本文证明了用二次 nanoelectrospray 电离耦合高分辨质谱法对呼气的化学成分进行实时表征的一种协议。
呼出挥发性有机化合物 (voc) 引起了相当大的兴趣, 因为它们可以作为疾病诊断和环境暴露的生物标志物, 以无创的方式。在这项工作中, 我们提出了一个协议, 用二次 nanoelectrospray 电离耦合到高分辨率质谱 (Sec-nanoESI-HRMS) 实时表征呼出的挥发性有机化合物。自制的 Sec nanoESI 源很容易建立在商业 nanoESI 的基础上。在呼气的背景下减去的质谱中观察到数以百计的峰值, 其质量准确度分别为正负离子检测模式的 4.0-13.5 ppm 和-20.3-1.3 ppm。根据精确的质量和同位素模式, 对峰进行了精确的元素组成。少于三十年代用于一次呼气测量, 并且它需要大约7分钟为六个被复制的测量。
随着现代分析技术的飞速发展, 数以百计的挥发性有机化合物 (voc) 已经在人呼出的呼吸中发现了1。这些挥发气主要是由肺泡空气 (350 毫升为一个健康的成人) 和解剖死亡空间空气 (~ 150 毫升)2, 受身体新陈代谢的影响3,4,5,6,7 ,8和环境污染9分别。因此, 如果确定, 这些挥发性有机化合物有望被用作疾病诊断和环境暴露的生物标志物。
气相色谱质谱法 (gc-ms) 是对呼出挥发性有机化合物进行定性定量分析的最广泛应用的技术2, 直接 MS 技术已经发展为实时呼吸分析, 具有高的时间分辨率和简单的样品预准备。直接 MS 技术, 如质子转移反应 ms (PTR)10, 选定的离子流管 ms (筛-ms)11, 二次电喷雾电离 ms (局)12,13 (也命名为萃取电喷雾电离 ms, EESI14,15), 微量大气气体分析仪 (TAGA)16和等离子电离 ms (PI-毫秒)17已被调查近年来。
在所有的直接 MS 技术中, 局是众所周知的通用软电离技术19,20,21;源很容易被定制, 并结合到不同类型的质谱仪,例如, 飞行质量光谱仪的时间8,15, 离子阱质谱仪14和 orbitrap 质谱仪12 ,18。到目前为止, 局已成功地用于诊断呼吸系统疾病22, 测量昼夜节律3,6,23, 药代动力学7,8, 和揭示代谢通路4,等。最近, 一个商业局源已成为可用。
在本研究中, 建立了一种轻便紧凑的二次 nanoelectrospray 电离源 (Sec nanoESI), 并将其耦合到高分辨率质谱仪中。对呼出的挥发性有机化合物进行了实时测量。
建立基于商业 nanoESI 源的 Sec-nanoESI 源, 其电离效率高于使用 ESI 源30。此外, 封闭腔内的电离效率进一步提高, 因为它将过程与环境背景空气隔离开来, 同时促进气体样品与喷雾羽流的混合。通过使用 Sec nanoESI, 相对于 ESI 源, 需要优化较少的参数, 从而便于安装、应用和维护。
如果 nanoESI-MS 进行呼吸分析时没有观察到信号或灵敏度显著下降, 应检查喷雾毛细管尖…
The authors have nothing to disclose.
这项工作得到了中国国家自然科学基金 (91543117 号) 的资助。
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. |