Çocuklar hastalık biyomarker keşif için derlemeden nefes
Summary
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.
Abstract
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.
Introduction
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.
Protocol
Representative Results
Discussion
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 i…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
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.
Materials
| Breath bag | SKC | 237-03 | These are 3 L bags |
| Cardboard mouthpiece | A-M systems | 161902 | 0.86" OD, 2.00" L |
| Large diameter tubing | Cole Parmer | 95802-11 | Silicone Tubing, 1/4"ID x 5/16"OD, |
| Long-term storage caps | Markes International | C-CF010 | Brass storage cap ¼" & PTFE ferrule, pk 10 |
| Male adapter | Charlotte Pipe | 2109 | Part 1/3 of breath connector (1/2" Universal part No. 436-005) |
| Male adapter (made from Teflon) | In-house built | Part 3/3 of breath connector (1/4" ID x 1/2" MIP). This part was specially machined from rods made from virgin Teflon | |
| Pump | SKC | 220-1000TC-C | Pocket PumpTouch with Charger |
| Small diameter tubing | Supelco | 20533 | Teflon tubing L × O.D. × I.D. 25 ft × 1/4 in. (6.35 mm) × 0.228 in. (5.8 mm) |
| Thermal desorption tubes | Markes International | C2-CAXX-5314 | Tube, inert, TnxTA/Sulficarb, cond/cap, pk 10 |
| Tube capping/uncapping tool | Markes International | C-CPLOK | |
| Two-way ball valve connector | Homewerks Worldwide | VBV-P40-E3B | Part 2/3 of breath connector (1/2") |
References
- 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).
