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    中科院大連化物所研發(fā)出高通量呼出氣體檢測的新方法和新設(shè)備

    發(fā)布時(shí)間: 2018-07-06  點(diǎn)擊次數(shù): 1240次

    近日,中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所快速分離與檢測研究組李海洋研究團(tuán)隊(duì)成功研發(fā)了一種高通量呼出氣體檢測的新技術(shù)和新設(shè)備,相關(guān)研究成果發(fā)表在美國化學(xué)會(huì)《分析化學(xué)》(Analytical Chemistry, DOI: 10.1021/acs.analchem.6b01707)上。
    人體新陳代謝的部分產(chǎn)物由血液運(yùn)送至肺部,在肺泡通過氣體交換出現(xiàn)在呼出氣體中。呼出氣體反映了機(jī)體的代謝和病理狀況,一些物質(zhì)甚至可能成為某種疾病的生物標(biāo)記物,如:烷烴類是氧化應(yīng)激的標(biāo)志物、丙酮是糖尿病的生物標(biāo)志物。近年來,在氣道慢性炎癥、肺癌、肺結(jié)核、腸病、肝硬化、乳腺癌、胃管-食管癌等疾病中利用呼出氣體檢測來尋找特異性標(biāo)志物的研究越來越多,上為此成立了專門的呼出氣研究協(xié)會(huì)(International Association of Breath Research,IABR),并出版了呼出氣體檢測的專業(yè)性雜志“Journal of Breath Research”。
    李海洋研究團(tuán)隊(duì)利用高氣壓下的真空紫外燈(VUV)光電離結(jié)合飛行時(shí)間質(zhì)譜技術(shù)(HPPI-TOFMS)分析人體呼出氣,在1分鐘的采樣時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)了對人體呼出氣中丙酮、異戊二烯、二甲基硫、乙醇、乙酸等物質(zhì)的高靈敏檢測。在100%相對濕度條件下,該方法能夠?qū)崿F(xiàn)濃度低至幾十pptV揮發(fā)性有機(jī)物(VOCs)的直接在線檢測,且對苯系物、呋喃類、含硫和含氮化合物具有超高的靈敏度和選擇性,這在污染暴露分析、職業(yè)病防治等領(lǐng)域具有重要的應(yīng)用前景。相對于其它呼出氣檢測方法,該技術(shù)的在于受濕度干擾小,特別是針對相對濕度高達(dá)100%的呼出氣檢測這一大難點(diǎn),成功消除了各種除濕方法不可避免會(huì)造成衡量待測物損失的不足。
    近年來,李海洋研究團(tuán)隊(duì)始終關(guān)注呼出氣體檢測的新技術(shù)和新方法研究:開拓了將離子遷移譜(IMS)技術(shù)應(yīng)用于麻醉劑分析檢測的“動(dòng)態(tài)-稀釋新方法”,并受到學(xué)術(shù)界同行的認(rèn)可,被評為2015年J. Breath Res.雜志highlights文章(J. Breath Res. DOI:10.1088/1752-7155/9/1/016002)。IMS技術(shù)上的不斷成熟推進(jìn)了其在臨床實(shí)踐的應(yīng)用,通過與哈爾濱醫(yī)科大學(xué)附屬醫(yī)院合作,成功將IMS儀器應(yīng)用于手術(shù)過程中病人呼出氣體中麻醉劑丙泊酚的在線監(jiān)測,為麻醉提供了重要保證。此外,該研究團(tuán)隊(duì)還應(yīng)用IMS技術(shù)實(shí)現(xiàn)了重要的呼吸道炎癥生物標(biāo)志物NO的高靈敏檢測(J. Breath Res. DOI: 10.1088/1752-7155/9/1/016003),與常規(guī)的化學(xué)發(fā)光和電化學(xué)傳感器技術(shù)相比,IMS用于NO分析具有簡單、快速的優(yōu)勢。
    呼出氣體檢測具有非侵入性、無損傷、取樣方便、可連續(xù)采樣等優(yōu)勢,是分析化學(xué)和醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的新課題,仍需探索更多更新的分析儀器和分析方法。HPPI-TOFMS應(yīng)用于人體呼出氣分析,簡單、快速、無需任何前處理,有望成為一種高通量的疾病篩查工具,并可用于臨床上大數(shù)據(jù)樣本分析,而且低成本、高通量、大樣本數(shù)據(jù)的積累有利于發(fā)現(xiàn)新的疾病生物標(biāo)志物。
    上述研究工作得到了國家重大科學(xué)儀器設(shè)備開發(fā)專項(xiàng)、國家“863”計(jì)劃和國家自然科學(xué)基金的資助。

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