Summary
Kontrollü Koku Mimik Permeasyon Sistemi koku testi ve eğitimi için koku teslim basit, alan taşınabilir, düşük maliyetli bir yöntemdir. Bir adsorbent malzeme üzerinde tutulan bir odorant inşa edilmiş ve zaman içinde odorant buharı kontrollü serbest bırakılması sağlayan geçirimli polimer çanta içinde yer almaktadır.
Abstract
Kontrollü Koku Mimik Permeasyon Sistemi (COMPS), kontrollü ve tekrarlanabilir oranlarda koku iletiminde uygun bir alan test yöntemi sağlamak üzere geliştirilmiştir. COMPS geçirkar bir polimer torba içinde mühürlü bir emici malzeme ilgi bir odorant oluşur. Geçirilebilir tabaka, kokuantın belirli bir süre boyunca sürekli olarak serbest bırakılmasını sağlar. Geçirimsiz çanta daha ikincil, geçirimsiz bir çanta saklanır. Çift çevreleme prosedürü geçirimlenebilir torbadan ancak geçirimsiz dış tabaka içinde koku nun dengelenmesine olanak sağlar ve dış ambalajdan çıkarıldıktan sonra anında ve tekrarlanabilir bir koku buharı kaynağı na yol açarak. COMPS hem deneysel senaryolar için koku testinde hem de algılama kaninleri gibi koku algılama eğitiminde kullanılır. COMPS, çok çeşitli koku maddeleri (örn. narkotik tozları) içermek ve ilgili kokuantlarının kontrollü bir şekilde serbest bırakılmasını sağlamak için kullanılabilir. COMPS'den koku kullanılabilirliği permeasyon oranı (yani birim zaman başına comps'den salınan koku buharının oranı) olarak ifade edilir ve genellikle gravimetrik yollarla ölçülür. Belirli bir kitle veya koku tonu için geçirici madde, torba kalınlığı, yüzey alanı ve/veya polimer tipi değiştirilerek gerektiği gibi ayarlanabilir. COMPS'den elde edilen mevcut koku konsantrasyonu, gaz kromatografisi/kütle spektrometresi (SPME-GC/MS) ile katı faz mikroekstraksiyonu gibi kafa boşluğu analiz teknikleri ile de ölçülebilir.
Introduction
Olfaction çoğu hayvan tarafından kullanılan önemli, henüz genellikle gözden kaçan, algılama mekanizmasıdır. Birçokları için yiyecek bulmak için ana mekanizma, bir eş bulma, ya da tehlikealgılama 1. Ayrıca, koku alma yetenekleri bazı hayvanlar, en önemlisi köpekler, düzenli olarak kaçak (örneğin, narkotik veya patlayıcı) veya ilgi diğer nesnelerin tespiti için insanlar tarafından istismar edilir, kayıp kişiler gibi, istilacı türler, ya da hastalıklar2,3. Can tespiti araştırma veya diğer koku araştırma konuları için, araştırmacılar genellikle koku alma süreci ve koku alma sisteminin güçlü ve sınırlamaları çalışma. Bu nedenle, genellikle tekrartekrar test sırasında bilinen miktarda koku sunmak için çevreye bir koku buharı serbest kontrol etmek için arzu edilir. Buhar basıncı veya çevresel etkiler gibi faktörler nedeniyle koku kullanılabilirliğindeki değişimlerin hesaba katılamaması genellikle veri yorumlanmasını ve uygulanabilirliği zorlaştırır4. Benzer şekilde tespit edilen canların tespiti için eğitim senaryoları sırasında yerleşik miktarda koku sağlamak da arzu edilir. Örneğin, Hallowell ve ark.5 ve Papet6 tarafından yapılan çalışmalar koku algısında koku yoğunluğunun önemini ve bir kokunun yoğunluğunu değiştirmenin tek başına veya bir karışımda nasıl algılandığı yla ilgili olduğunu göstermiştir.
Laboratuvar ortamlarında, koku iletimini kontrol etmek için kontrol edilebilir fırınlara sahip permeasyon tüpleri, buhar jeneratörleri veya olfactometreler gibi analitik ekipmanların kullanımı kullanılabilir. Ancak, bu tür ekipman lar saha testi ve eğitim senaryoları4sırasında kullanım için pratik değildir. Kontrollü Koku Mimik Permeasyon Sistemi (COMPS), harici güç gerektirmeyen kontrollü koku iletimi için basit, düşük maliyetli ve tek kullanımlık bir yöntem olarak geliştirilmiştir. Bu nedenle, kolayca farklı test ve eğitim senaryolarıçeşitlidahil edilebilir 7 . COMPS üniteleri, ikincil bir çevreleme sisteminde saklanan geçirimli polimer torbanın içine kapatılmış emici bir malzemeye ilgi uyandıran bir kokudan oluşur. COMPS kullanımı testler arasındaki değişkenliği azaltır ve eğitim egzersizleri sırasında tutarlılığı artırır8.
COMPS'den koku iletimi veya kullanılabilirliği, zaman içinde salınan buhar kütlesi açısından gravimetrik analizle belirlendiği gibi, permeasyon hızı açısından ölçülür. Permeasyon oranları polimer torbanın kalınlığı, mevcut yüzey alanı, kullanılan emici malzemenin (substrat) türü ve koku talimi miktarı gibi bir dizi faktör tarafından kontrol edilebilir. Permeasyon oranı, kullanılan kokuya bağlı olarak belirli bir süre (saat veya gün) sabittir. Bu test veya eğitim sırasında koku teslim minimum değişkenlik sağlar. Depolama sırasında COMPS, geçirimsiz dış kap içinde dengeye gelir ve bu da bilinen bir geçirim hızında anında koku buharı kaynağı na neden olur.
COMPS başlangıçta patlayıcı maddeler ile ilişkili koku maddeleri içeren ve koku taklit7olarak kullanılmak üzere tasarlanmıştır. Macias ve ark. tarafından tanımlandığı gibi, bir koku taklit bir patlayıcı gibi ilgi bir malzeme taklit, baskın uçucu bileşikler sağlayarak, ya da koku, ana malzemenin kendisi varlığı olmadan bu malzemenin headspace bulunan8. Bir koku mimik oluşturmak için, ana malzemenin aktif kokumaddeleri belirlenmelidir. Aktif bir odorant, bu senaryoda, eğitimli bir patlayıcı tespit kan tespit uçucu bir bileşik olarak tanımlanır, gerçek bir patlayıcı madde mevcut olduğuna inanarak. Birkaç patlayıcı malzemenin kafa boşluğunda baskın uçucu bileşikler tespit ettikten sonra COMPS, bu ayrı kokuları kankokusu tespit saha denemeleri süresince kontrollü bir hızda serbest bırakmak ve çeşitli patlayıcı malzemelerle ilişkili aktif kokuyu belirlemek üzere hazırlanmıştır. COMPS başarıyla bu amaçla kullanılmıştır7,9 ve o zamandan beri daha fazla patlayıcı algılama eğitimi için koku mimikolarak kullanılmıştır.
Macias ve ark. piperonal içeren COMPS kullanılan, oda sıcaklığında saf bir kimyasal katı, buhar fazında, MDMA için aktif odorant olduğu gösterilmiştir (3,4-methylenedioxymeveamphetamine), ecstasy olarak bilinen psikoaktif ilaç. Araştırmacılar piperonal buhar permeasyon oranını ayarlamak için düşük yoğunluklu polietilen torbaların değişen kalınlıklarda ve yüzey alanları kullanılır. COMPS Bu dizi daha sonra eğitimli narkotik-algılama canines için piperonal algılama eşiği tahmin etmek için kullanılmıştır8. Tersine, ayrı bir çalışmada, COMPS çanta kalınlıkları, homolog serideki her bileşik arasındaki geçirgenlik oranlarının sapmasını en aza indirecek şekilde ayarlanmış, ancak büyük ölçüde değişen buhar basınçlarına sahip olmuşlardı. Bu çalışmada tek bir torba kalınlığı kullanılmış olsaydı, daha yüksek buhar basıncına sahip bileşikler çok daha yüksek permeasyon oranları veremişolurdu. Yüksek volatilite bileşikleri için torba kalınlığı artırılarak, permeasyon oranları tüm bileşikler için benzer şekilde ayarlandı4. Her iki çalışma da COMPS'nin buhar salınımını kontrol etmek için kullanılabilirliğini ve uyarlanabilirliğini göstermektedir. Benzer çalışmalar polimer torba kalınlığı yanı sıra emici malzeme optimize sentetik kakinonlar için koku taklitleri oluşturulmasında yapılmıştır (yani, banyo tuzları)10, diğer narkotikler (eroin ve marihuana dahil11),ve insan koku bileşikleri12,13. Son bir örnekte, Simon ve ark. bir invaziv mantar türü14ile ilişkili aktif kokular araştırıldı. Enfekte ağaç kabuğu tüm parçaları, çıkarılan kokular yerine, doğrudan polimer torba içine kan olfaction test14sırasında serbest kontrol etmek için yerleştirildi. COMPS çeşitli senaryolar için kullanılabilir ve burada tartışılan protokoller bu aracın çeşitliliğini göstermek için seçilmiştir.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
1. COMPS Montajı (Şekil 1)
- Bir substrat üzerindeki düzgün (sıvı) bileşik için (Şekil 1A)
- Substratı koku ile emprenye etmek için, 2 x 2 inç pamuk gazlı bez pede veya tercih edilen diğer substratlara 5 ll düzgün bileşik eklemek için kalibre edilmiş bir pipet kullanın (Bkz. Malzeme Tablosu).
- Yarım gazlı bez ped katlayın ve 2 x 3 inç düşük yoğunluklu polietilen geçirgen çanta içine bu (veya alternatif bir substrat malzeme) yerleştirin. Önerilen torba kalınlıkları arasında 1 MIL, en hızlı permeasyon oranı için, 8 MIL, daha yavaş bir permeasyon oranı için.
NOT: Emici malzemeler, geçirbilebilir torba boyutu, polimer kimyası ve kalınlıktaki değişimler kullanılabilir, ancak bu değişiklikler kokuların geçirilme oranını etkiler (Sonuçlar Bölümü'ndeki daha fazla tartışmaya bakın). - Hemen mümkün olduğunca çanta içinde hava ortadan kaldırarak, bir ısı mühürleyici ile kapalı polimer çanta mühür.
- Çantayı dışa uygun olmayan bir çantada saklayın veya hemen kullanılacaksa, temiz bir tartı teknesine duman kaputuna yerleştirin(Şekil 1B).
- Katı madde için substrat gerekmez (Şekil 1C)
- Saf bir bileşik veya gerçek hedef malzeme olabilir katı malzeme, istenilen miktarda tartmak ve 2 x 3 inç düşük yoğunluklu polietilen (LDPE) geçirgen bir torba yerleştirin. Yine, önerilen çanta kalınlığı 1 MIL 8 MIL arasında değişmektedir.
- Polimer torbanın hemen ısıyalıtımı kapatılır, mümkün olduğunca çantanın içinden kadar hava yıkın ve bir tartı teknesinde saklayın veya bir kenara koyun.
2. COMPS permeasyon oranını belirlemek için gravimetrik analiz
NOT: Sabit bir ortam sıcaklığı, hem gravimetrik hem de headspace gibi doğru ve tekrarlanabilir ölçümler için önemlidir. Tüm testler sırasında sabit bir sıcaklık korunmalıdır. Test sırasında tüm analitik ölçümlerin istenilen sıcaklıklarda gerçekleştirilen bir istenmistir.
- Geçirici torba ile kokuların geçirici lerin geçirelasyon oranını belirlemek için, yeni yapılmış bir COMPS'i bir gazlı kaputun içine tartı teknesine yerleştirin.
- Temiz, ayrı bir tartı teknesini analitik bir dengeye yerleştirin ve dengeyi sıfırlayın.
- COMPS'i duman kaputundan çıkarın ve dengeye yerleştirin. Kitlekaydedin ve hemen duman başlığına dönün.
- COMPS'nin kütlesi artık değişmeden (±5%). Bu noktada COMPS gelen koku tükenmiş.
- Negatif kontrol olarak, geçirgen torbaya mühürlü kokular olmadan sadece substrat malzemeden oluşan boş bir COMPS oluşturun. Zaman içinde kütlede en az dalgalanmalar sağlamak için bu negatif kontrolü COMPS ile aynı şekilde tedavi edin.
- COMPS'den geçirbün oranını hesaplayın.
- Uygun istatistiksel analiz yazılımında BIR X-Y çiziminde COMPS'in kütlesini zamana karşı çizin.
- Doğrusal bir eğilim çizgisini grafiğin yalnızca doğrusal kısmına sığdırın ve grafikte bir denklem görüntüleyin. Eğilim çizgisi, kaynağı içerecek şekilde ayarlanmamalıdır. Çizginin eğimi (yani, m in y = m+ b) birim zaman başına kütle deki geçirim hızıdır.
3. Gaz kromatografisi/kütle spektrometresi (SPME-GC/MS) ile katı faz mikroekstraksiyonu ile kafa boşluğu analizi (isteğe bağlı)
- Yukarıdaki talimatları izleyerek taze bir COMPS hazırlayın ve 30 dakika boyunca bir duman kaputunun içinde açık bir tartma teknede dengesağlar.
- CompS tartmak tekne çıkarın, bir kapak olmadan 1 pint epoksi astarlı metal örnek konteyner içine yerleştirin ve 1 galon epoksi kaplı metal konteyner içine koyun. Konteynerler deney süresince duman kaputunda tutulmalıdır.
- Örneklemeden önce kabın içinde en az 30 dk izin verin.
- Dengeden sonra örnekleme için, dış kabın üzerine daha önce delinmiş 1 cm delikli bir kapak yerleştirin. İlgi analitini çıkarmak için kapaktaki delikten uygun bir SPME elyafı yerleştirin. SPME lif kullanılmadığında, parafin film veya benzeri ile delik kapağı. Çıkarma süresi ve elyaf kaplama, mevcut analit buharının türüne ve miktarına, numune alma kabının büyüklüğüne ve çevre koşullarına bağlı olacaktır15.
- Termal desorpsiyon ve analiz için bir GC/MS'nin ısıtmalı girişine ayrılan ekstraksiyon süresi ve yeri sonra SPME lifini çıkarın.
- COMPS16'dakullanılan bileşiğe uygun GC/MS yöntemini çalıştırın.
- Nicellik için, elde edilen tepe alanını, yöntem ve deneysel tasarıma uygun olarak harici kalibrasyon eğrisi16 ve/veya dahili standart17 ile karşılaştırın.
NOT: 1) Bu örnekte epoksi çizgili metal numune kapları kullanılmış, ancak diğer konteyner tipleri de uygun olacaktır. Doğrudan alan koku değerlendirmeleri için koku durumu karşılaştırmak için, her test arasında temizlenmiş aynı konteyner kullanmak en iyisi olacaktır, her iki deney için; 2) Tekrarlanabilir sonuçlar için, örnekleme prosedürünün tüm yönleri, denge süresi, SPME çıkarma süresi, konteyner tipi ve boyutu ve çevre koşulları (yani sıcaklık ve nem) dahil ancak bunlarla sınırlı olmamak üzere tüm çoğaltma deneylerinde muhafaza edilmelidir.
4. COMPS depolama
- Tek bir COMPS'yi metalize bariyer torbasına (3,5 x 4,5 inç) yerleştirin ve ısı sızdırmazlığını kapatmak için, sızdırmazlıktan önce torbadan mümkün olduğunca fazla hava çıkararak(Şekil 1B).
- COMPS çözüldükçe yoğuşma oluşumunu önlemek için soğuk ortam veya soğutuculu koşullarda ancak donma noktasının altında veya yakınında saklayın.
- Tek bir deneyde birden fazla koku veya koku alma oranı test edilirse, taşıma ve depolama sırasında olası çapraz kontaminasyonu ortadan kaldırmak için ikincil çevreleme önerilir.
- Depolama ve taşıma için dış, daha büyük metalize torba veya cam kavanoz aynı analit ve permeasyon oranı ayrı COMPS içeren birden fazla bariyer torbaları her çoğaltmak.
5. Alan koku testi
NOT: Koku testi, test edilen hayvana, deneyin amacına ve çevre koşullarına bağlı olarak birçok farklı şekilde yapılabilir. Aşağıdaki protokol, bu tür bir test biçimini açıklar. Tüm hayvan testleri öncelikle Kurumsal Hayvan Bakım ve Kullanım Komitesi (IACUC) tarafından gözden geçirilmeli ve onaylanmalıdır.
- İlk olarak, yukarıda açıklandığı gibi boş veya negatif denetim COMPS oluşturun. Test senaryosundaki her konteynerin yedek COMPS içermesi için yeterli olun (deneyde yer alan hayvan sayısına bağlı olarak 2-3). Tüm boş COMPS'yi ikincil çevrelemede (yani sızdırmazlık kapaklı daha büyük metalize bir torba veya cam kavanoz) birlikte paketleyin.
- Amaçlanan alan testi protokolü için gerektiği gibi yeni COMPS oluşturun. COMPS ve metalize torba arasındaki olası tüm kontaminasyon kaynaklarını ortadan kaldırın. Bu, eldivenlerin düzenli olarak değiştirilmesi ve laboratuvar çalışma yüzeyinin temizlenmesi ile gerçekleştirilebilir.
- Comps'i, equilibration sağlamak için kullanımdan önce en az 1 gün saklayın. Tüm çoğaltmaları aynı ikincil kapta saklayın. Ancak, farklı COMPS ayrı ikincil kaplarda olmalıdır.
- Temel bir kanin koku alma testi ayarlamak için, test edilen değişken sayısına bağlı olarak en az beş özdeş kaptan (örn. metal kutular, kutular) birden fazla satır düzenler.
- Deneme sürümünü, her satırda hedef COMPS ile bir kapsayıcı ve boş COMPS içeren dört kapsayıcı olacak şekilde ayarlayın. Pozitif kontrol hatları, aynı şekilde hazırlanan ancak bilinen bir hedef kokusu ile, deneme, eğitim veya test senaryosu için uygun olarak kullanılabilir. Ek bir negatif denetim veya boş satır beş boş COMPS ve hiçbir hedef içermelidir. Bu negatif kontrol hattını, pozitif kontrol hattını (kullanıyorsanız) ve test hatlarını rastgele sipariş edin ve test senaryosu için pratik olarak her bir kanin koku testi için rasgele bir sayı üreteci kullanarak sırayı değiştirin.
- Hat başına bir dikkat dağıtıcı odorant/malzeme de ekleyin.
- Rasgele bir sayı üreteci kullanılarak test edilen her bir kanin için hedef ve dikkat dağıtıcı kokuları her satırda sırasını ve konumunu randomize.
- Deneme sürümünü, her satırda hedef COMPS ile bir kapsayıcı ve boş COMPS içeren dört kapsayıcı olacak şekilde ayarlayın. Pozitif kontrol hatları, aynı şekilde hazırlanan ancak bilinen bir hedef kokusu ile, deneme, eğitim veya test senaryosu için uygun olarak kullanılabilir. Ek bir negatif denetim veya boş satır beş boş COMPS ve hiçbir hedef içermelidir. Bu negatif kontrol hattını, pozitif kontrol hattını (kullanıyorsanız) ve test hatlarını rastgele sipariş edin ve test senaryosu için pratik olarak her bir kanin koku testi için rasgele bir sayı üreteci kullanarak sırayı değiştirin.
- Konteynerleri hazırlamak için, comps'i ikincil ve dış kaplardan çıkarın ve deneme kabına yalnızca geçirilebilir torbayı yerleştirin.
- COMPS'nin testten önce en az 30 dakika boyunca kabın içinde dengede olmasını bekleyin.
- Testte kullanılan her COMPS için adımları tekrarlayın, boşluklarla başlayarak, ardından pozitif kontroller (kullanıyorsanız) ve ardından kokuları test ederek eldivenleri her seferinde değiştirin.
NOT: Simon ve ark.4 veya Macias ve ark.8'debulunabilir.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
Comps'ı koku testi/eğitiminde kullanmanın temel amacı, seçilen koku antrelerinin salınımını kontrol etmek ve test veya eğitim oturumu süresince kontrollü miktarda koku antanı sunmaktır. Odorant salınımı, birim zaman başına kütle kaybı açısından gravimetrik analiz ile ölçülür. Şekil 2, 3 MIL LDPE torba ile pamuk gazlı bez üzerinde 5 μL pentanoik asitten hazırlanan üç özdeş COMPS'nin permeasyonundan elde edilen gravimetrik sonuçlara bir örnek verir. Grafiğe bir regresyon çizgisi eklendi ve çizginin eğimi bu COMPS kümesi için 37 μg/dk geçirim hızını temsil eder.
Genellikle belirli bir test için yayımlanan koku miktarını ayarlamak mümkün olması arzu edilir. Bu, torbadaki malzeme miktarı, geçirimli torba malzemesinin yüzey alanı veya torba kalınlığı nı ayarlamak da dahil olmak üzere çeşitli şekillerde yapılabilir. Şekil 3, bu faktörlerin üçünün de piperonal salınımını kontrol etmek için nasıl kullanıldığını göstermektedir. Şekil 3A geçirgen torbada piperonal kitle arasında bir logaritmik ilişki gösterir (3 x 3 inç, 2 MIL LDPE), permeasyon oranı alt kitlelerde hızla arttı, daha sonra 500 mg sonra bir anda verilen torbadan serbest bırakılabilir koku miktarı fiziksel kısıtlama nedeniyle yavaşladı. Şekil 3B'deki veriler, 2 MIL LDPE torbada 2 g piperonal için geçirilebilir torbanın geçirgeme hızı ile yüzey alanı arasında doğrusal bir ilişki gösterilmiştir. Son olarak, permeasyon oranı artan çanta kalınlığı ile doğrusal azaldı (3 x 3 inç torbapiperonal 2 g), Şekil 3Cgösterildiği gibi , kalın çanta kısıtlar ve emisyon yavaşlatır çünkü.
Permeasyon oranlarını kontrol etme nin bir başka örneğinde, Simon ve ark.4, saha testi sırasında her bir analit için benzer koku kullanılabilirliğine sahip kaninleri sunmak için değişen buhar basınçlı bileşikler için permeasyon oranlarını standartlaştırmak için torba kalınlığını kullanmistir. Her düzgün analyt 5 μLs hacmi ayrı pamuk gazlı bez pedleri üzerine pipetli ve 2 x 3 inç LDPE geçirgen torbalar içine yerleştirilir. Permeasyon oranları gravimetrik analiz ile ölçüldü. Şekil 4 analit grupları arasındaki buhar basınçlarında(Şekil 4A)değişimi gösterir (RSD = %138). torba kalınlığını ayarladıktan sonra permeasyon oranındaki değişimle karşılaştırıldığında(Şekil 4B)oranı kontrol etmek ve mümkün olduğunca benzer hale getirmek için (RSD = %31,8). Ayrıca, torba kalınlığının ayarlanması, geçirim oranlarının üç kadir etabına göre değişmesine olanak sağlar(Tablo 1).
Kafa boşluğu ölçümleri, belirli bir test veya eğitim senaryosu sırasında mevcut olan koku miktarını daha iyi ölçmek için kullanılabilir. Macias18, 1.000, 100 ve 10 ng/dk permeasyon oranlarıile üç COMPS'nin başalanında piperonal miktarını ölçtü(Şekil 5). COMPS 1 litrelik bir örnekleme ye yerleştirildi ve headspace SPME kullanılarak 30 dakika boyunca çıkarıldı. Şekil 5'te ortaya çıkan kromatograf, artan permeasyon oranı18ile artan piperonal pik alanları göstermektedir.
Macias daha sonra bu üç piperonal COMPS setini kantin denemelerinde kullandı. Eğitimli narkotik tespit edici kaninler bir koku kafesinde 0 (boş), 10, 100 ve 1.000 ng/s piperonal COMPS üzerinde test edilmiştir(Tablo 2). Sonuçlar, permeasyon oranı ve böylece koku durumu olarak, uygun COMPS uyarı veren canların sayısını artırdığını gösterdi18.
Şekil 1: COMPS örnekleri. (A) Geçirilme entesi polimer torbadaki pamuklu gazlı bez pedten yapılmış bir COMPS. Simon ve ark.4 (B) Bir COMPS bir dış geçirimsiz torba ya takılan çoğaltılabilir. (C) Polimer torbada koku kaynağı olarak enfekte odun içeren bir COMPS. B ve C rakamları Simon ve ark.19'unizniyle çoğaltıldı. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.
Şekil 2: Gravimetrik analizile permeasyon oranının örnek ölçümü. Zaman içinde ölçülen bir 3 MIL LDPE çanta ile gazlı bez üzerinde analit (yani, pentanoik asit) kütle kaybı. A, Bve C aynı malzemenin kopyalarını gösterirken, "Ortalama" her zaman noktasında üç ünün ortalama değeridir. Verilen denklem, ortalama verilere doğrusal uyumu açıklar. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.
Şekil 3: Geçirbasyon oranını ayarlayan faktörlere örnekler. Piperonal dağılım grafikleri ,(A)piperonal kütlesini (3 x 3 inç, 2 MIL LDPE torba),(B) geçirgen torbanın yüzey alanı (2 g piperonal, 2 MIL LDPE) ve(C)torba kalınlığını (2 g piperonal, 3 x 3 inç torba) değiştirirken deneysel olarak ölçülen geçirgenlik oranlarını gösterir. Tüm hata çubukları ortalamanın standart bir sapması temsil eder (bazı çubuklar işaretleyiciboyutu içindedir). Bu rakamlar Macias ve ark.18'inizniyle çoğaltılmıştır. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.
Şekil 4: Bir grup bileşik arasındaki buhar basıncı değişiminin permeasyon oranı değişimi ile karşılaştırılması. (A) 12 bileşiğin seçimi için buhar basınçları (RSD = %138) (B) seçilen COMPS kalınlıklarına sahip aynı bileşikler için permeasyon oranlarıyla karşılaştırıldığında (RSD = %31,8). Parantez içinde sayılar MIL LDPE çanta kalınlığını temsil. Bu rakamlar Simon ve ark.4'ünizniyle çoğaltılmıştır. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.
Şekil 5: Piperonal COMPS'nin üç permeasyon oranında kafa boşluğu analizi. Piperonal COMPS'ın kafa boşluğu bileşenlerinin yerdeki kromatogramları 1.000, 100 ve 10 ng/s permeasyon oranlarına göre ayarlanmıştır. Macias ve ark.18'inizniyle çoğaltılmıştır. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.
| Çanta kalınlığı | Permeasyon hızı (mg/dk) | R-kare |
| 1 MIL | 0.108 | 0.974 |
| 4 MIL | 0.042 | 0.991 |
| 8 MIL | 0.00499 | 0.99 |
| Metal torbada 4 MIL w/ 1/8" delik | 0.000179 | 0.972 |
Tablo 1: Geçirbiki torba kalınlığına karşı geçirbün oranı. Çeşitli torba kalınlıklarında COMPS pamuk gazlı bez üzerinde metil benzoat permeasyon oranı. En düşük geçirgenlik oranının, delikli metalize bir torbanın içine 4 MIL COMPS yerleştirilerek elde edildiğini unutmayın. R2 değeri, çizginin gravimetrik çizime uygun olduğunu gösterir.
| Piperonal COMPS geçirgeme oranı | Uyarı sayısı | % uyarı |
| 0 ng/s (boş) | 0 | 0% |
| 10 ng/s | 4 | 25% |
| 100 ng/s | 7 | 44% |
| 1000 ng/s | 12 | 75% |
Tablo 2: Kan tarlası deneme sonuçları örneği. 0-1.000 ng/s arasında değişen permeasyon oranları ile piperonal COMPS'a kantin tepkileri. Macias ve ark.18'inizniyle çoğaltılmıştır.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
Kontrollü Koku Mimik Geçirim Sistemleri (COMPS) kolayca geçirilebilir bir torbaya ilgi bir odorant sızdırmazlık tarafından oluşturulur. Bu, düzgün bir sıvı bileşimi emici bir malzemenin üzerine pipetleme ve daha sonra emici malzemenin torbaya yerleştirilmesi ile yapılabilir; doğrudan torba ya doğru saf, katı bir bileşik yerleştirerek4, piperonal durumunda yapıldığı gibi8; veya mantar bulaşmış ahşap 14 ile yapıldığı gibi, geçirimli bir torba içine birden fazla veya bilinmeyen koku içeren hedef malzeme yerleştirerek14. Geçirilebilir torba, bilinen ve tekrarlanabilir bir miktarın belirli bir eğitim veya test dönemi boyunca teslim edilebilmesi için kokuantın salınımını kontrol eder. Permeasyon hızı genellikle gravimetrik analiz ile ölçülür, zaman içinde kütle kaybı çizilir ve emici malzeme, koku nun kütlesi/hacmi veya permeasyon torbasının parametreleri (yani kalınlık, yüzey alanı veya polimer tipi) dahil olmak üzere bir dizi parametre değiştirilerek ayarlanabilir. COMPS, COMPS'nin kullanımdan önce dengede durmasını sağlayan ve böylece kullanımdan hemen sonra bilinen miktarda koku antanı sağlayan, geçirimsiz bir zarfta saklanır.
COMPS'nin geçirim oranı arttı, bir eğitim veya test senaryosu sırasında mevcut koku antünün konsantrasyonu da o kadar fazladır. COMPS'den yayılan koku konsantrasyonunun ölçülmesi veya karşılaştırılması için, test/eğitim kabındaki COMPS'nin kafa boşluğu analizi tamamlanmalıdır. Bu en sık GC / MS analizi ile SPME kullanılarak koku ayıklanması ile yapılır. Nicellik veya karşılaştırma amacıyla, bir dahili standart ve/veya harici kalibrasyon eğrisi kullanılması önerilir.
COMPS, koku alma eğitimi veya test için koku alma eğitimi veya test için bir koku nun salınımını kontrol etmek için düşük maliyetli, alan münasip cihazlar olarak hizmet vermektedir. COMPS tükenmeye kadar tekrar tekrar kullanılabilir, her zaman aynı koku emisyon oranı teslim, emisyon oranı sabit olmasına rağmen her analiz için değişecek ve kullanımdan önce laboratuvarda test edilmelidir. Bu alan kullanımı için koku teslim kontrol yaygın olarak tanınan bir sınırlama üstesinden ve koku geliştirme ve algılama hayvan eğitimi gelişmeler.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
Rapor edilen çıkar çatışması yok.
Acknowledgments
Bu çalışma kısmen Deniz Araştırmaları Ofisi ve Ulusal Adalet Enstitüsü (2006-DN-BX-K027) tarafından finanse edilmiştir. Yazarlar bu projeye katılan birçok "Furton Grubu" öğrencilerinin yanı sıra ABD Deniz Araştırma Laboratuvarı ve Deniz Yüzey Harp Merkezi (Indian Head EOD Teknoloji Bölümü) gelen işbirlikçileri teşekkür etmek istiyorum. Son olarak, yazarlar Peter Nunez ABD K-9 Akademisi, Tony Guzman Metro-Dade K9 Hizmetleri ve Miami-Dade alan kolluk can ine ekipleri teşekkür ederim.
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).
