschraube an der Seite der Zulauf Armatur und drücken Sie den Stamm des Ventils nach unten offenen Einlass-Montage. Dies zeigt zusätzliche Abbildung 4, die Atem-Transfer zu einem TD Sorbens Schlauch mittels einer Pumpe zeigt.
- Starten Sie die Pumpe, die nach 10 min Sammlung anhält.
- Das TD-sorbent-Rohr zu entfernen und die Kappen auf beiden Enden mit dem Rohr capping/Entdeckeln Werkzeug anziehen. Langfristige Lagerung Kappen müssen fest angezogen werden, um eine Dichte Abdichtung zu gewährleisten.
- Legen Sie einen Aufkleber auf das Ende einer Kappe um anzuzeigen, dass das Rohr verwendet worden ist. Geben Sie auf dem Aufkleber Patienten Studie Identifikationsnummer (ID) und das Datum an.
- Legen Sie Rohr in einem kleinen wiederverschließbaren Plastikbeutel. Speichern Sie Sorbens Rohr bei 4 – 5 ° C. Drücken Sie den Auslöser des Atems aus dem Beutel und entsorgen Sie Beutel. Nehmen Patienten Studie ID, TD tube Seriennummer, Sammlung Tag, Zeit der Atem Sammlung, Atem-Transfer und Nahrungsaufnahme (Zeitpunkt der Nahrungsaufnahme vor dem Atem Sammlung und Mahlzeiten verzehrt).
(4) Luft-Sammlung
- Sammeln Sie die Umgebungsluft Proben im Umfeld des Patienten sofort nach der Entnahme der Atem.
- Legen Sie die Tasche auf Auslass der Pumpe mit Schlauch, wie in zusätzliche Abbildung 5dargestellt.
- Klappen Sie den Stamm des Ventils Tasche nach unten offenen Einlass-Montage für die Probenahme.
- Geöffnetem Ventil durch Drehen im Uhrzeigersinn den gerändelten Rändelschraube an der Seite der Zulauf Armatur zu sperren.
- Einschalten der Pumpe und mit 100 mL/min für 12 min zu laufen. Die Pumpe wird 1.200 mL der Umgebungsluft sammeln.
- Nachdem das gewünschte Volumen gesammelt hat, lösen Sie die gerändelte Rändelschraube an der Seite der Montage durch Drehen gegen den Uhrzeigersinn Einlass und drücken Sie den Stamm des Ventils bis Abschluss der Zulauf Armatur.
- Sperren Sie die Tasche Ventil durch Drehen im Uhrzeigersinn den gerändelten Rändelschraube an der Seite der Zulauf Armatur geschlossen.
- Trennen Sie die Tasche von der Pumpe.
- Die gleichen Schritte wie in Abschnitt 3. Der einzige Unterschied ist, dass Umgebungsluft, die flüchtigen organischen Verbindungen übertragen werden, nicht die von Atem.
5. Probe und Datenanalyse
Hinweis: Bedingungen für die Analyse von Atem und Luft Proben wurden9beschrieben.
- Gesammelte Daten zu analysieren und Verbindungen in die Chromatogramme erkennen. Verwenden Sie typische Software-Programme zu finden und alle Verbindungen, die durch das Instrument (Abbildung 3A) erkannt. Z. B. eine Funktion Dekonvolution, um Verbindungen zu identifizieren. Filtern von Daten mit Aufbewahrung Fenster Größenfaktor von 80, Masse Höhen Filter ≥100 zählt, und zusammengesetzte absolute Bereich Filter ≥500 zählt.
- Verwenden Sie chemische Standards zur Identität Verbindungen in Atem und Luft Beispielen. Extrahieren Sie die base Ionen Peakfläche der Verbindungen des Interesses, wie Isopren und β-Pinen (Abbildung 4), und vergleichen Sie die Ebenen der flüchtigen Bestandteile in Atem und Luft.
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Representative Results
In unserer Studie Atem gesammelten Proben von 10 Kindern (8-17 Jahre alt) waren derzeit Evaluierung im Kinderkrankenhaus St. Louis. Atem und Umgebungsluft Proben (n = 10) wurden gesammelt, wie oben beschrieben. Proben wurden mit Gaschromatographie Quadrupol Flugzeit-Massenspektrometrie (GC-QToF-MS) und thermische Desorption als zuvor beschriebenen9analysiert. Nach Entfernung der Hintergrund Verunreinigungen ergab die implementierten Protokolle durchschnittlich 311 flüchtige organische Verbindungen (VOC) in jedem der gemischten Ausatmungsluft Proben. Im Durchschnitt deutlich mehr VOC in Atemproben im Vergleich zu ambient/Umweltkontrollen gefunden wurden (311 ± 11,5 versus 190 ± 12,6, p < 0,0001) (Abb. 3A). Die gestiegene Zahl der VOC in Atem, im Vergleich zur Umgebungsluft, sichtlich zeichnet sich durch repräsentative total Ion Chromatogramme (TICs) (Abb. 3 b) zu vergleichen.
Als Maß für die erfolgreiche Atem Sammlung Qualitätskontrolle wurden die Ebenen von zwei gemeinsamen Atem VOC (Isopren und β-Pinen) im Vergleich zu Zimmer Luftregler (Abbildung 4). Isopren, eines der am häufigsten vorkommenden VOC in Atem, ist normalerweise in Teilen pro Milliarde (ppb) Ebenen (131 ppb) gefunden, während β-Pinen in Sub-ppb Ebenen (0,59 ppb)6gefunden wird. Beide Verbindungen sind etabliert in Atem von gesunden Erwachsenen im Vergleich zu den niedrigen Niveaus vorhanden in Raumluft, bereichert werden die normalen physiologischen Prozesse als primäre Quelle für diese Analyte in Atem6angibt. Isopren (m/Z 67) fand damals Aufbewahrung 2,12 min und β-Pinen (m/Z 93) fand sich bei Beibehaltung 14,4 min Zeit. Wir finden, dass die Fülle von Isopren pädiatrischen Atemproben als im Raum Luftreglern 10-fach höher war (Abb. 4; mittlere Fülle ± SEM sind 4.2x105 ± 1.0x105 und 3.9x104 ± 0.9x104 für Atem und Luft bzw. p = 0,0003) und β-Pinen ausgestellt 3-fold höhere Fülle im Atem als Luft (meine Fülle ± SEM sind 3.0x104 ± 1.3x104 und 9.1x103 ± 1.6x103 für Atem und Luft bzw. p = 0,007), bestätigt erfolgreiche Atem Sammlung. Volle deskriptive Analyse der Biomarker Discovery Erkenntnisse aus dieser Studie werden in einer zukünftigen Veröffentlichung gemeldet.
Abbildung 1: Atem-Sampler und Tasche für Ausatmungsluft Sammlung zusammengestellt. Atem-Sampler (mit blauen Ventil offen, d. h. parallel mit dem Stecker durch den doppelseitigen roten Pfeil angedeutet) und Tasche verbunden mit Schlauch, Atem abholbereit. Bitte klicken Sie hier für eine größere Version dieser Figur.
Abbildung 2: Kind Ausatmen Atem in einem Atem Auffangbeutel. (A) Kind hält Atem Sampler, Ausatmen, und (B) bietet Atemprobe in der Tasche. Foto mit freundlicher Genehmigung. Bitte klicken Sie hier für eine größere Version dieser Figur.
Abbildung 3: ausgeatmeten BreathVolatiles. (A) Anzahl der unterschiedlichen flüchtige Verbindungen in jedem Atemzug probieren von pädiatrischen Patienten (n = 10) und Umgebungsluft Kontrollen (n = 10). Angezeigt werden die Mittel und Standardfehler des Mittelwertes (SEM). (B) Total Ion Chromatograph (TIC) von repräsentativen pädiatrischen Atemproben versus Luftsteuerung für Visualisierung. Bitte klicken Sie hier für eine größere Version dieser Figur.
Abbildung 4: Fülle von zwei Ausatmungsluft Volatiles. Fülle von Isopren und β-Pinen in Atem Proben von pädiatrischen Patienten (n = 10) und Zimmer Luftregler (n = 10). Fülle durch die Ionen-Basis Peakfläche quantifiziert. Bedeuten und SEM werden angezeigt. Bitte klicken Sie hier für eine größere Version dieser Figur.
Ergänzende Abbildung1: Atem Sampler. Links: (A) Atem Sampler zusammengestellt: 1) männliche Adapter + Stecker (2) zwei-Wege-Kugelhahn + 3) Teflon männliche Adapter. (B) Karton Mundstück. (C) kleine und große Durchmesser Schlauch. Rechts: Atem Sampler mit Mundstück und Schläuche befestigt. Bitte klicken Sie hier, um diese Datei herunterladen.
Ergänzende Abbildung2: verschiedene Atem Bände. Über sind Bilder von einem Auffangbeutel gefüllt mit unterschiedlichen Luftmengen (1 L, 2 L und 2,5 L), als eine visuelle Darstellung der ungefähre Atem Bände gesammelt werden. Bitte klicken Sie hier, um diese Datei herunterladen.
Ergänzende Abbildung 3: Ventil auf der Tasche. Links: Stamm des Ventils ist nach unten (Tasche Ventil ist offen). Sperren Sie die Tasche Ventil durch Drehen im Uhrzeigersinn den gerändelten Rändelschraube an der Seite der Zulauf Armatur geschlossen. Tasche ist Atem abholbereit. Rechts: Stamm des Ventils ist oben (Tasche Ventil geschlossen). Bitte klicken Sie hier, um diese Datei herunterladen.
Ergänzende Abbildung 4: Atem Transfer. Links: Sorbens Rohr (1) an einem Ende des Beutels mit kleinen und großen Durchmesser Schlauch und am anderen Ende an der Pumpe befestigt. Rechts: Hinweis gerillte Ende auf dem Sorbens Rohr; gerillte Ende sollte in Richtung der Auffangbeutel zeigen. Bitte klicken Sie hier, um diese Datei herunterladen.
Ergänzende Abbildung 5: Umgebungsluft Sammlung. Links: Pumpe mit zwei Anschlüssen: Einlass und Auslass. Die Auslassöffnung ist Auffangbeutel beigefügt. Die Einlassöffnung wird Umgebungsluft zu zeichnen und überträgt es auf die Tasche. Rechts: Umgebungsluft Sammelsystem aufgebaut. Bitte klicken Sie hier, um diese Datei herunterladen.
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Discussion
Trotz erheblicher Fortschritte in der Atem-Forschung in den letzten zehn Jahren bleiben standardisierte Verfahren für die Probenahme und Analyse von flüchtigen Stoffen Atem Gas undefiniert10. Einer der Hauptgründe für diesen Mangel an Standardisierung wurde die Vielfalt der Atem Methoden der Datenerhebung, die direkten Einfluss auf die resultierende chemische Vielfalt in jeder gegebenen Ausatmungsluft Probe haben. Atem exhalate enthält ein umfangreiches Angebot an flüchtigen organischen Verbindungen in sehr unterschiedlichen Konzentrationen6. Daher ändert die Erhebungsmethoden ändern nicht nur die Hülle und Fülle, sondern auch die Vielfalt der Substanzen, die möglicherweise in einer Probe vorhanden.
Atem Gasentnahme ist überraschend komplex. Während Themen in das Mundstück eines Sammlers Atem oder in einen gasdichten Behälter vor der Analyse Ausatmen müssen, Atem Probenahme muss berücksichtigen und für eine Reihe von möglichen Variablen. In dieser Arbeit zeigen wir eine spezifische, validierte Protokoll für Atem Gasentnahme bei Kindern. Wir haben bisher erfolgreich dieses Protokoll mit fieberhaften Kinder im Alter von 4 Jahren, in einem Feld-Szenario in einer Umgebung beschränkten Ressourcen (Malawi), Solarthermie in unseren Atem Erhebung und Analyse von Pipelines für Biomarker umgesetzt Entdeckung-9. Anschließend haben wir auch umgesetzt und bewertet unsere Protokolle für die Sammlung von Atemproben von Kindern unter Auswertung in einer modernen Zusatzbezeichnung pädiatrische Klinik in den Vereinigten Staaten. Unsere Ergebnisse deuten darauf hin, dass für die Ermittlung der pädiatrischen Atem Biomarker, die Sammlung von Mischluft kritisch, da es eine echte "Breathprint" von einem bestimmten Individuum bietet. Darüber hinaus ist die gemischte exspiratorischen Atem auch die einfachste Art der Atem, der erzielt werden kann, weil alle Phasen der ausgeatmeten Luft (Mund und Nase) erworbenen3sind.
Im Feld, und vor allem, wenn Themen sind akut krank, es kann schwierig sein, Kontrolle für gemeinsame Confounder wie Ernährung, Körpertemperatur und/oder die Verwendung von Parfüm oder Cremes mit einem bestimmten Thema. Diese Faktoren können eine tiefgreifende Wirkung auf Atem-Umfang und Qualität haben. Aus diesem Grund empfehlen wir Ermittler nicht nur notieren Sie die Zeit der Atem Erfassung und Übermittlung an Sorptionsmittel Röhren, aber beachten Sie auch weitere patientenspezifische Faktoren wie Ernährung (z. B. 24-Stunden Diät Recall), Verwendung von Mundwasser und Gebrauch von Medikamenten, um speziell für die Auswirkungen dieser potentielle Confounder während der Entdeckung von Biomarkern und nachgeschalteten Analysen auswerten.
Verbindungen aus der Umgebungsluft eingeatmet beeinflussen auch die Zusammensetzung der ausgeatmeten Luft, die eine Herausforderung für Atem Biomarker Discovery Bemühungen darstellen können. Analyse und Erfassung der Umgebungsluft deshalb eine kritische Kontrolle, wichtige Erkenntnisse über den Ursprung von der Ausatmungsluft Volatiles nachgeben. Zum Beispiel haben Umgebungsluft flüchtige Profile verwendet worden, um festzustellen, ob ein bestimmter Atem flüchtige bei höheren oder niedrigeren Fülle in Atem, die im Vergleich zur umgebenden Luft11ist. Eine bestimmte Atem Verbindung gilt daher aus im Inneren des Körpers (z. B. endogenen Ursprungs) abgeleitet werden, wenn die Konzentration höher im Atem als in der Luft, während geringere Konzentration in Atem zeigt diese Substanz aus der Umwelt abgeleitet wurde (z. B. exogene Ursprung). Vergleicht man flüchtige Fülle in Atem versus Raumluft dient auch als eine wichtige positive Kontrolle ob Atem Sammlung angemessen ist. Wie in unseren repräsentativen Daten (Abbildung 4) gezeigt, die flüchtige Verbindung Isopren endogenen Ursprungs ist und in Atemproben in Konzentrationen vorhanden sein sollte > 10 Mal der umgebenden Luft6.
Für Entdeckung von Biomarkern müssen flüchtige Profile von Personen mit Bedingungen von Interesse eine aufeinander abgestimmte gesunde Kontrolle Personen verglichen werden, dass Muster identifiziert werden können, mit Hilfe statistische Methoden wie maschinelles lernen und multivariate Analysen-12. Die hier beschriebene Methode der Atem-Sammlung kann auf eine Vielzahl von pathologischen Zuständen angewendet werden; die einzige Voraussetzung ist, dass das Kind mit Atem sampling freiwillig zusammenarbeiten. Da Atemtests nicht-invasiv ist, einfach wiederholt, und die arteriellen Konzentrationen von biologischen Substanzen entspricht, hält es große Verheißung für die Umsetzung im Point-of-Care-Tests für die klinische Anwendung.
Zukünftige Arbeit konzentriert sich auf die Entwicklung neuer Methoden für Atem-Sammlung bei jungen Säuglingen und Kindern (< 4 Jahre alt), die entwicklungsgeschichtlich nicht auf Befehl Ausatmen können.
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Disclosures
Die Autoren haben nichts preisgeben.
Acknowledgments
Wir bedanken uns für die Kinder und Familien von St. Louis Kinderkrankenhaus, die an dieser Studie teilgenommen. Wir anerkennen die einzigartige Bemühungen von Frau Stacy Postma und Frau Janet Sokolich während der Atem-Sammlung. Diese Arbeit wird von den St. Louis Children Hospital Foundation unterstützt.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Breath bag | SKC | 237-03 | These are 3 L bags |
| Cardboard mouthpiece | A-M systems | 161902 | 0.86" OD, 2.00" L |
| Large diameter tubing | Cole Parmer | 95802-11 | Silicone Tubing, 1/4"ID x 5/16"OD, |
| Long-term storage caps | Markes International | C-CF010 | Brass storage cap ¼" & PTFE ferrule, pk 10 |
| Male adapter | Charlotte Pipe | 2109 | Part 1/3 of breath connector (1/2" Universal part No. 436-005) |
| Male adapter (made from Teflon) | In-house built | Part 3/3 of breath connector (1/4" ID x 1/2" MIP). This part was specially machined from rods made from virgin Teflon | |
| Pump | SKC | 220-1000TC-C | Pocket PumpTouch with Charger |
| Small diameter tubing | Supelco | 20533 | Teflon tubing L × O.D. × I.D. 25 ft × 1/4 in. (6.35 mm) × 0.228 in. (5.8 mm) |
| Thermal desorption tubes | Markes International | C2-CAXX-5314 | Tube, inert, TnxTA/Sulficarb, cond/cap, pk 10 |
| Tube capping/uncapping tool | Markes International | C-CPLOK | |
| Two-way ball valve connector | Homewerks Worldwide | VBV-P40-E3B | Part 2/3 of breath connector (1/2") |
References
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