Análisis de la respiración en tiempo real mediante el uso de ionización secundaria Nanoelectrospray acoplada a espectrometría de masas de alta resolución
Summary
Un protocolo para la caracterización de la composición química de la respiración exhalada en tiempo real mediante el uso de ionización secundaria nanoelectrospray junto a alta resolución, espectrometría de masas se demuestra.
Abstract
Exhalado compuestos orgánicos volátiles (COV) han despertado un gran interés, ya que pueden servir como biomarcadores para el diagnóstico de la enfermedad y la exposición ambiental de una manera no invasiva. En este trabajo, presentamos un protocolo para caracterizar los COVs exhalados en tiempo real mediante el uso de ionización secundaria nanoelectrospray acoplada a espectrometría de masas de alta resolución (s-nanoESI-HRMS). La fuente Sec nanoESI casera fácilmente nace basada en una fuente de nanoESI comercial. Se observaron cientos de picos en los espectros de masa fondo resta de aire espirado, y los valores de exactitud total son-4.0-13,5 ppm y-20.3-1,3 ppm en los modos de detección de iones positivos y negativos, respectivamente. Las cumbres fueron asignadas con la composición elemental exacta según la masa exacta y el patrón isotópico. Menos de 30 s se utiliza para la medición de una exhalación, y tarda aproximadamente 7 minutos para seis mediciones replicadas.
Introduction
Con rápido desarrollo de técnicas analíticas modernas, se han identificado cientos de compuestos orgánicos volátiles (COV) en aire espirado humana1. Estos VOCs resultan sobre todo de aire alveolar (~ 350 mL en un adulto sano) y el espacio muerto anatómico del aire (~ 150 mL)2, que son afectadas por cuerpo metabolismo3,4,5,6,7 ,8 y9de la contaminación ambiental, respectivamente. Como resultado, si, estos VOCs son prometedores para utilizarse como biomarcadores para diagnóstico de enfermedades y la exposición ambiental de una manera no invasiva.
Cromatografía de gases espectrometría de masas (GC-MS) es la técnica más ampliamente utilizada para el análisis cualitativo y cuantitativo de exhalado COV2, técnicas directas de MS, que se han desarrollado para el análisis en tiempo real de la respiración, tienen las ventajas de hora de resolución y preparación previa de muestra simple. Técnicas directas de MS, como la reacción de transferencia de protones MS (PTR-MS)10, seleccionan tubo de flujo de iones MS (SIFT-MS)11, secundaria electrospray ionización MS (SESI-MS)12,13 (también nombrado como extractiva electrospray ionización, MS, MS EESI14,15), trace gas atmosférico analizador (TAGA)16 y plasma ionización MS (PI-EM)17 han sido investigados en años recientes.
Entre todas las técnicas de MS directas, SESI es conocido como una ionización suave universal técnica19,20,21; y la fuente es fácil de personalizar y junto a diferentes tipos de espectrómetros de masas, por ejemplo, el tiempo de vuelo espectrómetro de masas8,15, trampa de iones masa espectrómetro14 y orbitrap espectrómetro de masas12 ,18. Hasta ahora, SESI-MS ha utilizado con éxito en el diagnóstico de las enfermedades respiratorias22, medir el ritmo circadiano3,6,23, farmacocinética7,8, y revela caminos metabólicos4, etcetera. Más recientemente, se ha convertido una fuente comercial de SESI en disponible.
En este estudio, una fuente de ionización fácil y compacto nanoelectrospray secundaria (Sec-nanoESI) fue establecida y acoplada a un espectrómetro de masas de alta resolución. Se presentaron las mediciones en tiempo real de COVs exhalados en la respiración.
Protocol
Representative Results
Discussion
Construcción de la fuente Sec nanoESI basada en una fuente de nanoESI comercial, la eficiencia de ionización es mayor que la de usar una fuente ESI30. Además, la eficacia de la ionización es mejorada en una cámara cerrada, como aislantes el proceso desde el aire ambiente de fondo y al mismo tiempo facilita la mezcla entre la muestra de gas y la nube de aerosol. Mediante el uso de un Sec-nanoESI, menos parámetros deben optimizarse en comparación con una fuente ESI, haciéndolo más fácil pa…
Declarações
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Este trabajo ha sido apoyado financieramente por la Fundación Nacional de Ciencias naturales de China (Nº 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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