Analyse de l’haleine en temps réel en utilisant l’ionisation secondaire SPECTROMETRIE couplée à la spectrométrie de masse haute résolution
Summary
Un protocole permettant de caractériser la composition chimique de l’air expiré en temps réel en utilisant l’ionisation secondaire SPECTROMETRIE couplé à haute résolution, spectrométrie de masse est démontrée.
Abstract
Exhalé de composés organiques volatils (COV) ont suscité un intérêt considérable, puisqu’ils peuvent servir de biomarqueurs pour le diagnostic de la maladie et l’exposition environnementale d’une manière non invasive. Dans ce travail, nous présentons un protocole afin de caractériser les COV expirés en temps réel en utilisant l’ionisation de SPECTROMETRIE secondaire couplée à la spectrométrie de masse haute résolution (Sec-nanoESI-HRMS). La source s-nanoESI maison est facilement mises en place basée sur une source commerciale nanoESI. Des centaines de pics ont été observées dans les spectres de masse soustrait au fond de l’air expiré, et les valeurs d’exactitude de masse sont -4,0-13,5 ppm et -20,3-1,3 ppm dans les modes de détection des ions positifs et négatifs, respectivement. Les sommets ont été assignés avec composition élémentaire exacte selon le modèle isotopique et de la masse exacte. Moins de 30 s est utilisé pour la mesure d’une expiration, et il faut environ 7 min pour les six mesures répétées.
Introduction
Avec le développement rapide des techniques analytiques modernes, des centaines de composés organiques volatils (COV) ont été identifiées dans air expiré humaine1. Ces COV résultant principalement de l’air alvéolaire (~ 350 mL pour un adulte en bonne santé) et l’air de l’espace mort anatomique (~ 150 mL)2, qui sont touchés par l’organisme métabolisme3,4,5,6,7 ,8 et9de la pollution environnementale, respectivement. Ainsi, si identifiés, ces COV est prometteurs à être utilisés comme biomarqueurs pour le diagnostic de la maladie et l’exposition environnementale d’une manière non invasive.
Bien que la spectrométrie de masse de chromatographie en phase gazeuse (GC-MS) est la technique la plus utilisée pour l’analyse qualitative et quantitative des exhalé COV2, direct MS techniques, qui ont été développées pour l’analyse d’haleine en temps réel, ont les avantages de grand temps de résolution et préparation préalable de l’échantillon simple. Direct MS techniques, comme la réaction de transfert de proton de MS (PTR-MS)10, sélectionné tube de débit ion MS (SIFT-MS)11, secondaire electrospray ionisation MS (SESI-MS)12,13 (également appelés electrospray extractive ionisation, MS, MS-EESI14,,15), trace des gaz atmosphériques analyzer (TAGA)16 et plasma ionisation MS (PI-MS)17 ont été étudiées dans ces dernières années.
Parmi toutes les techniques MS directs, SESI est bien connue comme une ionisation douce universelle technique19,20,21; et la source est facile à être personnalisés et couplé aux différents types de spectromètres de masse, par exemple, temps de vol spectromètre de masse8,15, piège à ions de masse spectromètre14 et Orbitrap valant spectromètre de masse12 ,,18. Jusqu’à présent, SESI-MS a été utilisé avec succès dans le diagnostic des maladies respiratoires22, rythme circadien3,6,23, pharmacocinétique7,8, de jaugeage et révélant des voies métaboliques4, etc.. Plus récemment, une source commerciale de SESI est devenu disponible.
Dans cette étude, une source d’ionisation facile et compact SPECTROMETRIE secondaire (Sec-nanoESI) a été mises en place et couplée à un spectromètre de masse à haute résolution. Mesures en temps réel des COV expiré en haleine ont été présentés.
Protocol
Representative Results
Discussion
Construire la source s-nanoESI, basée sur une source commerciale nanoESI, l’efficacité de l’ionisation est plus élevée que celle de l’utilisation d’une ESI source30. En outre, l’efficacité de l’ionisation est encore améliorée dans une enceinte fermée, car il isole le processus de l’air de fond ambiant et en même temps facilite le mélange entre l’échantillon de gaz et le panache de pulvérisation. En utilisant un Sec-nanoESI, moins paramètres doivent être optimisés par…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Ce travail a été soutenu financièrement par la Fondation nationale des sciences naturelles de Chine (n° 91543117).
Materials
| Ultrapure water | Merck Millipore, USA | MPGP04001 | Resistance >18.2 MΩ·cm |
| Formic acid | Sigma-Aldrich, USA | F0507 | Corrosive to the respiratory tract. |
| Nitrogen gas | Guangzhou Shiyuan Gas Co. Ltd., China | N.A.a | Purity >99.99% |
| Q Exactive hybrid quadrupole-orbitrap mass spectrometer | Thermo Scientific, USA | 02634L(S/N) | Beware of high voltage and high temperature |
| NanoESI source | Thermo Scientific, USA | ES002373(S/N); ES071(P/N) | Beware of high voltage and high temperature |
| Nano LC pump | Thermo Scientific, USA | 5041.0010A(P/N) | / |
| Xcalibur software (Version 3.0) | Thermo Scientific, USA | BRE0008596 | / |
| Dino-Lite Digital Microscope | Tech Video System (SuZhou) Co.Ltd., China | CQ401833R(S/N) | / |
| Nafion tubing | Perma Pure LLC, USA | ME60 | / |
| PTFE tubing (I.D. 4 mm) | Dongguan Hongfu Insulating Material Co. Ltd., China | N.A. | Beware of the possible loss of polar compounds |
| Mass flow controller | Line-Tech, Korea | M15122007 (S/N) | / |
| Flow meter | Yuyao Industrial Automation Meter Factory, China | 40784 | / |
| aN.A.: not available. |
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