Method Article
Biz bir yüksek performanslı sıvı kromatografi elektrokimyasal dedektör (HPLC-ECD) kullanarak hava örnekleyici prefilters--dan kesmek 6 mm çaplı mermi ile 3-nitrotyrosine atmosferik proteinlerin kimyasal değişimleri tespit etmek için bir yöntem mevcut.
3-nitrotyrosine (3-NT) Tirozin kalıntı atmosferik biyo-aerosol proteinler aracılığıyla bir tepki ile ozon (O3) ve azot dioksit (NO2) içinde oluşturulur. İstikrarlı 3-NT oksidatif hasar için belirli bir belirtecidir ve alerji temin için değerlerinin bir etkisi olduğu bildirilmektedir. Bu da çalışmanın, biyo-aerosol dahil olmak üzere kentsel çevre havadan 3-NT < 2.5 µm partikül madde (PM2.5) toplamak için hava örnekleyici filtrelerindeki ölçmek için son derece hassas bir tahlil gelişimi rapor. Bu yöntemde, 6 mm çaplı yuvarlak delik hava numune filtreler--dan kesmek ve proteinleri hidrolize için özel olmayan bir proteaz kokteyl ile karışık. Amino asit seviyeye sindirilmiş protein örnekleri 3-bir yüksek performanslı sıvı kromatografi elektrokimyasal dedektör (HPLC-ECD) kullanarak, NT için test edildi. Maksimum 3-NT oranı 7,3 mikron, 4.5 ölçüler PM algılama limitli 1.13 pg/m3için bir prefilter tespit edilmiştir.
Aerosol veya hava indirme PM virüsler, prokaryot, mantarlar, bitkiler (polen) ve hayvanlar (böcekler, insan)1de dahil olmak üzere çeşitli biyolojik kökenli proteinler içerir. Protein içeriği PM içinde oranı neredeyse hangi bir havada alerjen2olarak önemli bir rol oynamak için karıştığı % 5, olduğu tahmin edilmektedir. Son raporlar öneririz bu kentsel ortam aerosol çeşitli boyutları ile % 0,5 ile % 23arasında değişen oranlarda amino asitler içerir. Buna ek olarak, PM proteinlerin kimyasal değişimleri O3, azot dioksit (NO2) ve kükürt dioksit (SO2)4gibi çeşitli kirleticiler ile proteinlerin reaksiyonlar tarafından oluşturulacak önerilmiştir.
3-NT — bir protein değişiklik — Tirozin kalıntıları nitration tarafından oluşturulur. O3 ve hiçbir2 daha yüksek bir konsantrasyon protein molekülleri sözde atmosferik alan5,6nitration tanıtmak için gösterilmiştir. Tirozin kalıntılarında polipeptid zinciri nitration polen proteinler7alerjenik potansiyelini artırır. Böylece, miktar ve hava 3-NT değerlendirmenin çevre sağlığı endişelerini ele önemli bir yönü olduğunu.
Olarak da bilinen bir biyomarker oksidatif, 3 NT ve nitrosative stres8. Kanıt ortaya çıkan bir vücut 3-NT içeriği anlamlı bir ilişki birkaç insan hastalıkları9,10ile göstermiştir. Zararlı etkileri nedeniyle, algılama ve nicel tahmini 3-NT biyolojik örnek bir bireyin sağlık durumunu belirlemede büyük alaka tutun. Son yıllarda, çeşitli yöntemleri enzim bağlı immunosorbent deneyleri, HPLC, 3 NT içeriği tahmin etmek için ortaya konan ve LC/MS11. Önceki çalışmalarda, önceki yöntemlerine göre birçok avantajı ile ihsan HPLC-ECD tekniği kullanarak bir algılama yöntemi bildirdin. Örneğin, HPLC ECD nispeten basit tahlil sistem12oldu bir çekme ya da derivatization yordam gerektirmez. Biz bu yöntem 3-biyolojik örnekleri (plazma üzerinden insan ve fare) NT'den algılamak için uygulanabilir olduğunu doğruladı.
Birçok araştırmalar 3-NT biyolojik örneklerde tespiti vurgulamamıza rağmen onun algılama nonbiological örneklerinde zor kalır ve dolayısıyla da çalışmanın takip edilmiştir. Aslında, havadaki zararlı etkisini değerlendirmek için 3-NT, 3-NT doğrudan doğruya--dan hava parçacıkları tespit etmek yararlı bir nicel yöntemi gereklidir; Bu nedenle, algılamak için varolan HPLC-ECD yöntemi uygulanan 3-NT PM üzerinden2.5 toplanan Cam elyaflı filtre. Kullanarak tekniği, 3 NT doğrudan küçük tespit edilemedi (6 mm çaplı yuvarlak delikler) adet örnek bir PM koleksiyonu filtresinin dışında. Biz daha fazla 3-NT çeşitli PM boyutları için içeriği değerlendirildi ve algılama sınırı 3-NT ölçülür. Mevcut Madde 3-NT doğrudan doğruya--dan nonbiological ve biyolojik örnekler tespit etmek için yüksek-duyarlı ve yüksek işlem hacmi bir yöntem öneriyor.
1. Toplam topluluğu parçacıklar, PM2.5, veya PM7ve hidroliz yöntemi PM proteinler için askıya
2. tatlı kaşığı, PM2.5ve am7yolu ile yüksek performanslı sıvı kromatografi ve elektrokimyasal algılama (HPLC-ECD) sistemi 3 NT içerik tespiti
Not: Bkz. Şekil 3.
3. Chromatograms ve miktar PM7 3-NT içerik analizi
HPLC-ECD Prensibi basittir. Hedef içeren örnekleri HPLC sütun ve mobil faz tarafından ayrılır ve ayrı hedef bileşik ve/veya azaltılmış elektrokimyasal Dedektör okside.
HPLC-ECD sisteminde yaklaşık 22 dakika sonra 3-NT zirve algılanır. ECDs (PEC-510 ve HTEC-500) tandem HPLC doğrultusunda bağlı. İlk ECD bileşikleri hidroksil gruplarını azaltır ve sonraki azaltılmış kimyasallar oksitlenir. ECDs 10-15 M bir son derece hassas algılama aralığı vardır. HPLC-ECD sistem algılama sınırı ortalama bazal sinyali 10 parça x 3 (mV) hesaplanan 1.13 pg/m3, idi.
Temsilcisi chromatograms Şekil 4' te gösterilmiştir. Saf bir 3-NT standart analiz ederek, kesin bir tepe ile istikrarlı bir temel olabilir (Şekil 4A) algıladı. 3-NT PM7 6 mm, yuvarlak şekilli örnekleri (Şekil 4B) kullanarak da ölçüldü.
3-NT standart HPLC, enjekte edildiğinde 3-NT algılama becerisi doğruluğu ile ilgili 3-NT için karşılık gelen en yüksek 20 dakikalık saklama teker teker tespit edilmiştir. PM örnekleri, 3 NT başka maddeler ayrılmış ve bağımsız en yüksek standart olarak aynı saklama anda algılandı. Tipik bir standart eğri Şekil 5nerede doğrusallık 5 ila 40 nM arasında gözlenen, gösterilir. Doğrusallık 500 kadar görülebilir nM (veri gösterilmez).
Tablo 1 atmosfer pg/m3 hava hesaplanan, 3 NT İçindekiler gösterir. 3-bir PM2.5 prefilter NT'de en yoğun #3 (PM7,3-4.5) gözlenmiştir.
Resim 1 : Toplama düzeni için TSP, PM7ve am2.5. (A)toplam askıya alınan parçacıklar (TSP) doğrudan bir koleksiyon filtre (hızında bir akış 1000 L/dak) üzerine toplanır. (B) PM7 toplanan zaman büyük parçacıkların boyutu seçici (hızında bir akış 1000 L/dak) hariç tutulur. (C) PM2.5 (hızında bir akış 116 L/dak) dört prefilters üzerinden toplanır. Kuvars filtre genellikle PM7 ve am2.5 için yedek filtre olarak veya çay kaşığı için koleksiyon filtre olarak bu şekilde gösterildiği gibi kullanılır. Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.
Resim 2 : 6 mm-yuvarlak daire hazırlanması. Koleksiyon filtre ile 6 mm çapında bir çukur yumruk aracını kullanarak kesildi. Daha sonra örnek bir 1.5 mL microtube içinde depolanmıştır. Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.
Şekil 3 : HPLC-ECD sistem Şematik diyagramı. 3-NT enjekte bir örnek üzerinden mobil faz akar HPLC sütunundaki ayrıldı. 3-NT aminotyrosine için azaltılmış, iminotyrosine için okside ve mamüllerinin dedektörü algılandı. Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.
Şekil 4 : HPLC-ECD sisteminde tipik chromatograms. (A)saf 3-HPLC-ECD sistem tarafından analiz NT. (B) 6 mm daire örnek bir PM7 filtresinin dışında kullanılan 3-NT algılamak için. 3-NT en yüksek bir okla belirtilir. Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.
Şekil 5 : Saf 3-NT örnekleri standart eğri. Düşük yoğunluklu sonuçlara başka bir grafikte gösterilir. Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.
Konu | Gün Koleksiyonu | Spot | 3-NT (pg/m3 hava) | |
PM2.5 | #1 prefilter | 27 | 4 | 8.25 ± 0.37 |
#2 prefilter | 27 | 4 | 29.66 ± 1.94 | |
PreFilter #3 | 27 | 4 | 74.37 ± 4.09 | |
#4 prefilter | 27 | 4 | 32.70 ± 0,75 | |
Backfilter | 7 | 5 | 4.21 ± 0,91 | |
7 | Backfilter | 7 | 1 | 89.16 ± 6.36 |
ÇAY KAŞIĞI | Filtre | 7 | 1 | 10.34 ± 2.09 |
Tablo 1: 3-NT HPLC-ECD sistemi tarafından ölçülen atmosferde. 6 mm dairesel noktalar her filtre üzerinden HPLC-ECD sistemi kullanılarak ölçüldü. #1 - #4 prefilters aynı dönemde toplanmıştır. Not 3-NT Havadaki konsantrasyonları toplanan Tarih, yıl veya konum gibi çeşitli faktörlerden etkilenir. Verileri (n = 3-10) vardır ortalama ± standart hata temsil.
Bu makalede bir miktar yöntemi hava indirme PM Kuvars filtreler son derece hassas HPLC-ECD teknikleri kullanarak toplanan 3-NT değerlendirmektir.
Genel olarak, 3 NT ölçüm yöntemleri insan hastalıklarda oksidatif stres biyolojik olarak geliştirilmiştir. Antikor tabanlı yöntemleri (Örneğin, enzim bağlı immunosorbent assay) yarı kantitatif hiçbir katı tahlil doğrulama ve testin güvenilirliğini değerlendirmek zordur çünkü kabul edilir. HPLC elektrokimyasal algılama (ECD) ve kütle spektrometresi tabanlı deneyleri ile 3-NT13miktar için yeterli hassasiyeti var. Hassas olmalarına karşın, GC-MS gibi kütle spektrometresi tabanlı yöntem veya GC-MS/MS amino asitlerin derivatization gerektirir ve derivatization kez işlem eserler14oluşumunda sonuçlanır.
GC ve LC teknikleri için karşılaştırıldığında, HPLC-ECD nispeten ucuzdur ve ölçü 3 için yeterli bir duyarlılığa sahiptir-NT. Ayrıca, GC-MS ve LC-MS derivatization adımda kez ek süresi gerektirir. Burada sunulan Yöntem 16 saat için protein sindirimi adım gerektirir, ancak bu yine de, gece boyunca dışarıda yapılabilir (yukarıda açıklandığı gibi yaklaşık 30 dakika eller zaman gereklidir örnek). Bir Otomatik Örnekleyici kullanarak otomatik tekrar ölçüm bir yüksek-den geçerek ölçüm sistemi sağlayabilir. Önceki çalışmalar ölçmek için immünolojik Yöntemler bildirdin 3-NT PM2,7; Ancak, bu tür yöntemleri 3-NT PM15seviyesinin düşük nedeniyle kış sezonunda 3-NT algılayamadı.
HPLC-ECD yöntemi diğer standart yöntemler üzerinde ek avantajları vardır; Örneğin, (i) bir ayıklama işlemi bu yöntemde gerekli değildir, (ii) Bu tamamen deterjan ücretsiz, (iii) bu en az örnek gereksinimi vardır ve, önemlisi, (iv) Bu yüksek duyarlılığa sahiptir. Filtreler toplanan parçacıklar sık sonication miktar çeşitli bileşenleri de dahil olmak üzere daha fazla araştırmalar için ayrılır. Deterjanlar da PM bağlı proteinler filtrelerden izole etmek için kullanılır. Ancak, aşağıdaki ek adımları kirlenme, örnek kaybı ve küçümseme ayıklama verimliliği nedeniyle riski artar ve ayrıca, çoğu deterjanlar LC/MS ile uyumsuzdur. Mevcut HPLC-ECD yönteminde HPLC örnekleri kolayca filtresinden basit bir oyuk yumruk kullanarak ve bir ek örnek hazırlama sürecinin zorunluluğu olmadan ayrılabilir. 28,3 mm2orijinal kuvars filtre boyuta göre çok küçüktür, yuvarlak şekilli örnek alanıdır (8 x 10 inç 203.2 x 254 mm = 51,600 mm2=).
HPLC-ECD durumu dikkatlice 3-NT sinyal için bir girişimi engellemek için gözden geçirilmiş12daha önce açıklandığı gibi. Güçlü bir asidik pH mobil faz ve Asetonitril yeterli bir konsantrasyon algılama için önemlidir. Bu koşul kullanma, nitro temel, dahil olmak üzere diğer bileşikler, nitrotyrosine ayrılabilir. Mevcut durumu 3-NT örneklerinden farklı fiziksel özelliği (Örneğin, partiküler madde ve plazma) tespiti için uygundur.
Değerlendirmek için 3-NT havada, filtre ağırlık ölçümü ve arka ortadan kaldırılması önemli adım vardır. Genel olarak, PM7 yaklaşık 100 mg üzerinde bir 4-7 gün boyunca toplanan vardır; Ancak, çeşitli faktörler önce ve sonra nem ve statik elektrik şarj dahil olmak üzere PM7 koleksiyonu filtre ağırlık etkiler. Bu etkilerinden korunmak için filtre ağırlık sabitleme uzun süre subequal sıcaklık ve nem altında gereklidir. Elektron teraziler yüklendiği konum içinde istikrarlı bir ortam sağlanmalıdır. Numune hazırlama için nonspesifik proteaz kokteyl arka plan etkilerinden ve Ultrafiltrasyon membran kez 3-NT benzer bir zirveye göstermek düzeltmek önemlidir.
Bu yöntem kapalı ortamlarda da dahil olmak üzere diğer parçacıklar uygulanabilir. Proteinlerin nitration onların alerjenik potansiyel2artabilir. Bu nedenle, bu yöntem çevre temizlik değerlendirmek ve nitrosative stres önlemek için yardımcı olabilir.
Bu çalışmada, atmosferik 3-NT hava örnekleyici filtre ele kolay ve ucuz aparatı ile son derece hassas ölçüm yöntemi bildirin. 3-NT atmosferde nesil O3, NO2, PM proteinler ve insan alerjenite etkileyen meteorolojik öğeleri gibi çevresel kirleticiler ile ilişkilidir. Sonuç olarak, mevcut soruşturmada geliştirilen Yöntem atmosferik reaksiyon O3, çeşitli kirleticiler ve PM proteinler çeşitli meteorolojik koşullar altında değerlendirmek için yardımcı olabilir. 3-nitrotyrosine atmosferde bir tahmini için HPLC-ECD geliştirme bu çabaları ile biz daha iyi çevre temizlik, insan sağlığının iyileştirilmesi tahmin.
Yazarlar ifşa gerek yok.
Yazarlar Masayuki Kubo, ABD Çevre koruma ajansı çay kaşığı/PM2.5 örnekleme ile yardım için teşekkür ederiz. Bu eser kısmen JSP'ler KAKENHI Grant numarası JP16K15373 ve JP18H03039 tarafından desteklenmiştir.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Quartz filter, backup quartz filter | PALL life sciences | 7204 | Tissuquatrz 2500QAT-UP, 8x10in |
High-volume air sampler | SIBATA SCIENTIFIC TECHNOLOGY | HV-1000F | |
Particle size selector for SPM | SIBATA SCIENTIFIC TECHNOLOGY | 080130-061 | SPM (suspended particulate matters) is defined in Japan that particles with 10 um of 100% cut-off diameter. SPM is almost identical to PM7. |
Low-volume air sampler | SIBATA SCIENTIFIC TECHNOLOGY | AH-600F | |
Size classification unit for PM2.5 | SIBATA SCIENTIFIC TECHNOLOGY | AH-600 | |
Quartz filters for classification (PM4.5–2.5, PM7.3–4.5, PM15–7.3, and TSP-PM15) | Tokyo Dylec | AHQ-630 | |
Non-specific protease cocktail | Roche | 11459643001 | Pronase from Streptomyces griseus |
3-Nitrotyrosine | SIGMA | N7389 | |
Ultrafiltration membranes | Millipore | UFC5010BK | AMICON ULTRA 0.5 mL - 10kDa cutoff |
ECD | Eicom | HTEC-500, PEC-510 | standalone HPLC-ECD unit (HTEC-510) and Pre-electrolysis cell (PEC-510), includes pump |
HPLC column | Eicom | SC-5ODS | |
Data processor | Eicom | EPC-300 | |
Injector | Hitachi High-Tech Science | L-7200 | Auto sampler |
Analyzing software | eDAQ Japan | ES280 | PowerChrom software |
Bu JoVE makalesinin metnini veya resimlerini yeniden kullanma izni talebi
Izin talebiThis article has been published
Video Coming Soon
JoVE Hakkında
Telif Hakkı © 2020 MyJove Corporation. Tüm hakları saklıdır