Probuelektrosprey Iyonizasyon Kütle Spektrometresi için Örnek Hazırlama

Kütle spektrometresi (MS) indirgemecılığın teknolojik bir gerçekliğidir; analiz nesnesini moleküler türler veya basamaklar temelinde yorumlanabilecek bir birime indirir. Bu nedenle, analitik kimya temsili bir yöntemdir. Dört işlemden oluşur: iyonizasyon, analiz, algılama ve spektral edinim. Molekülün iyonizasyonu kütle spektrometresindeki ilk işlem olduğundan, genellikle işlenecek analitlerin şeklini kısıtlar. Çoğu iyonizasyon işlemi organik örneklerin yapısının, morfolojisinin ve gerçek zamanlı biyolojik süreçlerinin yok edilmesini gerektirir. Örneğin, elektrosprey iyonizasyon (ESI) MS, numunelerin verimli iyonizasyon¹için sıvı halde olmasını gerektirir. Bu nedenle numuneler, moleküllerin bileşimini değiştiren karmaşık bir biyokimyasal preparattan geçmelidir. Alternatif olarak, matris destekli lazer desorpsiyon iyonizasyon (MALDI) MS ince kesitli doku moleküler haritaları yeniden inşa ederken^2,3, iyonlaşma verimliliği örneklerdeki tüm molekülleri tespit etmek için çok düşük, ve yağ asitlerini analiz özellikle zayıftır. Bu sınırlamalar göz önüne alındığında, prob elektrosprey iyonizasyon (PESI)⁴ yapısal bütünlüğü yok etmeden yerinde biyolojik sistemlerde gerçek zamanlı değişiklikleri gözlemlemek için kullanılabilir⁵, biyolojik organizma gözlemlenen bir canlı durumda iken. Çok ince bir iğne aynı anda bir örnek toplayıcı ve bir iyon yayıcısı olarak hizmet vermektedir bu durumda kullanılır. Bu karmaşık örnek ön işlem dizileri yerinde yaşayan sistemin moleküler bileşenleri yansıtan kütle spektrumları elde etmek için atlanabilir anlamına gelir.

PESI-MS’e rakip olan birkaç iyonlaşma yöntemi vardır. Bunlardan biri hızlı buharlaşma iyonlaşma kütle spektrometresi (REIMS)^6. Bu teknik ameliyat sırasında iyi çalışır, çünkü elektrik bıçağı ile monte edilir ve kesi sırasında oluşan iyon tüylerini toplar. REIMS ameliyat için çok yararlı olsa da, aslında dokunun elektrikablasyon gerektiren yıkıcı bir yöntemdir. Bu nedenle, önleyici bir numunede veya laboratuvar analizlerinde hücre ve dokuların detaylı analizi nde yararlı değildir. Ayrıca, doku enkazı içeren tüy büyük miktarda toplar çünkü, böylece özel cerrahi prosedürler için bu makinenin kullanımını sınırlayan, her kullanımdan sonra cihazların uzun bakım gerektirir. Benzer bir yöntem, lazer desorpsiyon iyonizasyon kütle spektrometresi denir (LDI-MS)^7,noninvaziv ve yüzey analizi için yararlı başka bir tekniktir. Bu teknik bir numunenin yüzeyini taramakta iyi olduğundan, MALDI görüntüleme kütle spektrometresi^8,9gibi kapsamlı iki boyutlu analizler elde eder. Ancak, LDI-MS sadece yüzey analizi için geçerli olduğundan, PESI-MS örneğin doku içinde örnekleri analiz etmek için avantajlıdır. Başka bir teknik, MasSpec Pen¹⁰, tiroid kanseri tanısında yüksek özgüllük ve duyarlılık elde etmek için bildirilmiştir, ancak sonda çapı mm sırasına göre ve yüzey analizi için özel, bu kanser veya derin lokalize lezyonların küçük nodülleri tespit edemez anlamına gelir. Ayrıca, bu yöntem prob kalemine gömülü bir mikrokapiller akış kanalı kullandığından, ldi-MS’e benzer şekilde çapraz kontaminasyon göz önünde bulundurulmalıdır. Akış probu ve iyonizasyon formu¹¹gibi klinik ortamlara uygulanan diğer teknikler vardır, ancak yaygın değildir.

PESI ESI aşırı minyatürleştirme, nano-elektrosprey kılcal birkaç yüz nm bir uç eğrilik yarıçapı ile katı bir iğne üzerinde yakınsama nerede. İyonizasyon bir Taylor koni oluşturarak iğne ucu nun son derece kısıtlı alanda gerçekleşir, hangi örnekler ucunda ki tüm sıvı iyonizasyon tamamlanana kadar kalır¹². Analit metal iğnenin ucunda kalırsa, metal iğne ile analit arasındaki arabirimde sürekli olarak aşırı yük üretilir. Bu nedenle, moleküllerin ardışık iyonizasyonu yüzey aktivitelerine bağlı olarak gerçekleşir. Bu özellik, iğne ucunu bir tür kromatogram yapar ve analitleri yüzey aktivitelerine bağlı olarak ayırır. Daha teknik olarak, daha güçlü yüzey aktivitesine sahip moleküller Taylor koninin yüzeyine gelir ve iyonlaşma işleminin sonuna kadar iğnenin yüzeyine yapışan daha zayıf yüzey aktivitesine sahip moleküllerden daha erken iyonize edilirler. Böylece iğne ile alınan tüm moleküllerin tam iyonizasyonu^{elde edilir 13.} Ayrıca, bu teknik numuneye gereksiz çözücü eklenmesini içermediğinden, yüzlerce femtolitre daha fazla analiz için kütle spektrumları almak için yeterlidir¹⁴. Bu özellikler bozulmamış biyolojik numunelerin analizi için avantajlıdır. Ancak PESI-MS’in en büyük dezavantajı, iğnenin dikey eksen boyunca karşılıklı hareketi nedeniyle iyonizasyonda süreksizlikte yatar, testere makinesine benzer. İyonlaştırma, yalnızca iyon deliğin yüksekliği yatay eksenüzerinde hizalandığında sondanın ucu en yüksek noktaya ulaştığında gerçekleşir. İğne numuneleri alırken iyonizasyon durur ve böylece iyonlaşma nın stabilitesi geleneksel ESI’dekine eşit değildir. Bu nedenle PESI-MS proteomik ler için ideal bir yöntem değildir.

Pesi-MS bugüne kadar temel araştırmalardan klinik ortamlara kadar geniş bir alanı kapsayan biyolojik sistemlerin analizine uygulanmıştır. Örneğin, ameliyat sırasında hazırlanan insan dokusunun doğrudan analizi hem renal hücreli karsinom¹⁵ hem de faringeal skuamöz karsinom¹⁶triasilgliserin birikimini ortaya çıkarmak başardı. Bu yöntem aynı zamanda lipid profiliodaklanmak için kan gibi sıvı örnekleri, ölçebilirsiniz. Örneğin, bazı moleküller tavşan diyet değişiklikleri sırasında hatlarını olmuştur; bu moleküllerin bazılarının deneylerin çok erken aşamalarında azaldığı bildirilmiştir, bu da bu sistemin klinik tanı için yüksek hassasiyetini ve kullanışlılığını göstermektedir¹⁷. Ayrıca, canlı bir hayvan doğrudan uygulama oruç sadece bir gece sonra karaciğer biyokimyasal değişikliklerin tespiti ne izin⁵. Zaitsu ve ark.¹⁸ bu deney^itekrar 5 ve hemen hemen aynı şekilde karaciğer metabolik profilleri analiz, istikrar ve orijinal yöntemin tekrarlanabilirlik güçlendirdi sonuçları ile. Ayrıca, bu tekniği kullanarak farelerde kanser olmayan karaciğer çevreleyen kanser dokusu ayırt başardık¹⁹. Bu nedenle, bu in vivo ve in vitro hem de çeşitli ortamlarda yararlı olan çok yönlü bir kütle spektrometresi tekniğidir. Başka bir açıdan, PESI modülü montaj eki ayarlayarak çeşitli kütle spektrometresığacak şekilde yapılabilir. Bu kısa makalede, temel leri ve uygulamaları örnekler tanıtmak (Şekil 1), canlı hayvanlar la uygulamalar da dahil olmak üzere⁵.

Her ülkedeki mevzuat ve yasalara göre, her kurumun kriterlerini karşılamak için bu protokolün bazı bölümlerinin gözden geçirilmesi gerekecek. Canlı organizmaya uygulama en ilginç ve zorlu dur, çünkü canlı hayvanlarda doku veya organlarda biyokimyasal veya metabolik değişiklikler sağlayabilir. Bu başvuru Yamanashi Üniversitesi hayvan bakımı için kurumsal komite tarafından onaylanırken, 2013⁵yılında, hayvan deneyleri için düzenlemelerde yapılan son değişiklikler nedeniyle yeni bir onay turu daha gerekli olacaktır. Deneysel şemada çeşitli değişiklikler, bu nedenle, tavsiye edilir. Deneylerde elde edilen kütle spektrumları ile ilgili olarak, her ölçüm arasındaki kütle spektrumlarının dalgalanmaları dikkate alınarak, nükleotit dizilimi topluluğu için ortak olan spektral bilgi paylaşım sistemi yoktur. Operatör iğne sapı kazalarını önlemek için iğneyi kollarınca, özellikle iğneyi iğne tutucudan çıkarırken dikkatli olunmalıdır. İğneyi ayırmak için özel bir cihaz bu amaç için çok yararlıdır. PESI modülünün bölmesi hava geçirmez, kapalı bir hazne olduğundan, kütle spektrometresi talimatlara göre çalıştırılırsa iyon tüyü sızıntısı oluşmaz.