热脱附-气相色谱-高分辨质谱联用在非靶向呼吸气分析中的应用

摘要：本研究的目的是采用一种新的分析方法，对非靶向代谢组学研究 中，呼吸气的挥发性物质进行可靠、灵敏和选择性的分析。 通过ReCIVA呼吸气采样器，在吸附管中收集并浓缩呼吸气样本。 使用与热脱附（TD）自动进样器连接的 Thermo Scientific™ Exactive™ GC Orbitrap™ GC-MS 系统分析样品。Orbitrap 质谱仪的宽动 态范围（> 5 个数量级）和 ppt 级的灵敏度可以在一次分析中同时 检测高丰度挥发性有机化合物（VOC；例如丙酮）和痕量待测物， 无需额外的样品制备、多次采集或稀释步骤。 采用高分辨率，高质量精度的数据，结合软件分析及其他电离方法 的数据，可进一步确证呼吸气数据中 VOC 的定性结果。

本研究*使用热脱附-GC Orbitrap/MS 平台用于预浓缩呼吸样品 的分析，该系统是代谢组学研究和生物标志物发现的强有力工具。

介绍： 呼出气包含多种 VOC （代谢活性产物与一系列疾病相关的生物标 志物），呼吸气检测成为非侵入性代谢组学研究中迅速应用的技 术。呼出气体中 VOC 的研究由于样品基质的复杂性和呼出气体中 VOC 的宽浓度范围而具有挑战性。可靠地鉴定和定量痕量化合物 的能力，对于非靶向研究微小代谢变化影响大量生物学相关 VOC 至关重要。过去，飞行时间质谱（TOF）一直是研究探索中较常使用的高分辨 质谱仪，因其非扫描检测模式（即：完整离子包的平行检测）可在 较宽的质量范围内提供不错的灵敏度，高分辨率数据又可实现化合 物的鉴定。但是，由于 TOF 使用 MCP 检测器，经常会在较高 浓度下观察到离子饱和，这可能导致定量和定性的不准确。高分辨 率、质量数（HRAM)的质量分析器（例如：Orbitrap/MS）通 过创新技术（例如：C-Trap 的自动增益控制（AGC））以亚 ppm 级质量精度和高动态范围解决了其中一些分析难题。GC-Orbitrap/ MS 配备可变电子电压技术（VeV）电子轰击离子源（EI）和易于 更换的正/负化学电离源（CI），因此具有可扩展的化合物定性功 能。

 呼吸气采集 成功的呼吸气测量需要高度可重复的采样和分析技术。呼吸活检方 案包括 ReCIVA 呼吸气采样器（图 1），该呼吸采样器是与呼吸医 学领域的专家合作设计的，旨在提供一种标准化的方法来收集呼吸 气样本。 通过内置的快速响应的 CO2 和压力传感器，ReCIVA 可以实时监 控患者的呼吸频率，从而可以追踪患者呼出的特定呼出气组分（例 如：肺泡气）。还可以使用软件在必要的时候打开/关闭采样泵， 用来收集所需的部分。在呼吸气吸附管上收集选定体积和部位的呼 出气体，以供后续的 VOC 分析。单次采样可以收集重复的呼吸气 样本和/或不同呼吸气组分的样本。

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