İkincil Elektrosprey İyonizasyon Kütle Spektrometresi (Sesi-MS) ile karakterize Bakteriyel uçucu
8 Haziran 2011
İkincil elektrosprey iyonizasyon kütle spektrometresi (Sesi-MS), uçucu organik bileşikler (VOC) tespiti gerek kalmadan herhangi bir numune ön işlemesi için olanak sağlar. Bu protokol Sesi-MS kullanılarak bakteriyel VOC (dakikalar içinde) hızlı karakterizasyonu için yönergeler sağlar.
İkincil elektro sprey iyonizasyonu, kütle spektrometresi veya CS EMS, herhangi bir numuneye ihtiyaç duymadan bakteriyel uçucuların analizini sağlar. Ön arıtma. Bakteri kültürünün üst boşluğu, karbondioksit ile cssi reaksiyon odasına kaydırılır. Uçucular SSI reaksiyon odasını geçerken elektro sprey bulutundan geçerler ve iyonize olurlar.
İyonize edildikten sonra, uçucular analiz için kütle spektrometresine çekilir. Fazla taşıyıcı gaz ve reaktif olmayan bakteriyel uçucular, kimyasal bir davlumbaza ek bir koruma deliği önlemi olarak herhangi bir bakteri ajanını uzaklaştırmak için 0,22 mikronluk bir filtreden geçirilir. Sonuç olarak, bu CSI MS protokolü dakikalar içinde bakteriyel uçucu parmak izleri sunar.
Bu teknolojinin, nefes verme, bulaşıcı hastalıklar için nefes analizi dahil olmak üzere birçok uygulamada kullanılabileceğini ve hatta yiyeceklerimizin üzerinde veya N'sinde bulunan patojenleri hızlı bir şekilde tespit edebileceğimiz gıda sistemlerine uygulanabileceğini tahmin ediyoruz. Bu tekniğin birkaç ana avantajı vardır. Öncelikle GCMS eleme, MS ve PT, RM S gibi mevcut yöntemlere göre, uçucular analizden önce herhangi bir ön işlem gerektirmez.
İkincisi, uçucu karışımdaki belirli iyonları parçalamak mümkündür, bu da bileşik tanımlamasını kolaylaştırır. Ve üçüncüsü, hızlı. Genellikle beş dakikadan az sürer.
Her numuneyi analiz etmek için, türlerin büyüme gereksinimlerini ve uçucu maddelerin kütle spektrometresine verimli bir şekilde iletilmesini göz önünde bulundurarak kültürünüzü büyütmek için uygun kabı seçin. Bu gösteride, standart 100 mililitrelik ateş ortamı şişelerini seçtik. Bakteriyel uçucular, taşıyıcıyı monte etmek için bir taşıyıcı gaz akışı ile kütle spektrometresine iletilir.
Gaz hatları, kültür şişelerine en az iki yem portuna sahip dişli kapaklarla uyar. Numunelerinizi kültürlemeden önce gaz giriş ve çıkış hatlarını yem portlarından geçirin ve tüm ek portları takın. Kaplara basınç uygulayın ve sızıntı olup olmadığını kontrol etmek için suya batırın.
Gaz Kaçakları, zayıf veya hiç olmayan atipik sonuçların birincil nedenidir. Uçucu iyon sinyalleri bir gecede büyür. E coli, K 12 ve pseudomonas aerogen kültürleri, LB Lennox'ta PAO bir tane her tür için iki biyolojik kopya hazırlar.
50 mililitre LB Lennox içeren dokuz steril kültür şişesi ve boş olarak kullanılacak bir aşılanmamış şişe hazırlayın, her gece kültürünü iki numune şişesine aşılayın. Teknik kopyalar oluşturmak, kültürleri ve boşluğu 37 santigrat derecede 24 saat boyunca inkübe edin. CEMS, uçucu maddeleri örneklemek için özel olarak tasarlandığından, cihazı sıkıca kullanmadan önce kokulu kişisel bakım ürünlerinin kullanımını sınırlayın.
Cihazınızın ve gaz transfer hatlarının kirlenmesini önlemek için laboratuvardaki tüm uçucu kimyasalları kapatın ve test sırasında hava akımlarını mümkün olduğunca kontrol edin. Canlı biyolojik ajanlarla, taşıyıcı gaz hattına uygun gözenek boyutunda filtreler takın. Filtreler, uçucu maddelerin sesi reaksiyon odasına aktarılmasına müdahale etmez, ancak aerosol transferinin verimliliğini biraz etkileyebilir.
Voltaj beslemesinin kapalı olduğunu ve sistemin elektriğin boşaldığını doğrulamak için, voltaj tedarikçisindeki gösterge ışıklarının kapalı olduğunu kontrol edin. Multimetre üzerindeki voltajın sıfır olduğundan emin olun ve elektrik kablolarını topraklayın. Şu anda, analiz için elektro sprey çözeltisini kurun.
Pozitif iyon modunda, %0.1 formik asit, %5 metanol ve %94.9 sudan oluşan bir elektro sprey çözeltisi kullanıyoruz Optimum sinyal yoğunluğu ve kararlılığı elde etmek için karbondioksit taşıyıcı gazını açın ve akış hızını dakikada iki litreye ayarlayın. Elektro sprey çözeltisinin saniyede beş nanolitrelik bir akış hızında reaksiyon odasına verilmesini başlatmak için elektro sprey rezervuarına basınç uygulayın. Ardından, voltaj beslemesini açın ve voltajı 2,5 kilovolta ayarlayın.
Uygulanan voltaj, iki ila beş kilovolt arasındaki sistem voltajlarımız için elektro sprey Terzi konisinin sinyal iyon yoğunluğunu ve kararlılığını etkiler. Pozitif iyon modu egzersizinde en iyi sonuçları sağlayın Dikkat: Bu noktada iyonizasyon kaynağının metal yüzeyleri tehlikeli bir şok verme yeteneğine sahiptir. Şimdi SEMS spektrumunu izlemek için bir ayarlama yöntemi ayarlayın.
Çoklu kanal alımı veya MCA onay kutusunun işaretini kaldırın. Alım süresini 10 ila 15 dakika olarak ayarlayın ve veri alımını başlatın. Taşıyıcı gaz arka planının spektrumlarını gözlemleyin ve kararlı bir toplam iyon kromatogramı ve tekrarlanabilir taramalar elde etmek için uygulanan voltajda ince ayarlı ayarlamalar yapın.
Cihazın sigortalı cihaz ile stabilize edildiğinden emin olmak için beş dakika boyunca spektrum ve A TIC toplamaya devam edin. Denemeniz için uygun olan alım parametrelerini girin. Gelecekteki deneyler için bir taşıyıcı gaz arka plan spektrumu kaydedin.
Boş bir Spektrum toplamak için. Taşıyıcı gaz akışını baypas hatlarından yönlendirin ve ardından boş numuneyi vanalar kapalıyken cihazın transfer hatlarına takın. Numune şişesine giden vanaları açın ve baypas hatlarının vanalarını kapatın.
Tekrarlanabilir spektrumlar için. Sistemin 30 saniye boyunca dengelenmesine izin verin, bu süre zarfında reaksiyon odasındaki nem stabilize olur. Sistemin dengelendiğinden emin olmak için, dengeleme periyodu ve ardından stabilizasyon sırasında değişecek olan TIC'yi izleyin.
Sistem dengelendikten sonra, spektrum toplamayı başlatın. Spektrum toplandıktan sonra, önce taşıyıcı gaz baypas hatlarını açarak numune şişesini çıkarın. Ardından numune vanalarını kapatın.
Ve son olarak, numune şişesini çıkarmak. Transfer hatlarından nemi ve emilen uçucuları çıkarmak ve numuneden numuneye taşınmasını önlemek için sistemi taşıyıcı gazla iki ila dört dakika yıkayın. Her bakteri örneği için uçucu parmak izi verilerini toplayın ve kapsamlı boş Çıkarma sağlamak için aralıklı olarak ek boş spektrumlar toplayın.
E coli ve p aerojen için Pozitif iyon modu uçucu parmak izleri. LB Lennox'ta aerobik olarak 37 santigrat derecede 24 saat boyunca yetiştirilen farklıdır. E coli uçucu spektrumuna, 118'lik bir kütle / yük oranında indu hakimdir, oysa pseudomonas aerojen spektrumu daha geniş bir protein eklenebilir tepe çeşitliliği içerir.
Bu prosedürü denerken, uygulanan voltaj, elektro sprey çözeltisi bileşimi ve taşıyıcı gaz akış hızı gibi analiziniz için optimize ettiğiniz enstrümantal parametreleri kaydetmeniz önemlidir. Gelecekte analizlerinizi yeniden üretebilmeniz için temsili spektrumlarınızın kayıtlarını tutmanız da önemlidir. Patojen bakteriler ve yüksek voltaj ile çalışmanın son derece tehlikeli olabileceğini unutmayın.
Bu nedenle, deney sırasında css CMS'ye erişimin sınırlandırılması gibi önlemler her zaman alınmalıdır. Artık Sisteminizdeki bakteriyel uçucular için tekrarlanabilir bir CSS, EMS spektrumu elde edebilmelisiniz. İyi şanslar.
Genel Bakış
İkincil elektrosprey iyonizasyonu kütle spektrometrisi (SESI-MS), bakteri kültürlerinden örnek ön işleme gerektirmeden uçucu organik bileşiklerin (VOC'ler) hızlı bir şekilde tespit edilmesini sağlar. Bu protokol, SESI-MS kullanarak bakteri VOC'lerini verimli bir şekilde karakterize etme adımlarını özetlemektedir.
Çalışmanın Temel Bileşenleri
Bilim Alanı
- Kütle Spektrometrisi
- Mikrobiyoloji
- Uçucu Organik Bileşikler
Arka Plan
- SESI-MS, bakteri uçucularının analizini sağlayan bir tekniktir.
- Yöntem, örnek ön işleme gerekliliğini ortadan kaldırır.
- Genellikle beş dakika içinde hızlı sonuçlar sağlar.
- Uygulamalar arasında bulaşıcı hastalıklar için nefes analizi ve gıda sistemlerinde patojen tespiti bulunur.
Çalışmanın Amacı
- Bakteryal VOC'lerin hızlı karakterizasyonu için bir protokol geliştirmek.
- SESI-MS'nin geleneksel yöntemlere göre avantajlarını göstermek.
- Bakteryal uçucu parmak izlerinin tanımlanmasını kolaylaştırmak.
Kullanılan Yöntemler
- Steril ortamda bakteri kültürlerinin hazırlanması.
- SESI odasına başlık uzayı uçucularını yer değiştirmek için karbondioksit kullanımı.
- SESI reaksiyon odasında uçucuların iyonlaştırılması.
- İyonize edilen uçucuların kütle spektrometrik analizi.
Ana Sonuçlar
- Bakteryal uçucu parmak izlerinin başarılı bir şekilde tespiti.
- Beş dakikadan daha kısa analiz süresi.
- Kolay bileşik tanımlama için belirli iyonların parçalanma kabiliyeti.
- Sonuçların güvenilirliğinin ve tekrarlanabilirliğinin gösterilmesi.
Sonuçlar
- SESI-MS, bakteri uçucularını analiz etmek için değerli bir araçtır.
- Teknik, mevcut yöntemlere göre önemli avantajlar sunar.
- Potansiyel uygulamalar klinik ve gıda güvenliği alanlarına kadar uzanır.
Sıkça Sorulan Sorular
Executive Industry Relevance
Rapid, label-free detection of bacterial volatile fingerprints using SESI-MS enables high-throughput microbial characterization without sample pretreatment, accelerating early-stage discovery and screening. This approach supports predictive confidence in microbial identification and de-risks downstream translational workflows by providing robust, reproducible volatile profiles. Integration of SESI-MS into R&D pipelines enhances portfolio decision-making by enabling fast, quantitative differentiation of bacterial species and mixed cultures.
Strategic Applications in Biopharma R&D
Early Discovery & Target Validation
- Enables rapid interrogation of microbial metabolic pathways via volatile profiling.
- Supports functional target validation by distinguishing bacterial genera and species based on volatile signatures.
- Facilitates biological de-risking through reproducible, quantitative volatile measurements.
- Improves predictive confidence for microbial target selection and triage.
Screening & Assay Development
- Provides validated volatile fingerprints for assay standardization and reproducibility.
- Delivers quantitative outputs suitable for high-throughput screening of microbial cultures.
- Enables rapid, scalable evaluation of compound effects on bacterial metabolism.
- Supports platform reuse across diverse microbial systems without sample pretreatment.
Translational & Preclinical Research
- Aligns volatile biomarker profiles with disease-relevant microbial systems when applicable.
- Ensures continuity from early discovery through preclinical validation by maintaining robust volatile readouts.
- Reduces translational risk by providing reproducible, quantitative data for cross-study comparisons.
- Supports risk-adjusted advancement decisions based on volatile fingerprint differentiation.
Pipeline & Workflow Integration
SESI-MS volatile fingerprinting fits at the intersection of early discovery, screening, and translational research, enabling seamless progression from hypothesis testing to preclinical validation.
- Discovery Biology: Facilitates hypothesis testing and pathway clarification through rapid volatile analysis.
- Screening: Provides reproducible, quantitative volatile outputs for assay readiness and compound evaluation.
- Analytics: Delivers high-resolution mass spectra and statistical differentiation of bacterial samples.
- Translational Research: Maintains continuity of volatile biomarker data across discovery and preclinical stages.
- Enterprise Reuse: Offers a standardized, reusable platform for microbial volatile analysis across R&D programs.
Operational & Enterprise Impact
- Scientific Value: Increases predictive confidence and reduces mechanistic ambiguity in microbial identification.
- Operational Value: Streamlines workflows with rapid, reproducible, and scalable volatile analysis.
- Strategic Value: Enables faster go/no-go decisions and improves capital efficiency by reducing late-stage biological risk.
- Portfolio Impact: Supports risk-adjusted prioritization and advancement of microbial targets and assays.
Implementation Considerations
- Requires expertise in mass spectrometry and microbial culture handling.
- Needs access to SESI-MS instrumentation and analytical infrastructure.
- Demands rigorous cross-team standardization of instrumental parameters and data recording.
- Adaptable to various bacterial species and growth media with attention to contamination control.
- Instrument safety and biosafety precautions are essential due to high voltage and pathogenic agents.
