Bu iletişim kuralı nefes örnekleri çocuklardan edinimi için basit bir yöntem açıklanır. Kısaca, karma hava örnekleri jelleştirici tüpler önce gaz kromatografi-kütle spektrometresi analiz öncesi yoğunlaşmıştır. Nefes biyolojik bulaşıcı ve bulaşıcı olmayan hastalıkların bu nefes toplama yöntemi kullanılarak belirlenebilir.
Bu içeriği görüntülemek için JoVE aboneliğiniz gereklidir. Giriş yapın veya ücretsiz denemenizi bugün başlatın.
Yöntem makalesi
Çocuklar hastalık biyomarker keşif için derlemeden nefes
Bu makalede
Özet
Özet
Nefes toplama ve analiz uçucu biyolojik sıtma, tüberküloz, akciğer kanseri ve karaciğer hastalığı. gibi bulaşıcı ve bulaşıcı olmayan hastalıkların bir dizi keşfetmek için kullanılabilir Bu iletişim kuralı nefes çocuklarda örnekleme ve nefes örnekleri gaz kromatografi-kütle spektrometresi (GC-MS) ile daha fazla çözümleme için sabitleme bir tekrarlanabilir yöntemler açıklanmıştır. Bu yöntem nefes örnekleri 4-15 yaş arası çocuklardan daha fazla kimyasal analiz edinimi için standart bir protokol oluşturmak için hedeftir. İlk olarak, nefes 3 L torbasına bağlı 2-yollu vana bağlı bir karton ağızlık kullanarak örneklenir. Nefes analitler sonra bir termal desorpsiyon tüp transfer ve analiz kadar 4-5 ° C'de depolanan. Bu teknik daha önce çocukların başarılı nefes biyomarker tanımlama için sıtma ile nefes yakalamak için kullanılmıştır. Daha sonra başarıyla bu teknik için ek Pediatrik tabur uyguladınız. Bu yöntemin avantajı bu (Pediatrik nüfus belirli değerinin) hasta kısmında en az işbirliği gerektirir, bir kısa toplama süresi vardır, eğitimli personel gerektirmez ve taşınabilir ekipman ile yapılabilir olmasıdır Kaynak sınırlı alan ayarları.
Giriş
Biyolojik klinik olarak tanımlanabilir hastalık katkıda normal ve patolojik biyolojik süreçleri hakkında değerli bilgiler yol açabilir. Son zamanlarda, nefes tenler değerlendirme hastalık durumlarında, enfeksiyon, metabolik bozukluklar ve kanser 1de dahil olmak üzere çeşitli biyolojik olarak artan ilgi olmuştur. Dışarı solunan nefes ölçülebilir düzeyde uçucu organik bileşikler (VOC), yarı uçucu organik bileşikler ve microbially türetilen malzeme (örneğin, bakteri ve virüs nükleik asitler) içerir. Dışarı solunan nefes analiz merkezi olmayan invaziv bir sağlık sorunu ve/veya çevresel pozlama durumunu bir anlayış kazanmak için hedeftir. Toplama ve faiz bileşenlerinin bağlı olarak dışarı solunan nefes analiz etmek için çeşitli yöntemler vardır. Şu anda sonuçlarının karşılaştırmalı analizi çalışmaları arasında olmak zordur hiçbir standart dışarı solunan nefes toplama yöntemi yoktur. Örnekleme yordamı nefes analizleri, aşağı akım sonucunu üzerinde önemli bir etkisi gibi nefes koleksiyonu yordamlar standartlaştırılması, önemlidir.
Birçok çalışma içinde geç solunum nefes örnekleme istihdam2,3' tür. Bu örnekleme tercihen hava nefes döngüsü sonunda yakalamak için dışarı solunan nefes ("dead space"), ilk bölümünü atarak içerir. Bu strateji avantajı o eksojen VOC (örneğin, çevresel UOB'ler), düzeyleri en aza indirir endojen, hastanın özel UOB'ler zenginleştirici olduğunu. Bu yöntem tek bir nefes örnek toplama önce soluk verme ilk birkaç saniye dışarıda bırakır. Diğer araştırmacılar örnekleme sona erme4,5önceden tanımlanmış bir aşaması sırasında etkinleştirmek için bir basınç sensörü istihdam. Basınç sensörleri karmaşık mühendislik gerektirdiğinden, bu alternatif yöntemi bir adanmış ve oldukça pahalı örnekleme aygıtı gerektirir.
Pediatrik nefes örnekleme özellikle zor olabilir. Küçük çocuklar için "dead space" hava gönüllü soluk verme iletişim kuralları ile işbirliği açamayabilirsiniz bir anahtar husustur. Bu nedenle, çocuklar karışık solunum nefes almak daha kolaydır. Ancak, karışık solunum nefes örnekleri ile büyük bir ihtar çevre ve malzeme bulaşma riskinin olduğunu. Bu nedenle, Pediatrik koleksiyonu fizibilite alanında sürüş bir husustur.
Buna ek olarak, toplama yöntemleri, nefes örnekleri depolanmasını da örnek kalite etkileyebilir. Yüksek nem nefes exhalate ve uçucu organik nefes bileşikler olun nefes örnekleri için depolama6,7ile ilgili sorunlar özellikle duyarlı Ultra düşük konsantrasyonlarda (parça başına trilyon). Proton transferi tepki-kütle spektrometresi (PTR-MS) gibi gerçek zamanlı teknikleri potansiyelini rağmen GC-MS analiz nefes örnekleri için altın standart kalır. GC-MS analiz nefes örnekleri çevrimdışı bir teknik olduğu için termal desorpsiyon (TD) tüpler, katı faz mikro-ekstraksiyon ve iğne tuzak aygıtları gibi yöntemleri öncesi konsantrasyonu ile birleştiğinde. Öncesi konsantrasyonu önce nefes örnekleri polimer çanta8' geçici olarak depolanması gerekir. Polimer çanta onların orta fiyat, nispeten iyi dayanıklılık ve yeniden kullanılabilirliği nedeniyle popülerdir. Çantaları tekrar kullanılabilir olsa da, zaman ve çaba verimli temizlik7,8sağlamak için gereklidir. Her belirli torbası türü aynı zamanda kalite kontrolü, yeniden kullanılabilirliği ve kurtarma için ampirik olarak kararlı ve standart yordamlar gerektirir.
Çünkü onlar çok sayıda tenler yakalamak ve özelleştirilebilir TD tüpler nefes öncesi konsantrasyonu için yaygın olarak kullanılır. TD tüpler ambalaj için kullanılır emici malzeme belirli uygulamalar ve ilgi belirli hedef tenler için adapte olabilir. TD tüpler önemli ölçüde nefes biyomarker çalışmaları, özellikle uzak alan siteleri kolaylığı geliştirmek, TD güvenli bir şekilde tüpler çünkü nefes tenler en az iki haftadır depolamak ve taşıma3için kolaydır.
Bir çaba Pediatrik nefes koleksiyonu biyomarker keşif için standart hale getirmek için burada nefes genç çocuklar toplamak için basit bir yöntem açıklanmaktadır. Uygulanan protokoller temsilcisi sonuçlarını göstermek için de-tanımlanan veri çocuk (8-17 yaş) bir devam kohort sunulmaktadır değerlendirme için alkolsüz yağ asidi karaciğer hastalığı (NAFLD) geçiyor. Tam sonuçlar ve analiz bu çalışmanın sonraki yayınında rapor edilecektir. Bu çalışmada, uygulama bizim iletişim kuralı göstermek için veri alt kümesini rapor. Kısacası, çocuklar normalde ağızlık bir polimer torbaya nefes için "bir balon üfleme sanki." talimat verilen İşlem 2 - 4 kez 1 L nefes toplanan kadar yinelenir. Örnek sonra TD tüp içine transfer ve GC-MS analiz önce 5 ° C'de depolanan.
Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.
Protokol
Çalışma kurumsal İnceleme Kurulu, Washington Üniversitesi Tıp Fakültesi tarafından (#201709030) onayladı. Aydınlatılmış onam bir ebeveyn veya vasi dahil çalışmada önce üzerinden elde edildi. Şekil 2 fotoğraflarda yazılı bilinçli ebeveyn izni ile yayınlanmıştır.
1. nefes örnekleyici derleme
- Tek kullanımlık eldiven kullanarak, karton bir ağızlık nefes örnekleyici için tamamlayıcı Şekil 1' de gösterildiği gibi ekleyin. Büyük çaplı boru kısa bir süre nefes sampler, diğer uç için Tamamlayıcı Şekil 1' de gösterildiği gibi ekleyin. Yeni boru her hasta için kullanın.
- Nefes bağlayıcı çanta vana ile tüp takın. Bkz. Şekil 1 nefes örnekleyici ve bağlı çanta fotoğrafı için.
- Tırtıllı kelebek vidasını saat yönünün tersine Vana kilidini açmak için uygun giriş tarafında açmak ve örnekleme için uygun giriş açmak için aşağı, kök çanta Vana itmek.
- Vana açık, Tırtıllı kelebek vidasını saat yönünde uygun giriş tarafında çevirerek kilitleyin.
- Mavi kapak nefes örnekleyici üzerinde açık olduğundan emin olun (bağlayıcı ile paralel).
- Hasta kimliği, tarih ve saat polimer çanta etiketini yazın.
- Koşul TD jelleştirici tüp nefes koleksiyonu kullanmadan önce yordamları (bireysel üreticilerin mevcut) önerilir. Kap ve nefes toplama eserler en aza indirmek için önce 4-5 ° c termal desorpsiyon tüpler depolamak.
2. nefes koleksiyonu
- Nefes soluk çocuk için bir gösteri (bir çanta) nefes örnekleyiciyi kullanarak gerçekleştirin. Sanki "ne zaman"bir balon kadar üfleme yapmak ve onlar rahat olabildiğince uzağa nefes devam onlar nefes ki çocuk için açıklamak. Dudakların arasında karton ağızlık koymak ve olabildiğince uzağa verin.
- Çocuk bir çanta için bağlı yeni bir nefes örnekleyici sağlamak ve gösteri olduğu gibi nefes Şekil 2' de gösterildiği gibi isteyin.
- En kısa zamanda çocuk nefes tamamladı nefes örnekleyici cihazın üzerindeki mavi Vanayı kapat. Vana önce ek egzoz gerektiği gibi yeniden açın.
- Toplanan nefes en az 1 litre kadar 2.2 ve 2.3 tekrarlayın. Sağlıklı bir çocuk için bu 2 egzoz, alabilir ve bir hasta ya da genç çocuk 2 – 4 egzoz için. Nefes 1 litre minimum analitik gereksinimi var. Çanta etiketinde kaç nefes hastadan toplanmıştır unutmayın. Çanta nefes farklı birimleri içeren bir fotoğraf için bkz: ek Şekil 2 .
- Önce nefes örnekleyici çantasından ayırma, saat yönünün tersine çevirerek uygun giriş tarafında Tırtıllı kelebek vidasını gevşetin emin olun ve kök Vana yakın giriş uyan kadar itin. Açık ve kapalı konumda çanta kapak fotoğrafı için Tamamlayıcı şekil 3 bakın.
- Tırtıllı kelebek vidasını saat yönünde uygun giriş tarafında kapatarak kapalı çanta Vana kilitleyin.
- Nefes örnekleyici çantasından bağlantısını kesin.
- Ağızlık elden ve farklı bir hasta ile kullanmak önce temizlik için nefes örnekleyici bir kenara.
3. nefes transfer termal desorpsiyon tüpler için
- TD tüp buzdolabından çıkarın. Uzun süreli depolama kapaklar kapatma/sürdürdük üretici tarafından sağlanan tüp aracını kullanarak jelleştirici tüp kaldırın.
- Yivli sonuna TD jelleştirici tüp boru kullanarak örnekleme çanta eklemek. Not tüp yönelimi önemli, TD tüpler yivli sondan başlayarak yalnızca bir yönde, akan hava almak tasarlanmıştır. TD için çantasından nefes transferini nefes koleksiyonu 1 saat içinde yapılması gerektiğini unutmayın.
- Bir pompa bağlı tüp TD tüp diğer ucunu bağlayın.
- Pompa açmak ve 100 mL/dk 10 min için çalışacak şekilde ayarlayın.
- Çanta üzerinde vana giriş uyan tarafında Tırtıllı kelebek vidasını saat yönünün tersine çevirerek açmak ve Vana kök açık giriş uyan aşağı itin. Bu nefes transfer bir pompa kullanarak bir TD jelleştirici tüp içine gösteren ek Şekil 4, gösterilmiştir.
- Koleksiyon 10 dakika sonra durur pompa başlatın.
- TD jelleştirici tüpü çıkarması ve kapaklar kapatma/sürdürdük tüp aracını kullanarak her iki ucu üzerine sıkın. Uzun süreli depolama kapaklar sıkıca bir sızıntı geçirmez sızdırmazlık sağlamak için sıkılır gerekir.
- Bir etiket tüp kullanılan belirtmek için bir kap ucuna yerleştirin. Etikette, hasta çalışma kimliği (ID) numarası ve tarihi gösterir.
- Tüp küçük bir yeniden yapışmalı plastik torbaya koyun. 4-5 ° C'de jelleştirici tüp depolamak Nefes kalan çantadan basın ve çanta atın. Kayıt hasta çalışma kimliği, TD tüp seri numarası, koleksiyon gün, zaman nefes koleksiyonunun, zaman nefes transfer ve gıda alımı (zaman önce nefes koleksiyonu ve tüketilen yemek Gıda alımının).
4. ortam havası koleksiyonu
- Hastanın çevre ortam havası örneklerinde hemen nefes toplandıktan sonra toplamak.
- Çantayı pompa çıkış bağlantı noktasına kablo kanalları, kullanarak ek Şekil 5' te gösterildiği gibi bağlayın.
- Çanta Vana kök açık giriş uyan örnekleme için aşağı itin.
- Vana açık yan tarafındaki giriş uyan Tırtıllı kelebek vidasını saat yönünde çevirerek kilitleyin.
- Pompa açmak ve 100 mL/dk 12 dk için çalışacak şekilde ayarlayın. Pompa ortam havası 1200 mL toplayacaktır.
- İstenen birimin topladıktan sonra saat yönünün tersine çevirerek uygun giriş tarafında Tırtıllı kelebek vidasını gevşetin ve kök Vana yakın giriş uyan kadar itin.
- Giriş uyan tarafında Tırtıllı kelebek vidasını saat yönünde çevirerek kapalı çanta Vana kilitleyin.
- Pompa çantasından bağlantısını kesin.
- Bölüm 3 olduğu gibi aynı adımları izleyin. Tek fark UOB'ler aktarılır, bu ortam havası değil bu nefes olduğunu.
5. örnek ve veri analizi
Not: Nefes ve hava örnekleri analiz için koşullar olmuştur daha önce açıklanan9.
- Toplanan verileri çözümlemek ve bileşikleri chromatograms içinde algılamak. Tipik yazılım programları bulmak ve enstrüman (Şekil 3A) tarafından algılanan tüm bileşenleri tanımlamak için kullanın. Örneğin, bileşikler belirlemek için deconvolution özelliğini kullanın. 80 saklama pencere boyutu faktörü kullanarak veriye filtre uygulamak, kitle heights filtreler ≥100 sayar ve mutlak bölge filtre ≥500 sayar.
- Kimlik bileşikleri kimyasal standartlarına nefes ve hava örnekleri kullanın. Temel iyon pik alanı izopren ve β-pinene (Şekil 4) gibi ilgi bileşiklerin ayıklamak ve nefes ve hava tenler düzeyleri karşılaştırın.
Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.
Sonuçlar
Bizim çalışmada, St. Louis çocuk hastanesinde değerlendirme örnekleri 10 çocuk (8-17 yaş arası) toplanan nefes geçiyor. Nefes örnekleri ve ortam havası örnekleri (n = 10) yukarıda açıklandığı gibi toplanmıştır. Örnekleri gaz kromatografi quadrupole uçuş zaman kütle spektrometresi (GC-QToF-MS) ve termal desorpsiyon, yukarıda açıklanan9olarak kullanarak analiz edildi. Arka plan kirletici çıkarıldıktan sonra uygulanan protokoller 311 uçucu organik bileşikler ...
Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.
Tartışma
Nefes araştırma son on yılda önemli ilerlemeye rağmen örnekleme ve nefes gaz tenler analizi için standartlaştırılmış yöntemler tanımsız10kalır. Bu standardizasyon eksikliği başlıca nedeni elde edilen kimyasal çeşitlilik herhangi bir verilen dışarı solunan nefes örnek mevcut üzerinde doğrudan etkisi nefes toplama yöntemleri çeşitliliği oldu. Nefes exhalate son derece çeşitli konsantrasyonlarda6uçucu organik bileşikler geniş bir yelpazede içerir. Bu nedenle, toplama yöntemler...
Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.
Açıklamalar
Yazarlar ifşa gerek yok.
Teşekkürler
Biz çocuklar ve ailelerinin katıldığı bu çalışmada St Louis Çocuk Hastanesi için minnettarlığımızı ifade. Bayan Stacy Postma ve Bayan Janet Sokolich benzersiz çabaları sırasında nefes koleksiyonu anıyoruz. Bu eser St. Louis Çocuk Hastanesi Vakfı tarafından desteklenmektedir.
Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.
Malzemeler
| Ad | Şirket | Katalog numarası | Yorumlar |
|---|---|---|---|
| Nefes torbası | SKC | 237-03 | Bunlar 3 L çanta |
| Karton ağızlık | sistemleri | 161902 | 0.86 "OD, 2.00" L |
| Büyük çaplı boru | Cole Parmer | 95802-11 | Silikon Boru, 1/4 "ID x 5/16" OD, |
| Uzun süreli saklama kapakları ve nbsp; | Markes International | C-CF010 | Pirinç saklama kapağı ¼ " & PTFE yüksük, pk 10 |
| Erkek adaptör | Charlotte Boru | 2109 | Nefes konektörünün 1/3 parçası (1/2" Üniversal parça No. 436-005) |
| Erkek adaptör (Teflon'dan yapılmıştır) | Şirket içi yapım | Nefes konektörünün 3/3 Parçası (1/4" ID x 1/2" MIP). Bu parça, bakire Teflon | |
| Pompa | SKC | 220-1000TC-C'den | PompasıŞarj Cihazı ile |
| Dokunmatik Küçük çaplı boru | Supelco | 20533 | Teflon boru L ve kez; OD & zamanlar; Kimlik 25 ft ve zamanlar; 1/4 inç (6,35 mm) ve süreler; 0.228 inç (5,8 mm) |
| Termal desorpsiyon tüpleri | Markes International | C2-CAXX-5314 | Tüp, inert, TnxTA/Sulficarb, kond/kapak, pk 10 |
| Tüp kapatma/kapak açma aleti | Markes International | C-CPLOK | |
| İki küresel vana konnektörü | Homewerks Dünya Çapında | VBV-P40-E3B | Bölüm 2/3 nefes konektörü (1/2") |
Kaynaklar
- Ahmed, W. M., Lawal, O., Nilsen, T. M., Goodacre, R., Fowler, S. J. Exhaled volatile organic compounds of infection: a systematic review. ACS Infectious Diseases. 3 (10), 695-710 (2017).
- Berna, A. Z., et al. Analysis of breath specimens for biomarkers of Plasmodium falciparum infection. Journal of Infectious Diseases. 212 (7), 1120-1128 (2015).
- Lawal, O., Ahmed, W. M., Nijsen, T. M. E., Goodacre, R., Fowler, S. J. Exhaled breath analysis: a review of 'breath-taking' methods for off-line analysis. Metabolomics. 13 (10), (2017).
- Kang, S., Thomas, C. L. P. How long may a breath sample be stored for at-80 degrees C? A study of the stability of volatile organic compounds trapped onto a mixed Tenax:Carbograph trap adsorbent bed from exhaled breath. Journal of Breath Research. 10 (2), (2016).
- Basanta, M., et al. Non-invasive metabolomic analysis of breath using differential mobility spectrometry in patients with chronic obstructive pulmonary disease and healthy smokers. Analyst. 135 (2), 315-320 (2010).
- Mochalski, P., et al. Blood and breath levels of selected volatile organic compounds in healthy volunteers. Analyst. 138 (7), 2134-2145 (2013).
- Mochalski, P., Wzorek, B., Sliwka, I., Amann, A. Suitability of different polymer bags for storage of volatile sulphur compounds relevant to breath analysis. Journal of Chromatography B-Analytical Technologies in the Biomedical and Life Sciences. 877 (3), 189-196 (2009).
- Mochalski, P., King, J., Unterkofler, K., Amann, A. Stability of selected volatile breath constituents in Tedlar, Kynar and Flexfilm sampling bags. Analyst. 138 (5), 1405-1418 (2013).
- Schaber, C., et al. Breathprinting reveals malaria-associated biomarkers and mosquito attractants. Journal of Infectious Diseases. 217 (10), 1553-1560 (2018).
- Herbig, J., Beauchamp, J. Towards standardization in the analysis of breath gas volatiles. Journal of Breath Research. 8 (3), (2014).
- Phillips, M., et al. Variation in volatile organic compounds in the breath of normal humans. Journal of Chromatography B. 729 (1-2), 75-88 (1999).
- Eckel, S. P., Baumbach, J., Hauschild, A. C. On the importance of statistics in breath analysis-hope or curse? Journal of Breath Research. 8 (1), (2014).
Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.
Yeniden basım ve izinler
