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質譜分析微萃取,樣本檢測非難事

2020-09-21

檢測新思路——質譜分析微萃取

咳嗽或者打噴嚏時,人體產生飛沫和飛沫核等復雜成分與空氣混合后就會產生氣溶膠。這種氣溶膠與人體的生理狀態密切相關,分析其中的VOCs以及蛋白質、脂肪酸等成分甚至可以用于某些病癥的鑒定。例如有研究表明呼出氣體中醋醛和甲基乙醛的排放增加可以反映病原性球菌的增加,而乙酸丙酯與A型流感(IAV)有關。

除了咳嗽和打噴嚏等較為強烈的呼吸道癥狀,正常呼吸以及說話也會產生氣溶膠。雖然人體呼出氣溶膠隨時都在產生,但是檢測卻非常困難。這是因為氣溶膠中的標準物含量往往很低,而且還有復雜的干擾成分。目前,呼出氣溶膠的檢測一般需要利用采氣袋或采氣瓶收集足夠多的樣本才能在質譜分析中檢測出痕量標志物。樣本采集需要主動吹氣和專門人員協助,過程復雜并且耗時,無法實現日常大批量呼出氣溶膠的篩查診斷。

暨南大學的研究人員從口罩阻擋有害物吸入和飛沫散播的作用中獲得靈感,研發了在口罩中插入固相微萃取探針的口罩微萃取技術,利用口罩在日常生活中實現呼出氣溶膠的收集與富集。在佩戴口罩時,口罩中間的過濾層可以很好地隔離生物氣溶膠,相當于將人體呼出的氣溶膠收集在過濾層中,而且收集效果良好。并且攜帶口罩不影響日常生活,可以長時間采集樣品,保證痕量標志物的富集。

為驗證該新方法,研究者首先測試了口罩微萃取質譜,對比分析了背景信號與呼出氣溶膠的指紋譜圖,并且考察了咀嚼口香糖、食用香蕉和大蒜后呼出氣溶膠,成功地在呼出氣溶膠中檢測到口香糖中的涼味劑、香蕉中的丁酸丁酯、以及大蒜中的揮發性硫化物等攝入物的揮發性標志物。此外對于人體代謝物如Nicotine及其代謝物可替寧的檢測也有良好的效果。除了揮發性含碳化合物物,研究還發現半揮發性和難揮發性物質也能被口罩微萃取質譜檢測,如口腔漱口水和藥品中的難揮發性藥物成分。

目前,基于質譜的呼氣分析技術已經較為成熟,GC-MS技術、LC-MS技術以及電噴霧和基質輔助激光 解析等軟電離技術都在相關研究中被廣泛應用。但是樣品采集問題始終制約著出氣溶膠分析的應用??谡治⑤腿〔粌H使樣品采集變得方便,可以做到大批量檢測,還能在時間上和空間上與質譜分析過程分離,可以降低傳染性病毒的臨床呼出氣溶膠樣本等具有生物物危害性的樣本的風險,擴大了氣溶膠分析技術口鼻及呼吸病癥的臨床分析與疾 病診斷的應用前景。

 

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