고 분해능 질량 분석을 결합 하는 보조 Nanoelectrospray 이온화를 사용 하 여 실시간 호흡 분석
Summary
고 분해능 질량 분석 시연 보조 nanoelectrospray 이온화를 사용 하 여 실시간으로 exhaled 호흡의 화학 성분 특성화에 대 한 프로토콜 결합.
Abstract
비-침략 적 방식으로 질병 진단과 환경 노출에 대 한 생체로 사용할 수 있습니다 이후 exhaled 휘발성 유기 화합물 (Voc) 상당한 관심을 자극 했습니다. 이 작품에서 선물이 고 분해능 질량 분석 (초-nanoESI-HRMS)에 결합 하는 보조 nanoelectrospray 이온화를 사용 하 여 실시간으로 exhaled Voc를 특성화 하는 프로토콜. 수 제 초-nanoESI 소스로 쉽게 세워졌다 기반 상용 nanoESI 소스에. 봉우리의 수백 exhaled 호흡의 배경 뺀 질량 스펙트럼에서 관찰 되었다 그리고 대량 정확도 값은-4.0-13.5 ppm와-20.3-긍정적이 고 부정적인 이온 검출 모드에서 1.3 ppm 각각. 봉우리는 정확한 질량 동위 원소 패턴에 따라 정확한 원소 구성으로 할당 되었다. 30 s 한 증발 기 측정에 사용 되 고 6 복제 된 측정에 대 한 약 7 분 소요.
Introduction
현대 분석 기술의 빠른 개발, 휘발성 유기 화합물 (Voc)의 수백 인간의 exhaled 호흡1에서 확인 되었습니다. 이러한 Voc 치경 공기 (건강 한 성인에 대 한 ~ 350 mL)에서 주로 발생 하 고 해부학 죽은 공간 공기 (~ 150 mL)2, 신체 대사3,,45,6,7에 의해 영향을 받는 ,8 , 환경 오염9, 각각. 결과적으로, 식별,이 Voc 질병 진단과 환경 노출에 대 한 비-침략 적 방식으로 생체로 사용 될 것을 약속 하는.
가스 크로마토그래피 질량 분석 (GC-MS)은 가장 널리 사용 되는 기술 exhaled Voc2의 정성 및 정량 분석을 위해, 실시간 호흡 분석을 위해 개발 되었습니다, 직접 MS 기술을의 장점 높은 시간 해상도 및 간단한 샘플 사전 준비입니다. 직접 MS 기술, 양성자 이전 반응 MS (PTR-MS)10, 같은 선택 이온 흐름 관 석사 (선별-석사)11, 보조 분무 이온화 MS (SESI-MS)12,13 (또한 추출 물 분무로 라는 MS, MS EESI14,15이온화) 추적 대기 가스 분석기 (타가)16 및 플라즈마 이온화 MS (PI-MS)17 는 조사에서 최근 몇 년 동안.
모든 직접 MS 기술, 중 SESI 보편적인 부드러운 이온화 기술19,20,21;로 유명 하다 그리고 소스는 쉽게 사용자 지정 하 여 질량 분석기, 예를 들면, 시간의 비행 질량 분 서 계8,15의 다른 종류를 결합, 이온 트랩 질량 분석기14 그리고 orbitrap 질량 분석기12 ,18. 지금까지, SESI MS는 성공적으로 사용 되었다 호흡기 질환22, 진단 circadian 리듬3,,623, 약 동학7,8, 측정 및 대사 경로4, 등을 밝히고 있다. 가장 최근에, 상업 SESI 소스 사용할 수 있게 했다.
이 연구에서 손쉬운 소형 보조 nanoelectrospray 이온화 소스 (초-nanoESI) 설정 하 고 고해상도 질량 분석기를 결합 했다. 호흡에 exhaled Voc의 실시간 측정을 제시 했다.
Protocol
주의: 사용 하기 전에 모든 관련 물질 안전 데이터 시트 (MSDS)를 참조 하십시오. 사용 하십시오 적절 한 개인 보호 장비, 예를 들면, 실험실 외 투, 장갑, 고글, 전체 길이 바지와 폐쇄 발가락 신발). 1. 초-nanoESI 소스를 설정 SESI 과정, 즉에 따르면 Sec nanoESI 소스를 설정 호흡 가스는 분무 깃털 교차 고 충전된 물방울 (그림 1)에 의해 이온?…
Representative Results
그림 3 m/z 50-750 모두 긍정적이 고 부정적인 이온 검출 모드에서 기록의 대량 범위에 숨 지를 보여준다. 291 봉우리 (피크 강도 > 5.0×104) 173 봉우리 (피크 강도 > 3.0×104) 긍정적이 고 부정적인 이온 검출 모드에서 배경 빼고 숨 지문에 각각 관찰 되었습니다. 질량 스펙트럼에 봉우리를 식별 하려면 세부 정보12,</…
Discussion
Sec-nanoESI 소스 상용 nanoESI 원본을 기반 구축, 이온화 효율 ESI 소스30을 사용 하 여 보다 높은 수준 이다. 또한, 이온화 효율은 더욱 향상 닫힌된 챔버에 프로세스 분리로 주위 배경 공기에서와 같은 시간을 용이 하 게 가스 샘플 스프레이 깃털 사이 혼합. 초-nanoESI를 사용 하 여 덜 매개 변수는 ESI 소스, 쉽게 설치, 응용 프로그램 및 유지 보수에 비해 최적화가 필요 합니다.
<p class=…Declarações
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
이 작품은 국립 자연 과학 재단의 중국 (No. 91543117)에 의해 재정적으로 지원 되었습니다.
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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Citar este artigo
Li, X., Huang, D. D., Du, R., Zhang, Z. J., Chan, C. K., Huang, Z. X., Zhou, Z. Real-time Breath Analysis by Using Secondary Nanoelectrospray Ionization Coupled to High Resolution Mass Spectrometry. J. Vis. Exp. (133), e56465, doi:10.3791/56465 (2018).