Capturando compostos orgânicos voláteis microbianos produzidos ativamente a partir de amostras associadas ao homem com extração sorbent assistida a vácuo

Resumo

Este protocolo descreve a extração de compostos orgânicos voláteis de uma amostra biológica com o método de extração sorbent assistido a vácuo, cromatografia gasosa juntamente com espectrometria de massa usando o Entech Sample Preparation Rail e análise de dados. Também descreve a cultura de amostras biológicas e sondagem de isótopos estáveis.

Resumo

Compostos orgânicos voláteis (VOCs) de amostras biológicas têm origens desconhecidas. Os VOCs podem se originar do hospedeiro ou de diferentes organismos de dentro da comunidade microbiana do hospedeiro. Para desembaraçar a origem dos VOCs microbianos, foram realizadas análises voláteis do espaço da cabeça de monoculturas bacterianas e co-culturas de Staphylococcus aureus, Pseudomonas aeruginosa e Acinetobacter baumannii, e testes estáveis de isótopos em amostras biológicas de fezes, saliva, esgoto e espito. Monoculturas foram utilizadas para identificar a produção volátil de espécies bacterianas individuais ou em combinação com a sondagem de isótopos estáveis para identificar o metabolismo ativo dos micróbios das amostras biológicas.

A extração sorbent assistida a vácuo (VASE) foi empregada para extrair os VOCs. O VASE é um método de extração de espaço livre de solventes fácil de usar, comercializado e livre de solventes para compostos semi-voláteis e voláteis. A falta de solventes e as condições de quase vácuo utilizadas durante a extração tornam o desenvolvimento de um método relativamente fácil e rápido quando comparado a outras opções de extração, como tert-butylation e microextração de fase sólida. O fluxo de trabalho descrito aqui foi usado para identificar assinaturas voláteis específicas de mono-e co-culturas. Além disso, a análise da sondagem estável de isótopos de amostras biológicas associadas humanas identificou CODs comumente ou exclusivamente produzidos. Este artigo apresenta o fluxo de trabalho geral e considerações experimentais do VASE em conjunto com a sondagem estável de culturas microbianas vivas.

Introdução

Compostos orgânicos voláteis (VOCs) têm grande promessa de detecção e identificação bacteriana porque são emitidos de todos os organismos, e diferentes micróbios têm assinaturas exclusivas de VOC. Moléculas voláteis têm sido utilizadas como uma medida não invasiva para a detecção de várias infecções respiratórias, incluindo doença pulmonar obstrutiva crônica¹, tuberculose² na urina³ e pneumonia associada ao ventilador⁴, além de distinguir indivíduos com fibrose cística (CF) de indivíduos de controle saudável ^5,6. As....

Protocolo

1. Headspace Sorbent Pen (HSP) e considerações de análise de amostras

NOTA: O HSP contendo o sêrbent Tenax TA foi selecionado para capturar uma ampla gama de voláteis. Tenax tem uma menor afinidade com a água em comparação com outros sorbents, o que lhe permite capturar mais VOCs de amostras de maior umidade. Tenax também tem um baixo nível de impurezas e pode ser condicionado para reutilização. A seleção sorbent também foi feita em consideração com a coluna instalada no GC-MS (ver a Tabela de Materiais).

1. Gerar controles negativos extraindo mídia e/ou amostrar em branco com as mesmas condições utilizadas para extr....

Resultados

Mono-e co-culturas de S. aureus, P. aeruginosa, e A. baumannii
As monoculturas consistiam das espécies bacterianas S. aureus, P. aeruginosa e A. baumannii. Estes são patógenos oportunistas comuns encontrados em feridas humanas e infecções crônicas. Para identificar as moléculas voláteis presentes nas monoculturas e coculturas, foi realizada uma pequena extração de.......

Discussão

Para identificar a produção volátil em culturas in vitro e amostras associadas ao homem, foram realizadas análises voláteis de monoculturas de P. aeruginosa, S. aureus e A. baumanii e isótopos estáveis de diferentes amostras biológicas. Na análise para as monoculturas e coculturas, os voláteis foram detectados realizando uma extração curta por 1h a 70 °C. A análise volátil das monoculturas e coculturas permitiu o levantamento dos compostos produzidos tanto por espécies individu.......

Materiais

Name	Company	Catalog Number	Comments
13C glucose	Sigma-Aldrich	389374-1G
2-Stg Diaph Pump	Entech Instruments	01-10-20030
20 mL VOA vials	Fisher Scientific	5719110
24 mm Black Caps with hole, no septum	Entech Instruments	01-39-76044B	holds lid liner in place on vial
24 mm vial liner for sorbent pens	Entech Instruments	SP-L024S	allows pens to make a vacuum seal at top of vial
5600 Sorbent pen extraction unit (SPEU)	Entech Instruments	5600-SPES	5600 Sorbent Pen Extraction Unit -120 VAC
96-well assay plates	Genesee	25-224
Brain Heart Infusion (BHI) media	Sigma-Aldrich	53286-500G
ChemStation Stofware	Agilent
DB-624 column	Agilent	122-1364E	60 m, 0.25 mm ID, 1.40 micron film thickness, in GC-MS
Deuterium oxide	Sigma-Aldrich	151882-1L
Dexsi sofware	Dexsi (open source)
GC-MS (7890A GC and 5975C inert XL MSD with Triple-Axis Detector)	Agilent		7890A GC and 5975C inert XL MSD with triple-axis detector
Headspace Bundle HS-B01, 120VA	Entech Instruments	SP-HS-B01	Items for running headspace extraction included in bundle
Headspace sorbent pen (HSP) - blank	Entech Instruments	SP-HS-0
Headspace sorbent pen (HSP) Tenax TA (35/60 Mesh)	Entech Instruments	SP-HS-T3560
Microcentrifuge tubes (2 mL)	VWR	53550-792
O-rings	Entech Instruments	SP-OR-L024
Sample Preparation Rail	Entech Instruments
Sorbent pen thermal conditioner	Entech Instruments	3801-SPTC
Todd Hewitt (TH) media	Sigma	T1438-500G