Summary
Controlled Odor Mimic Permeation System er en enkel, feltbærbar, rimelig metode for luktlevering for olfaktorisk testing og opplæring. Den er konstruert av en luktmiddel beholdt på et adsorbent materiale og inneholdt innsiden av en gjennomtrengelig polymerpose som tillater kontrollert frigjøring av luktdampen over tid.
Abstract
Controlled Odor Mimic Permeation System (COMPS) ble utviklet for å gi en praktisk felttestmetode for luktlevering til kontrollerte og reproduserbare priser. COMPS består av en lukt av interesse på et absorberende materiale forseglet inne i en gjennomtrengelig polymerpose. Det gjennomtrengelige laget gir mulighet for en konstant frigjøring av luktstoffet over en gitt tidsperiode. Den gjennomtrengelige posen lagres videre i en sekundær, ugjennomtrengelig pose. Den doble inneslutningsprosedyren muliggjør likevekt av luktstoffet fra den gjennomtrengelige posen, men innenfor det ugjennomtrengelige ytre laget, noe som resulterer i en umiddelbar og reproduserbar kilde til luktdamp ved fjerning fra den ytre emballasjen. COMPS brukes både i olfaktorisk testing for eksperimentelle scenarier og for olfaktorisk deteksjonsopplæring, for eksempel med deteksjonshunder. COMPS kan brukes til å inneholde et bredt spekter av luktstoffer (f.eks. narkotikapulver) og gi en kontrollert frigjøring av de tilknyttede luktstoffene. Lukttilgjengelighet fra COMPS uttrykkes når det gjelder permeasjonshastighet (det vil si frekvensen av luktdampen som frigjøres fra en COMPS per enhetstid) og måles vanligvis ved gravimetriske midler. Permeasjonshastigheten for en gitt masse eller volum av lukt kan justeres etter behov ved å variere posetykkelsen, overflatearealet og/ eller polymertypen. Den tilgjengelige luktkonsentrasjonen fra en COMPS kan også måles ved headspace analyseteknikker som solid fase mikroektraksjon med gasskromatografi / massespektrometri (SPME-GC / MS).
Introduction
Olfaction er en avgjørende, men ofte oversett, sensing mekanisme som brukes av de fleste dyr. For mange er det den viktigste mekanismen for å finne mat, finne en kompis eller føle fare1. Videre utnyttes olfaktoriske evner noen dyr, spesielt hjørnetenner, regelmessig av mennesker for påvisning av smuglervarer (f.eks. narkotika eller eksplosiver), eller andre gjenstander av interesse, for eksempel savnede personer, invasive arter ellersykdommer 2,3. For hundedeteksjonsforskning eller andre olfaction-forskningsemner studerer forskerne ofte prosessen med olfaction og styrkene og begrensningene i olfaktorisk system. Som sådan er det generelt ønskelig å kontrollere utgivelsen av en luktende damp inn i miljøet for å reprodusere kjente mengder lukt under testing. Unnlatelse av å ta hensyn til variasjoner i lukt tilgjengelighet på grunn av faktorer som damptrykk eller miljøeffekter kompliserer ofte datatolkning og anvendelighet4. Det er på samme måte ønskelig å gi en etablert mengde lukt under treningsscenarier for deteksjon hjørnetenner. For eksempel har studier av Hallowell et al.5 og av Papet6 indikert viktigheten av luktintensitet i luktoppfatning, og at endring av intensiteten av en lukt kan påvirke hvordan det oppfattes alene eller i en blanding.
I laboratorieinnstillinger kan bruk av analytisk utstyr som permeasjonsrør med kontrollerbare ovner, dampgeneratorer eller olfaktorometre brukes til å kontrollere luktlevering. Denne typen utstyr er imidlertid upraktisk for bruk under felttesting og treningsscenarier4. Controlled Odor Mimic Permeation System (COMPS) ble utviklet som en enkel, rimelig og disponibel metode for kontrollert luktlevering som ikke krever ekstern kraft. Derfor kan de enkelt innlemmes i en rekke forskjellige test- og treningsscenarier7. COMPS-enheter består ganske enkelt av en lukt av interesse på et absorberende materiale forseglet inne i en gjennomtrengelig polymerpose, lagret i et sekundært inneslutningssystem. Utnyttelsen av COMPS reduserer variasjonen mellom tester og forbedrer konsistensen under treningsøvelser8.
Luktlevering eller tilgjengelighet fra COMPS måles i form av permeasjonshastighet, som bestemmes av gravimetrisk analyse når det gjelder masse damp utgitt over tid. Permeasjonshastigheter kan kontrolleres av en rekke faktorer, inkludert tykkelsen på polymerposen, det tilgjengelige overflatearealet, typen absorberende materiale (substrat) som brukes, og mengden lukt. Permeasjonshastigheten er konstant i en gitt tidsperiode (timer eller dager) avhengig av lukten som brukes. Dette gir minimal variasjon i luktlevering under testing eller trening. Under lagring kommer COMPS til likevekt i den ugjennomtrengelige ytre beholderen, noe som resulterer i en umiddelbar kilde til luktdamp med en kjent permeasjonshastighet.
COMPS ble opprinnelig designet for å inneholde luktstoffer forbundet med eksplosive materialer og brukes som lukt etterligner7. Som definert av Macias et al., simulerer en lukt et materiale av interesse, for eksempel en eksplosiv, ved å gi de dominerende flyktige forbindelsene, eller luktstoffer, som finnes i headspace av det materialet uten tilstedeværelse av modermaterialetselv 8. For å skape en lukt etterligne, må de aktive luktene i foreldrematerialet bestemmes. En aktiv lukt, i dette scenariet, er beskrevet som en flyktig forbindelse som en trent eksplosiv-deteksjon hjørnetann oppdager, tro at det er en faktisk eksplosivt materiale til stede. Etter å ha identifisert dominerende flyktige forbindelser i headspace av flere eksplosive materialer, COMPS var forberedt på å frigjøre disse individuelle odorants i en kontrollert hastighet for varigheten av hunden olfactory deteksjon felt forsøk og bestemme den aktive luktstoff forbundet med flere eksplosive materialer. COMPS ble vellykket brukt til dette formålet7,9 og har siden blitt brukt som lukt etterligner for videre eksplosiv deteksjon trening.
Macias et al. benyttet COMPS som inneholder piperonal, et rent kjemisk fast stoff ved romtemperatur som i dampfasen har vist seg å være det aktive luktstoffet for MDMA (3,4-metylendioksymethamphetamine), det psykoaktive stoffet kjent som ecstasy. Forskerne brukte varierende tykkelser og overflateområder med polyetylenposer med lav tetthet for å justere permeasjonshastigheten av piperonal damp. Denne serien av COMPS ble deretter brukt til å anslå piperonal deteksjon terskel for trente narkotika-deteksjon hjørnetenner8. Omvendt, i en egen studie, comps pose tykkelser ble justert for å minimere avviket av permeasjon priser mellom hver forbindelse i en homolog serie selv om de hadde drastisk varierende damptrykk. Hvis en enkelt pose tykkelse hadde blitt brukt i denne studien, disse forbindelsene med høyere damptrykk ville ha gitt mye høyere permeasjon priser. Ved å øke posetykkelsen for de høyere volatilitetsforbindelsene, ble permeasjonsraten justert slik at de var like for alle forbindelser4. Begge studiene viser verktøyet og tilpasningsevnen til COMPS for å kontrollere damputløsning. Lignende studier optimalisere polymer bag tykkelse samt absorberende materiale har blitt utført i etableringen av lukt etterligner for syntetiske cathinones (det vil, badesalter)10, andre narkotika (inkludert heroin og marihuana11),og menneskelig lukt forbindelser12,13. I et siste eksempel undersøkte Simon et al. de aktive luktstoffene forbundet med en invasiv soppart14. Hele biter av infisert trebark, i stedet for de ekstraherte luktstoffene, ble plassert direkte i polymerposen for å kontrollere frigjøring under hunde-olfactiontesting14. COMPS kan brukes for en rekke scenarier, og protokollene som diskuteres her ble valgt for å demonstrere mangfoldet av dette verktøyet.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
1. Montering av COMPS (figur 1)
- For ryddig (flytende) forbindelse på et substrat (figur 1A)
- For å impregnere underlaget med lukt, bruk en kalibrert pipette for å legge til 5 μL pent sammensatt til en 2 x 2 tommers bomull gasbindpute eller annet substrat av valget (se Materialse tabell).
- Brett gasbindputen i to og legg denne (eller et alternativt substratmateriale) i en 2 x 3 tommers polyetylengjennomtrengelig pose med lav tetthet. De foreslåtte posetykkelsene er mellom 1 MIL, for den raskeste permeasjonshastigheten, til 8 MIL, for en langsommere permeasjonshastighet.
MERK: Variasjoner i absorberende materialer, gjennomtrengelig posestørrelse, polymerkjemi og tykkelse kan brukes, men disse endringene påvirker permeasjonshastigheten til luktstoffene (se videre diskusjon i resultatseksjonen). - Forsegle polymerposen umiddelbart lukket med en varmeforsegling, og eliminerer så mye luft fra innsiden av posene som mulig.
- Oppbevar posen i en, ikke-omseende pose, eller hvis den brukes umiddelbart, plasser den i en ren veiebåt i en røykhette (figur 1B).
- For fast materiale, ingen substrat nødvendig (Figur 1C)
- Vei den ønskede mengden fast materiale, som kan være en ren forbindelse eller faktisk målmateriale, og legg i en 2 x 3 tommers polyetylen (LDPE) gjennomtrengelig pose med lav tetthet. Igjen varierer den foreslåtte posetykkelsen fra 1 MIL til 8 MIL.
- Varm umiddelbart polymerposen lukket, eliminerer så mye luft fra innsiden av posen som mulig, og lagre eller sett til side i en veiebåt.
2. Gravimetrisk analyse for å bestemme COMPS-permeasjonshastighet
MERK: En konstant omgivelsestemperatur er viktig for nøyaktige og reproduserbare målinger, både gravimetriske og hodeplagede. En konstant temperatur må opprettholdes under all testing. Det anbefales å utføre alle analytiske målinger ved ønsket temperatur under testing.
- For å bestemme permeasjonshastigheten til luktstoffene gjennom den gjennomtrengelige posen, legg en nyopprettet COMPS i en veiebåt inne i en røykhette.
- Plasser en ren, separat veiebåt på en analytisk balanse, og null balansen.
- Fjern COMPS fra røykhetten og plasser på balansen. Ta opp massen og gå straks tilbake til røykhetten.
- Fortsett å registrere massen av COMPS over vanlige tidsintervaller til massen av COMPS ikke lenger endres (±5%). På dette punktet lukten fra COMPS er utarmet.
- Som en negativ kontroll, opprett en tom COMPS bestående av bare substratmaterialet uten luktstoffer forseglet i den gjennomtrengelige posen. Behandle denne negative kontrollen på samme måte som COMPS med lukt for å sikre minimale svingninger i masse over tid.
- Beregn permeasjonshastigheten fra COMPS.
- Plott massen av COMPS versus tid på en X-Y-tomt i passende statistisk analyseprogramvare.
- Tilpass en lineær trendlinje til bare den lineære delen av diagrammet og vis en formel i et diagram. Trendlinjen bør IKKE settes til å inkludere opprinnelsen. Hellingen av linjen (det vil at m i y = m+ b) er permeasjonshastigheten i masse per enhetstid.
3. Headspace analyse av solid fase mikroektraksjon med gasskromatografi / massespektrometri (SPME-GC / MS) (valgfritt)
- Forbered en ny COMPS som følger instruksjonene ovenfor og la den likevekte i en åpen veiebåt inne i en røykhette i 30 min.
- Fjern COMPS fra veiebåten, legg den i en 1 halvliter epoksyforet metallprøvebeholder uten lokk, og legg den i en 1 gallon epoxyforet metallbeholder. Beholderne skal oppbevares i en røykhette i løpet av eksperimentet.
- La det være minst 30 min til likevekt i beholderen før prøvetaking.
- For prøvetaking etter likevekt, legg et lokk med et tidligere boret 1 cm hull på toppen av den ytre beholderen. Sett inn en passende SPME-fiber gjennom hullet på lokket for å trekke ut analytten av interesse. Når SPME fiber ikke brukes, dekke hullet med parafin film eller lignende. Ekstraksjonstid og fiberbelegg vil være avhengig av type og mengde analytisk damp tilstede, samt størrelsen på prøvetakingsbeholderen ogmiljøforholdene 15.
- Fjern SPME-fiberen etter den tildelte ekstraksjonstiden og plasser i det oppvarmede innløpet til en GC/MS for termisk desorpsjon og analyse.
- Kjør GC/MS-metoden som passer for forbindelsen som brukes i COMPS16.
- For kvantisering sammenligner du det resulterende toppområdet med en ekstern kalibreringskurve16 og/eller intern standard17 som passer for metoden og eksperimentell design.
MERK: 1) I dette eksemplet ble epoksyforet metallprøvebeholdere brukt, men andre typer beholdere ville også være egnet. For å direkte sammenligne lukttilgjengeligheten med felt olfaktoriske evalueringer, ville det være best å bruke samme beholder, rengjort mellom hver test, for begge eksperimenter; 2) For reproduserbare resultater bør alle aspekter ved prøvetakingsprosedyren opprettholdes i alle replikere eksperimenter, inkludert men ikke begrenset til likevektstid, SPME-ekstraksjonstid, beholdertype og -størrelse og miljøforhold (f.eks. temperatur og fuktighet).
4. COMPS-lagring
- Plasser én enkelt COMPS i en metallisert barrierepose (3,5 x 4,5 tommer) og varmeforseglingen for å lukke, og fjern så mye luft som mulig fra posen før tetning (figur 1B).
- Oppbevares i kjølige omgivelses- eller kjøleforhold, men ikke under eller i nærheten av frysing for å unngå kondensdannelse når COMPS tiner.
- Hvis du tester flere luktstoffer eller luktfrie leveringsrater i et enkelt eksperiment, anbefales sekundær inneslutning for å eliminere mulig krysskontaminering under transport og lagring.
- Plasser replikere flere barriereposer som hver inneholder individuelle COMPS av samme analyse og permeasjonshastighet i en ytre, større metallisert pose eller glassburk for lagring og transport.
5. Felt olfaktorisk testing
MERK: Olfaktorisk testing kan utføres på mange forskjellige måter avhengig av dyret som testes, målet med eksperimentet og miljøforholdene. Protokollen nedenfor beskriver en slik måte testing på. All dyretesting bør først gjennomgås og godkjennes av en institusjonell dyrepleie- og brukskomité (IACUC).
- Først oppretter du tomme eller negative kontroll COMPS som beskrevet ovenfor. Gjør nok slik at hver beholder i testscenariet vil inneholde ekstra COMPS (2–3 avhengig av antall dyr som er involvert i eksperimentet). Pakke alle tomme COMPS sammen i sekundær oppdemning (det vil vil at en større metallisert pose eller glassburk med tetningslokk).
- Opprett nye COMPS etter behov for den tiltenkte felttestprotokollen. Eliminer alle mulige forurensningskilder mellom COMPS og den metalliserte posen. Dette kan oppnås ved regelmessig endring av hansker og rengjøring av laboratoriets arbeidsflate.
- Oppbevar COMPS i minst 1 dag før bruk for å tillate likevekt. Lagre repliker i samme sekundære beholder. Ulike COMPS bør imidlertid være i separate sekundære beholdere.
- Hvis du vil sette opp en grunnleggende hunde-olfaktorisk test, legger du ut flere linjer med minst fem identiske beholdere (f.eks. metallbokser, bokser), med antall linjer avhengig av antall variabler som testes.
- Definer prøveversjonen slik at hver linje inneholder én beholder med mål-COMPS og fire med tomme COMPS. Positive kontrolllinjer, utarbeidet på samme måte, men med en kjent mållukt, kan brukes som passer for eksperimentet, treningen eller testscenariet. En ekstra negativ kontroll eller tom linje skal inneholde fem tomme COMPS og ingen mål. Bestill denne negative kontrolllinjen, positiv kontrolllinje (hvis du bruker) og testlinjer tilfeldig, og endre rekkefølgen ved hjelp av en tilfeldig tallgenerator for hver hund olfaktorisk test som praktisk for testscenariet.
- Inkluder en distraktor lukt / materiale per linje også.
- Randomiser rekkefølgen og plasseringen av målet og distraktor odorants i hver linje for hver hund blir testet ved hjelp av en tilfeldig tallgenerator.
- Definer prøveversjonen slik at hver linje inneholder én beholder med mål-COMPS og fire med tomme COMPS. Positive kontrolllinjer, utarbeidet på samme måte, men med en kjent mållukt, kan brukes som passer for eksperimentet, treningen eller testscenariet. En ekstra negativ kontroll eller tom linje skal inneholde fem tomme COMPS og ingen mål. Bestill denne negative kontrolllinjen, positiv kontrolllinje (hvis du bruker) og testlinjer tilfeldig, og endre rekkefølgen ved hjelp av en tilfeldig tallgenerator for hver hund olfaktorisk test som praktisk for testscenariet.
- For å klargjøre beholderne, fjern COMPS fra sekundære og ytre beholdere, og plasser bare den gjennomtrengelige posen i prøvebeholderen.
- La COMPS likevekt i beholderen i minst 30 min før testing.
- Gjenta trinnene for hver COMPS som brukes i testen, starter med blanks, etterfulgt av positive kontroller (hvis du bruker), og deretter teste luktstoffer, bytte hansker hver gang.
MERK: Detaljerte eksempler på hundetestscenarier finnes i Simon et al.4 eller Macias et al.8.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
Hovedmålet med å bruke COMPS i olfaktorisk testing/trening er å kontrollere utgivelsen av de valgte luktstoffene og levere en kontrollert mengde lukt i løpet av testen eller treningsøkten. Luktfrigjøring måles ved gravimetrisk analyse når det gjelder massetap per enhetstid. Figur 2 gir et eksempel på gravimetriske resultater fra permeasjon av tre identiske COMPS tilberedt fra 5 μL pentanosyre på bomullsgasbind gjennom en 3 MIL LDPE-pose. En regresjonslinje ble lagt til i grafen, og skråningen av linjen representerer permeasjonshastigheten på 37 μg/min for dette settet med COMPS.
Det er ofte ønskelig å kunne justere mengden lukt som frigjøres for en gitt test. Dette kan gjøres på flere måter, inkludert justering av mengden materiale i posen, overflatearealet til det gjennomtrengelige posematerialet eller posetykkelsen. Figur 3 viser hvordan alle tre av disse faktorene ble brukt til å kontrollere frigjøringen av piperonal. Figur 3A indikerer et logaritmisk forhold mellom massen i piperonal i den gjennomtrengelige posen (3 x 3 tommer, 2 MIL LDPE), hvor permeasjonshastigheten økte raskt ved de nedre massene, deretter bremset etter 500 mg på grunn av fysisk begrensning i mengden lukt som kunne frigjøres fra den gitte posen om gangen. Dataene i figur 3B viser en lineær sammenheng mellom permeasjonshastighet og overflateareal av den gjennomtrengelige posen for 2 g piperonal i en 2 MIL LDPE-pose. Til slutt, permeasjon hastighet redusert lineært med økt pose tykkelse (2 g piperonal i en 3 x 3 tommers pose), som vist i figur 3C, fordi tykkere posen begrenser og bremser utslipp.
I et annet eksempel på nytten av å kontrollere permeasjonshastigheter, brukte Simon et al.4 posetykkelse for å standardisere permeasjonshastigheter for forbindelser med varierende damptrykk for å presentere hjørnetenner med lignende lukttilgjengelighet for hver analyte under felttesting. Et volum på 5 μLs av hver pen analyte ble pipetted på separate bomull gasbind pads og plassert i 2 x 3 tommers LDPE permeable poser. Permeasjonsraten ble målt ved gravimetrisk analyse. Figur 4 viser variasjonen i damptrykk (figur 4A) på tvers av gruppene av analytter (RSD = 138 %) sammenlignet med variasjonen i permeasjonshastigheten etter justering av posetykkelsen (figur 4B) for å kontrollere hastigheten og gjøre dem så like som mulig (RSD = 31,8%). Videre, justere posen tykkelsen tillatt permeasjon priser å variere etter tre størrelsesordener (Tabell 1).
Headspace målinger kan brukes til å bedre måle mengden lukt tilgjengelig under en gitt testing eller trening scenario. Macias18 målte mengden piperonal i headspace av tre COMPS med permeasjonshastigheter på 1000, 100 og 10 ng / min (figur 5). COMPS ble plassert i en 1 quart prøvetaking kan, og headspace ble ekstrahert i 30 min ved hjelp av SPME. Den resulterende kromatografien i figur 5 viser at de piperonale toppområdene øker med økende permeasjonshastighet18.
Macias brukte deretter disse tre settene med piperonale COMPS i hundeforsøk. Trente narkotikadeteksjonshunder ble testet på 0 (blank), 10, 100 og 1000 ng / s piperonal COMPS i et duftbur (tabell 2). Resultatene viste at etter hvert som gjennomgraderingsraten, og dermed lukttilgjengeligheten, økte antall hjørnetenner som varslet om riktig COMPS økte18.
Figur 1: Eksempler på COMPS. (A)En COMPS konstruert av en bomull gasbind pad i gjennomtrengelig polymer pose. Gjengitt fra Simon et al.4 (B) En COMPS satt inn i en ytre ugjennomtrengelig pose. (C) En COMPS som inneholder infisert tre som luktkilde i en polymerpose. Figur B og C ble gjengitt med tillatelse fra Simon et al.19. Vennligst klikk her for å se en større versjon av denne figuren.
Figur 2: Eksempelmåling av permeasjonshastighet ved gravimetrisk analyse. Massetapet av analytten (det vil vil vil at pentanosyre) på gasbind gjennom en 3 MIL LDPE-pose målt over tid. A, Bog C angir replikeringer av samme materiale, mens "Gjennomsnitt" er den gjennomsnittlige verdien av de tre på hvert tidspunkt. Den gitte ligningen beskriver den lineære tilpasningen til gjennomsnittsdataene. Vennligst klikk her for å se en større versjon av denne figuren.
Figur 3: Eksempler på faktorer som justerer permeasjonshastigheten. Grafer av piperonal spredning indikerer eksperimentelt målte permeasjonshastigheter ved endring (A) massen av piperonal (3 x 3 tommer, 2 MIL LDPE-pose), (B) overflatearealet på den gjennomtrengelige posen (2 g piperonal, 2 MIL LDPE) og (C) posetykkelsen (2 g piperonal, 3 x 3 tommers pose). Alle feilfelt representerer ett standardavvik for gjennomsnittet (noen stolper er innenfor størrelsen på markøren). Disse tallene har blitt gjengitt med tillatelse fra Macias et al.18. Vennligst klikk her for å se en større versjon av denne figuren.
Figur 4: Sammenligning av damptrykkvariasjon på tvers av en gruppe forbindelser versus variasjon i permeasjonshastigheten. (A)Damptrykk for et utvalg av 12 forbindelser (RSD = 138%) sammenlignet med (B) permeasjonshastigheter for de samme forbindelsene med utvalgte COMPS-tykkelser (RSD = 31,8%). Tall i parentes representerer LDPE bag tykkelse i MIL. Disse tallene er gjengitt med tillatelse fra Simon et al.4. Vennligst klikk her for å se en større versjon av denne figuren.
Figur 5: Headspace analyse av piperonal COMPS ved tre permeasjonshastigheter. Overlagte kromatrammer av headspace komponentene i piperonal COMPS justert til permeasjon priser på 1000, 100, og 10 ng / s. Gjengitt med tillatelse fra Macias et al.18. Vennligst klikk her for å se en større versjon av denne figuren.
| Bag tykkelse | Permeasjonshastighet (mg/min) | R-kvadrert |
| 1 MIL (ANDRE PERSONER) | 0.108 | 0.974 |
| 4 MIL (andre personer) | 0.042 | 0.991 |
| 8 MIL | 0.00499 | 0.99 |
| 4 MIL i metallpose m / 1 / 8 " hull | 0.000179 | 0.972 |
Tabell 1: Permeasjonshastighet kontra posetykkelse. Permeasjonshastighet av metylbenzoat på bomullsgasbind i COMPS med varierende posetykkelser. Merk at den laveste permeasjonshastigheten ble oppnådd ved å plassere en 4 MIL COMPS inne i en metallisert pose med en 1/8 i hull. R2-verdien angir linjens passform til den gravometriske tomten.
| Piperonal COMPS permeasjon sats | Antall varsler | % varsel |
| 0 ng/s (tom) | 0 | 0% |
| 10 ng/s | 4 | 25% |
| 100 ng/s | 7 | 44% |
| 1000 ng/s | 12 | 75% |
Tabell 2: Eksempel på resultater fra hundefelt. Canine svar på piperonal COMPS med permeasjon priser fra 0-1000 ng / s. Gjengitt med tillatelse fra Macias et al.18.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
Controlled Odor Mimic Permeation Systems (COMPS) er lett laget ved å forsegle en lukt av interesse i en gjennomtrengelig pose. Dette kan gjøres ved å pipettere en pen flytende forbindelse på et absorberende materiale og deretter plassere absorberende materiale i posen; ved å plassere en ren, solid forbindelse direkte inn iposen 4, som ble gjort i tilfelle av piperonal8; eller ved å plassere målmaterialet som inneholder flere eller ukjente luktstoffer i en gjennomtrengelig pose, som ble gjort med soppinfisert tre14. Den gjennomtrengelige posen styrer frigjøringen av luktstoffet slik at en kjent og reproduserbar mengde kan leveres over en gitt treningsperiode eller testperiode. Permeasjonshastighet måles vanligvis ved gravimetrisk analyse, plotting av massetap over tid, og kan justeres ved å endre en rekke parametere, inkludert absorberende materiale, masse / volum av luktstoff eller parametere av permeasjonsposen (det vil si tykkelse, overflateareal eller polymertype). COMPS lagres i en ytre konvolutt som ikke kanpermes, noe som gjør at COMPS kan likevekte før bruk, og dermed gi en kjent mengde lukt umiddelbart ved bruk.
Jo større permeasjonshastigheten til en COMPS, jo større konsentrasjon av lukt som er tilgjengelig under et trenings- eller testscenario. For å kvante eller sammenligne luktkonsentrasjonen fra en COMPS, bør headspace analyse av COMPS i test-/treningsbeholderen fullføres. Dette gjøres oftest ved å trekke ut lukten ved hjelp av SPME med analyse av GC / MS. For mengde- eller sammenligningsformål anbefales det å bruke en intern standard og/eller en ekstern kalibreringskurve.
COMPS fungerer som en rimelig, felt mottagelig enheter for å kontrollere utgivelsen av en lukt for olfactory trening eller testing, for eksempel med hundedetektorer. COMPS kan brukes gjentatte ganger til uttømming, hver gang levere samme luktutslippshastighet, selv om hvor lenge utslippshastigheten er konstant vil endres for hver analyse og bør testes i laboratoriet før bruk. Dette overvinner en allment anerkjent begrensning av å kontrollere luktlevering for feltbruk og fremmer olfaction forskning og deteksjon dyr trening.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
Ingen interessekonflikter å rapportere.
Acknowledgments
Dette arbeidet ble delvis finansiert av Office of Naval Research og National Institute of Justice (2006-DN-BX-K027). Forfatterne ønsker å takke de mange "Furton Group" studentene som har deltatt i dette prosjektet, samt samarbeidspartnere fra U.S. Naval Research Laboratory og Naval Surface Warfare Center (Indian Head EOD Technology Division). Til slutt takker forfatterne Peter Nunez fra U.S. K-9 Academy, Tony Guzman fra Metro-Dade K9 Services og Miami-Dade-områdets hundespisser.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| 16 oz economy jars (70-450 finish) | Fillmore container | A16-08C-Case 12 | |
| 7890A gas chromatograph / 5975 mass selective detector | Agilent | ||
| Analytical balance | Mettler Toledo | 01-911-005 | |
| Ball regualr bands and dome lids | Fillmore container | J30000 | |
| Cotton gauze (2" x 2") | Dukal | ||
| Disposable weighing boats | VWR | 10803-148 | |
| Epoxy-lined sample containers, 1 gallon | TriTech Forensics | CANG-E | |
| Epoxy-lined sample containers, 1 pint | TriTech Forensics | CANPT-E | |
| Low density polyetheylene bag | Uline | S-5373 | |
| Rtx-Volatiles (30 m x 0.32 mmID) column | Restek | 10901 | |
| Silver metalized mylar barrier bag (3.5" x 4.5") | ESP Packaging | 95509993779 | |
| Silver metalized mylar barrier bag (5" x 8.5" x 3") | ESP Packaging | 95509993793 | |
| Solid phase microextration fiber assembly (PDMS/DVB/CAR) | Sigma-Aldrich | 57328-U | |
| Solid phase microextration holder | Sigma-Aldrich | 57330-U | |
| Tabletop Impulse Sealer | Uline | H-190 | Heat sealer |
References
- Buck, L., Axel, R. A novel multigene family may encode odorant receptors: A molecular basis for odor recognition. Cell. 65, 175-187 (1991).
- Furton, K. G., Myers, L. J. Scientific foundation and efficacy of the use of canines as chemical detectors for explosives. Talanta. 54, 487-500 (2001).
- Leitch, O., Anderson, A., Kirkbride, K., Lennard, C. Biological organisms as volatile compound detectors: A review. Forensic Science International. 232, 92-103 (2013).
- Simon, A. G., et al. Method for controlled odor delivery in canine olfactory testing. Chemical Senses. 44 (6), 399-408 (2019).
- Hallowell, L. R., et al. Detection of hidden explosives: New challenges and progress (1998-2009). Forensic Investigation of Explosives. 2nd Ed. , CRC Press. Boca Raton, FL. 53-77 (2012).
- Papet, L. Narcotic and explosive odors: Volatile organic compounds as training aids for olfactory detection. Canine Olfaction Science and Law. , CRC Press. Boca Raton, FL. 265-278 (2016).
- Controlled Odor Mimic Permeation System. US Patent. Furton, K., Harper, R. , 20080295783 (2017).
- Macias, M. S., Guerra-Diaz, P., Almirall, J. R., Furton, K. G. Detection of piperonal emitted from polymer controlled odor mimic permeation systems utilizing canis familiaris and solid phase microextract-ion mobility spectrometry. Forensic Science International. 195, 132-138 (2010).
- Harper, R., Almirall, J., Furton, K. Identification of dominant odor chemicals emanating from explosives for use in developing optimal training aid combinations and mimics for canine detection. Talanta. 67, 313-327 (2005).
- Francis, V. S. The identification of volatile organic compounds from synthetic cathinone derivatives for the development of odor mimic training aids. Florida International University. , Miami, FL. (2017).
- Huertas-Rivera, A. M. Identification of the active odors from illicit substances for the development of optimal canine training aids. Florida International University. , Miami, FL. (2016).
- DeGreeff, L. E., Furton, K. G. Collection and identification of human remains volatiles by non-contact, dynamic airflow sampling and SPME-GC/MS using various sorbent materials. Analytical and Bioanalytical Chemistry. 401, 1295-1307 (2011).
- DeGreeff, L. E., Curran, A. M., Furton, K. G. Evaluation of selected sorbent materials for the collection of volatile organic compounds related to human scent using non-contact sampling mode. Forensic Science International. 209 (1-3), 133-142 (2011).
- Simon, A. G., Mills, D. K., Furton, K. G. Chemical and canine analysis as complimentary techniques for the identification of active odors of the invasive fungs, Raffaelea lauicola. Talanta. 168, 320-328 (2017).
- Penton, Z. Method development with solid phase microextraction. Solid Phase Microextraction: A Practical Guide. , Marcel Dekker, Inc. New York, NY. 27-58 (1999).
- Robards, K., Haddad, P. R., Jackson, P. E. Principles and Practice of Modern Chromatographic Methods. , Elsevier Ltd. San Diego, CA. (2004).
- MacCrehan, W., Moore, S., Schantz, M. Evaluating headspace component vapor-time profiles by solid-phase microextraction with external sampling of an internal standard. Analytical Chemistry. 83, 8560-8565 (2011).
- Macias, M. S. The Development of an Optimized System of Narcotic and Explosive Contraband Mimics for Calibration and Training of Biological Detectors. , Florida International Unversity. Miami, FL. Dissertation (2009).
- Simon, A. G. The Detection of an Invasive Pathogen through Chemical and Biological Means for the Protection of Commercial Crops. , Florida International Unversity. Miami, FL. Dissertation (2017).
