Name: sample preparation for probe electrospray ionization mass spectrometry
Uploaded: 2020-02-19T12:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Sample Preparation for Probe Electrospray Ionization Mass Spectrometry at JoVE.com

Wij danken Ayumi Iizuka voor de exploitatie van de PESI-MS en Kazuko Sawa-nobori voor haar secretariële hulp. Wij danken Bronwen Gardner, Ph.D., van Edanz Group (www.edanzediting.com/ac) voor het bewerken van een ontwerp van dit manuscript.

Het institutioneel comité voor dierverzorging aan de Universiteit van Yamanashi keurde alle protocollen en het gebruik van proefdieren goed die hierin worden vermeld. Menselijk monster gebruik werd goedgekeurd door de institutionele ethiek raad van de Universiteit van Yamanashi.
1. Vaste weefselbereiding
OPMERKING: Monsters moeten na verwijdering uit het dier of het menselijk lichaam op ijs worden gehouden om de versheid van het weefsel te behouden. Als metingen niet...

<ol>
	<li>Fenn, J. B., Mann, M., Meng, C. K., Wong, S. F., Whitehouse, C. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Electrospray+ionization+for+mass+spectrometry+of+large+biomolecules.">Electrospray ionization for mass spectrometry of large biomolecules.</a> Science. 246, 64-71 (1989).</li><li>Karas, M., Bachman, D., Bahr, U., Hillenkamp, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Matrix-Assisted+Ultraviolet+Laser+Desorption+of+Non-Volatile+Compounds.">Matrix-Assisted Ultraviolet Laser Desorption of Non-Volatile Compounds.</a> International Journal of Mass Spectrometry and Ion Processes. 78, 53-68 (1987).</li><li>Tanaka, K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Protein+and+polymer+analyses+up+to+m/z+100000+by+laser+ionization+time-of+flight+mass+spectrometry.">Protein and polymer analyses up to m/z 100000 by laser ionization time-of flight mass spectrometry.</a> Rapid Communications in Mass Spectrometry. 2, 151-153 (1988).</li><li>Hiraoka, K., Nishidate, K., Mori, K., Asakawa, D., Suzuki, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Development+of+probe+electrospray+using+a+solid+needle.">Development of probe electrospray using a solid needle.</a> Rapid Communications in Mass Spectrometry. 21, 3139-3144 (2007).</li><li>Yoshimura, K., Chen, L. C., Yu, Z., Hiraoka, K., Takeda, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Real+time+analysis+of+living+animals+by+electrospray+ionization+mass+spectrometry.">Real time analysis of living animals by electrospray ionization mass spectrometry.</a> Analytical Biochemistry. 417, 195-201 (2011).</li><li>Balog, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Intraoperative+tissue+identification+using+rapid+evaporative+ionization+mass+spectrometry.">Intraoperative tissue identification using rapid evaporative ionization mass spectrometry.</a> Science Translational Medicine. 5, 194ra93 (2013).</li><li>Boughton, B. A., Hamilton, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Spatial+metabolite+profiling+by+matrix-assisted+laser+desorption+ionization+mass+spectrometry+imaging.">Spatial metabolite profiling by matrix-assisted laser desorption ionization mass spectrometry imaging.</a> Advances in Experimental Medicine and Biology. 965, 291-321 (2017).</li><li>Shimma, S., Sugiura, Y., Hayasaka, T., Hoshikawa, Y., Noda, T., Setou, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=MALDI-based+imaging+mass+spectrometry+revealed+abnormal+distribution+of+phospholipids+in+colon+cancer+liver+metastasis.">MALDI-based imaging mass spectrometry revealed abnormal distribution of phospholipids in colon cancer liver metastasis.</a> Journal of Chromatography. B, Analytical Technologies in the Biomedical and Life Sciences. 855, 98-103 (2017).</li><li>Sugiyama, E., Setou, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Visualization+of+brain+gangliosides+using+MALDI+imaging+mass+spectrometry.">Visualization of brain gangliosides using MALDI imaging mass spectrometry.</a> Methods in Molecular Biology. 1804, 223-229 (2018).</li><li>Zhang, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Nondestructive+tissue+analysis+for+ex+vivo+and+in+vivo+cancer+diagnosis+using+a+handheld+mass+spectrometry+system.">Nondestructive tissue analysis for ex vivo and in vivo cancer diagnosis using a handheld mass spectrometry system.</a> Science Translational Medicine. 9, 406 (2017).</li><li>Pirro, V., Jarmusch, A. K., Vincenti, M., Cooks, R. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Direct+drug+analysis+from+oral+fluid+using+swab+touch+spray+mass+spectrometry.">Direct drug analysis from oral fluid using swab touch spray mass spectrometry.</a> Analytica Chimca Acta. 861, 47-54 (2015).</li><li>Chen, L. C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Characterization+of+probe+electrospray+generated+from+a+solid+needle.">Characterization of probe electrospray generated from a solid needle.</a> Journal of Physical Chemistry. B. 112, 11164-11170 (2008).</li><li>Mandal, M. K., Chen, L. C., Hiraoka, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Sequential+and+exhaustive+ionization+of+analytes+with+different+surface+activity+by+probe+electrospray+ionization.">Sequential and exhaustive ionization of analytes with different surface activity by probe electrospray ionization.</a> Journal of the American Society for Mass Spectrometry. 22, 1493-1500 (2011).</li><li>Yoshimura, K., Chen, C. L., Asakawa, D., Hiraoka, K., Takeda, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Physical+properties+of+the+probe+electrospray+ionization+(PESI)+needle+applied+to+the+biological+samples.">Physical properties of the probe electrospray ionization (PESI) needle applied to the biological samples.</a> Journal of Mass Spectrometry. 44, 978-985 (2009).</li><li>Yoshimura, K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Analysis+of+renal+cell+carcinoma+as+a+first+step+for+mass+spectrometry-based+diagnostics.">Analysis of renal cell carcinoma as a first step for mass spectrometry-based diagnostics.</a> Journal of the American Society for Mass Spectrometry. 23, 1741-1749 (2012).</li><li>Ashizawa, K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Construction+of+mass+spectra+database+and+diagnosis+algorithm+for+head+and+neck+squamous+cell+carcinoma.">Construction of mass spectra database and diagnosis algorithm for head and neck squamous cell carcinoma.</a> Oral Oncology. 75, 111-119 (2017).</li><li>Johno, H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Detection+of+potential+new+biomarkers+of+atherosclerosis+by+probe+electrospray+ionization+mass+spectrometry.">Detection of potential new biomarkers of atherosclerosis by probe electrospray ionization mass spectrometry.</a> Metabolomics. 14, 38 (2018).</li><li>Zaitsu, K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Intact+endogenous+metabolite+analysis+of+mice+liver+by+probe+electrospray+ionization/triple+quadrupole+tandem+mass+spectrometry+and+its+preliminary+application+to+in+vivo+real-time+analysis.">Intact endogenous metabolite analysis of mice liver by probe electrospray ionization/triple quadrupole tandem mass spectrometry and its preliminary application to in vivo real-time analysis.</a> Analytical Chemistry. 88, 3556-3561 (2016).</li><li>Yoshimura, K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Real+time+diagnosis+of+chemically+induced+hepatocellular+carcinoma+using+a+novel+mass+spectrometry-based+technique.">Real time diagnosis of chemically induced hepatocellular carcinoma using a novel mass spectrometry-based technique.</a> Analytical Biochemistry. 441, 32-37 (2013).</li><li>Nakagawa, H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Lipid+metabolic+reprogramming+in+hepatocellular+carcinoma.">Lipid metabolic reprogramming in hepatocellular carcinoma.</a> Cancers. 10, 447-461 (2018).</li><li>Mandal, M. K., Chen, L. C., Hashimoto, Y., Yu, Z., Hiraoka, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Detection+of+biomolecules+from+solutions+with+high+concentration+of+salts+using+probe+electrospray+and+nano-electrospray+ionization+mass+spectrometry.">Detection of biomolecules from solutions with high concentration of salts using probe electrospray and nano-electrospray ionization mass spectrometry.</a> Analytical Methods. 2, 1905-1912 (2010).</li><li>Yoshimura, K., Chen, L. C., Johno, H., Nakajima, M., Hiraoka, K., Takeda, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Development+of+non-proximate+probe+electrospray+ionization+for+real-time+analysis+of+living+animal.">Development of non-proximate probe electrospray ionization for real-time analysis of living animal.</a> Mass Spectrometry. 3, S0048 (2014).</li><li>Chen, L. C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Ambient+imaging+mass+spectrometry+by+electrospray+ionization+using+solid+needle+as+sampling+probe.">Ambient imaging mass spectrometry by electrospray ionization using solid needle as sampling probe.</a> Journal of Mass Spectrometry. 44, 1469-1477 (2009).</li><li>Yoshimura, K., Chen, C. L., Asakawa, D., Hiraoka, K., Takeda, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Physical+properties+of+the+probe+electrospray+ionization+(PESI)+needle+applied+to+the+biological+samples.">Physical properties of the probe electrospray ionization (PESI) needle applied to the biological samples.</a> Journal of Mass Spectrometry. 44, 978-985 (2009).</li><li>Takeda, S., Yoshimura, K., Hiraoka, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Innovations+in+analytical+oncology+-+Status+quo+of+mass+spectrometry-based+diagnostics+for+malignant+tumor.">Innovations in analytical oncology - Status quo of mass spectrometry-based diagnostics for malignant tumor.</a> Journal of Analytical Oncology. 1, 74-80 (2012).</li><li>Hiraoka, K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Component+profiling+in+agricultural+applications+using+an+adjustable+acupuncture+needle+for+sheath-flow+probe+electrospray+ionization/mass+spectrometry.">Component profiling in agricultural applications using an adjustable acupuncture needle for sheath-flow probe electrospray ionization/mass spectrometry.</a> Journal of Agricultural and Food Chemistry. 67, 3275-3283 (2019).</li></ol>

Hoewel PESI een afgeleide is van ESI voor massaspectrometrie4, is het het meest voordelig voor het monitoren van real-time metabolomica, evenals voor het analyseren van biochemische reacties zonder complexe of tijdrovende voorbehandelingenuit tevoeren 5,14,15,17. Het is een eenvoudige en onmiddellijke massaspectrometrie techniek die kan worden toegepast op de geïntegree...

Massaspectrometrie (MS) is een technologische realisatie van reductionisme; het reduceert het analyseobject tot een eenheid die kan worden geïnterpreteerd op basis van moleculaire soorten of cascades. Daarom is het een representatieve methode van analytische chemie. Het bestaat uit vier processen: ionisatie, analyse, detectie en spectrale acquisitie. Omdat ionisatie van het molecuul het eerste proces in massaspectrometrie is, beperkt het over het algemeen de vorm van de te verwerken analyten. De meeste ionisatieprocedures vereisen de vernietiging van de structuur, morfologie en real-time biologische processen van organische monsters. Bijvoorbeeld, elektrospray ionisatie (ESI) MS vereist dat de monsters in een vloeibare toestand voor efficiënte ionisatie1. Monsters moeten daarom door een complex biochemisch preparaat gaan, dat de samenstelling van moleculen verandert. Als alternatief, terwijl matrix-assisted laser desorptie ionisatie (MALDI) MS moleculaire kaarten van dun gesectioneerd weefsel2,3kan reconstrueren, is de ionisatie-efficiëntie te laag om alle moleculen in de monsters te detecteren, en het is bijzonder slecht in het analyseren van vetzuren. Gezien deze beperkingen kan sondeelektrosprayionisatie (PESI)4 worden gebruikt om de real-time veranderingen in biologische systemen in situ waar te nemen zonder de structurele integriteit te vernietigen5, terwijl het biologische organisme dat wordt waargenomen technisch in levende staat is. Een zeer fijne naald wordt gebruikt in dit geval die gelijktijdig dient als een monster picker en een ionenzender. Dit betekent dat de complexe monstervoorbehandelingssequenties kunnen worden omzeild om massaspectra te verkrijgen die de moleculaire componenten van het levende systeem in situ weerspiegelen.
Er zijn verschillende andere ionisatiemethoden die wedijveren met PESI-MS. Een daarvan is snelle verdampingsionisatie massaspectrometrie (REIMS)6. Deze techniek werkt goed tijdens de operatie, omdat het is gemonteerd met een elektrisch mes en verzamelt de ionenpluim gegenereerd tijdens incisie. Terwijl REIMS is zeer nuttig voor de operatie, het is in wezen een destructieve methode die de elektrische ablatie van het weefsel vereist. Daarom is het niet nuttig voor de gedetailleerde analyse van cellen en weefsels in een preparatief monster of in laboratoriumanalyses. Bovendien, omdat het verzamelt een grote hoeveelheid pluim met weefselpuin, het vereist langdurig onderhoud van de apparaten na elk gebruik, waardoor het gebruik van deze machine te beperken tot speciale chirurgische ingrepen. Een soortgelijke methode, genaamd laser desorptie ionisatie massaspectrometrie (LDI-MS)7, is een andere techniek die niet-invasief en nuttig voor het oppervlak analyse. Omdat deze techniek goed is in het scannen van het oppervlak van een monster, bereikt het uitgebreide tweedimensionale analyse zoals MALDI imaging massaspectrometrie8,9. Omdat LDI-MS echter alleen van toepassing is op de oppervlakteanalyse, is PESI-MS voordelig voor het analyseren van de monsters, bijvoorbeeld binnen het weefsel. Een andere techniek, de MasSpec Pen10, werd gemeld om een hoge specificiteit en gevoeligheid te bereiken bij de diagnose van schildklierkanker, maar de diameter van de sonde is in de orde van mm en het is specifiek voor de oppervlakte-analyse, wat betekent dat het niet kan detecteren kleine knobbeltjes van kanker of diep gelokaliseerde laesies. Aangezien deze methode gebruik maakt van een microcapillary flow canal ingebed in de sondepen, moet bovendien rekening worden gehouden met kruisbesmetting, vergelijkbaar met LDI-MS. Andere technieken bestaan die zijn toegepast op klinische instellingen, zoals de stroom sonde en ionisatie vorm swab11, maar ze zijn niet wijdverbreid.
PESI is extreme miniaturisatie van ESI, waarin de capillaire van de nano-elektrospray convergeert op een vaste naald met een tip kromming straal van enkele honderden nm. Ionisatie vindt plaats in het uiterst beperkte gebied van de naaldtip door een Taylor-kegel te vormen, waarop monsters blijven totdat de ionisatie van alle vloeistof op de punt is voltooid12. Als de analyt op de punt van de metalen naald blijft, wordt de overbelasting continu gegenereerd op de interface tussen de metalen naald en de analyten. Daarom vindt sequentiële ionisatie van moleculen plaats, afhankelijk van hun oppervlakteactiviteit. Deze eigenschap maakt de naald tip een soort chromatogram, het scheiden van de analyten, afhankelijk van hun oppervlakteactiviteit. Meer technisch, moleculen met de sterkere oppervlakteactiviteit komen aan het oppervlak van de Taylor kegel en worden geïoniseerd eerder dan die met een zwakkere oppervlakteactiviteit, die zich hechten aan het oppervlak van de naald tot het einde van het ionisatieproces. Zo wordt volledige ionisatie van alle moleculen die door de naald worden opgepikt bereikt13. Bovendien, omdat deze techniek niet de toevoeging van overbodig oplosmiddel aan het monster impliceert, volstaan enkele honderden femtoliters om massaspectra sterk genoeg te krijgen voor verdere analyse14. Deze eigenschappen zijn gunstig voor de analyse van intacte biologische monsters. Een groot nadeel van PESI-MS ligt echter in de discontinuïteit in ionisatie vanwege de wederkerige beweging van de naald langs de verticale as, vergelijkbaar met een zaagmachine. Ionisatie vindt alleen plaats wanneer de punt van de sonde het hoogste punt bereikt wanneer de hoogte van de ionenopening op de horizontale as is uitgelijnd. Ionisatie stopt terwijl de naald monsters oppikt, en dus is de stabiliteit van ionisatie niet gelijk aan die in conventionele ESI. Daarom is PESI-MS geen ideale methode voor proteomics.
Tot op heden is PESI-MS voornamelijk toegepast op de analyse van biologische systemen, die een breed scala aan gebieden bestrijken, van fundamenteel onderzoek tot klinische instellingen. Bijvoorbeeld, de directe analyse van menselijk weefsel voorbereid tijdens de operatie was in staat om de accumulatie van triacylglycerol onthullen in zowel niercel carcinoom15 en faryngeal plaveiselcarcinoom16. Deze methode kan ook vloeibare monsters, zoals bloed, meten om zich te concentreren op het lipideprofiel. Sommige moleculen zijn bijvoorbeeld afgebakend tijdens veranderingen in het dieet bij konijnen; er werd gemeld dat sommige van deze moleculen in zeer vroeg stadium van de experimenten afdaalden, wat wijst op de hoge gevoeligheid en het nut van dit systeem voor klinische diagnose17. Bovendien, directe toepassing op een levend dier toegestaan de detectie van biochemische veranderingen van de lever na slechts een nacht van vasten5. Zaitsu et al.18 revisited dit experiment5 en analyseerde de metabole profielen van de lever op bijna dezelfde manier, met resultaten die de stabiliteit en reproduceerbaarheid van onze oorspronkelijke methode versterkt. Bovendien waren we in staat om het kankerweefsel te discrimineren van omliggende niet-kankerlever bij muizen met behulp van deze techniek19. Daarom is dit een veelzijdige massaspectrometrietechniek die nuttig is in verschillende omgevingen, zowel in vivo als in vitro. Vanuit een ander oogpunt kan de PESI-module worden gemaakt om verschillende massaspectrometers te passen door de montagebevestiging aan te passen. In dit korte artikel introduceren we de basisprincipes en voorbeelden van toepassingen (figuur 1),inclusief toepassingen met levende dieren5.
Volgens de verordeningen en wetten in elk land moeten delen van dit protocol worden herzien om aan de criteria van elke instelling te voldoen. Toepassing op het levende organisme is de meest interessante en uitdagende omdat het biochemische of metabole veranderingen in weefsels of organen in levende dieren in situ kan bieden. Hoewel deze aanvraag werd goedgekeurd door het institutioneel comité voor dierverzorging aan de Universiteit van Yamanashi, zal in 20135,een nieuwe goedkeuringsronde nodig zijn vanwege recente wijzigingen in de regelgeving voor de dierproeven. Verschillende wijzigingen in de experimentele regeling zijn daarom aan te raden. Met betrekking tot de massaspectra verkregen in experimenten, rekening houdend met de schommelingen van massaspectra tussen elke meting, is er geen spectrale informatie-uitwisseling systeem dat gemeenschappelijk is voor de nucleotide sequencing gemeenschap. Er moet voor worden gezorgd wanneer de bediener de naald hanteert om ongevallen met de naaldprik te voorkomen, vooral bij het verwijderen van de naaldhouder. Een speciaal apparaat voor het losmaken van de naald is hiervoor zeer nuttig. Aangezien het compartiment van de PESI-module een luchtdichte, gesloten kamer is, treedt lekkage van de ionenpluim niet op als de massaspectrometer volgens de instructies wordt bediend.

<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>5-Fluoro-2&#39;-deoxyuridine (5-FdU)</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>F8791-25MG</td>
			<td>25mg</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>disposable biposy punch (Trepan)</td>
			<td>kai Europa GmbH</td>
			<td>BP-30F</td>
			<td>bore size 3mm</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>ethanol</td>
			<td>nacalai tesque</td>
			<td>14710-25</td>
			<td>extra pure reagent</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>LabSolutions</td>
			<td>Shimadzu</td>
			<td></td>
			<td>ver. 5.96, Data analyzer</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>micropestle</td>
			<td>United Scientific Supplies</td>
			<td>S13091</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>microtube</td>
			<td>Treff</td>
			<td>982855</td>
			<td>0.5 mL clear</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>PESI-MS (Direct Probe Ionization-MS)</td>
			<td>Shimadzu</td>
			<td>DPiMS-2020</td>
			<td>Mass spectrometer equipped with PESI</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>PPGT solition</td>
			<td>Shimadzu</td>
			<td>ND</td>
			<td>Attached to DPiMS-2020</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

sample preparation for probe electrospray ionization mass spectrometry

Massaspectrometrie (MS) is een krachtig instrument in de analytische chemie omdat het zeer nauwkeurige informatie biedt over moleculen, zoals massa-ladingsverhoudingen(m/z),die nuttig zijn om moleculaire gewichten en structuren af te leiden. Hoewel het in wezen een destructieve analytische methode, recente vooruitgang in de ambient ionisatie techniek hebben ons in staat gesteld om gegevens te verwerven, terwijl het verlaten van weefsel in een relatief intacte toestand in termen van integriteit. Probe elektrospray ionisatie (PESI) is een zogenaamde directe methode omdat het geen complexe en tijdrovende voorbehandeling van monsters vereist. Een fijne naald dient als monsterpicker, evenals een ionisatiezender. Op basis van de zeer scherpe en fijne eigenschap van de sonde tip, vernietiging van de monsters is minimaal, waardoor we de real-time moleculaire informatie te verwerven van levende dingen in situ. Hierin introduceren we drie toepassingen van PESI-MS techniek die nuttig zullen zijn voor biomedisch onderzoek en ontwikkeling. Een daarvan omvat de toepassing op vast weefsel, dat is de fundamentele toepassing van deze techniek voor de medische diagnose. Aangezien deze techniek vereist slechts 10 mg van het monster, het kan zeer nuttig zijn in de routine klinische instellingen. De tweede toepassing is voor in vitro medische diagnostiek waarbij menselijk bloedserum wordt gemeten. Het vermogen om vloeistofmonsters te meten is ook waardevol in verschillende biologische experimenten waarbij een voldoende hoeveelheid monster voor conventionele analytische technieken niet kan worden verstrekt. De derde toepassing leunt naar de directe toepassing van sondenaalden bij levende dieren, waar we real-time dynamiek van metabolieten of drugs in specifieke organen kunnen verkrijgen. In elke toepassing kunnen we de moleculen afleiden die door MS zijn gedetecteerd of kunstmatige intelligentie gebruiken om een medische diagnose te krijgen.

Zoals afgebeeld in figuur 3, zijn de gegevens verkregen door pesi-ms-techniek de massaspectra, waarvan de m/z in dit systeem varieert van 10 tot 1.200. Terwijl men moleculen tot m/z 2.000 kan ontdekken, waren er weinig pieken verkregen met behulp van deze techniek over het massabereik van m/z 1.200. Daarom analyseerden we pieken van m/z 10 tot 1.200. Er waren opvallende groepen pieken rond m/z 800 en 900; de eerste...

Watch this Scientific Journal Video about Sample Preparation for Probe Electrospray Ionization Mass Spectrometry at JoVE.com

Sample Preparation for Probe Electrospray Ionization Mass Spectrometry

Dit artikel introduceert monsterbereidingsmethoden voor een unieke real-time analytische methode op basis van de omgevingsmassaspectrometrie. Deze methode stelt ons in staat om real-time analyses uit te voeren van de biologische moleculen in vivo zonder speciale voorbehandelingen.

Monster voorbereiding voor Probe Electrospray Ionization Mass Spectrometry

Mass spectrometry (MS) is a powerful tool in analytical chemistry because it provides very accurate information about molecules, such as mass-to-charge ...

Dit is dus unieke omgevingsmassaspectrometrie, bijzonder geschikt voor het analyseren van biologische monsters, zowel in vitro als in vivo. Aangezien dit niet regelmatig een speciale voorbehandeling van monsters vereist, zoals celsordening, fractionering en concentratie, kan het een monster analyseren met minimaal verlies van biologische componenten, vooral die welke als zeer kleine hoeveelheid bestaan. Deze techniek stelt u in staat om de grondstoffen direct te analyseren in een minuut door massaspectrometrie.Snelheid is niethinderend in robuustheid van het systeem, belangrijkste voordelen die inherent zijn aan deze techniek. Het enige wat je hoeft te doen is om gewoon voor te bereiden silica, 10 milligram weefsels monster, en 10 microliter van vermenigvuldigen. En stop ze in wegwerpcartridge.Het is ingesteld op de PESI-MS machine, en je krijgt het resultaat in een paar minuten. Door de juiste massaspectrometer te kiezen, u de moleculaire identiteit annoteren. Om te beginnen haalt u het lever- of nierweefsel uit de vriezer.Op een kurkplaat, snijd het weefsel monster tot een ongeveer twee bij twee bij twee millimeter met behulp van een scalpel of mes. U het monster ook met de Trepan eruit slaan en de lengte van de kolom tot twee millimeter bijsnijden. Als het weefsel is besmet met bloed, was kort met ijskoude fosfaat-gebufferde zoutoplossing.Plaats ongeveer 10 milligram van de snede of geponst monster in een plastic microbuis en voeg 100 microliter van 50% ethanol. Gebruik een micropestle om het monster te homogeniseren. Plaats vervolgens met de pipetman 10 microliter van het homogenaat in de put van de cartridge van de massaspectrometer.Plaats de cartridge in de ionisatiekamer van de Direct Probe Ionisatie Mass Spectrometer en installeer de roestvrije steel naald sonde die zal worden gebruikt voor de monster ionisatie. Sluit het deksel van de kamer stevig om de veiligheidsinrichting automatisch te activeren. Start de boordcomputer door op het startpictogram te klikken om te analyseren, met behulp van de panelen op het scherm, een spanning van 2,3 kilovolt op de naald aan te brengen om de elektrospray te genereren en ervoor te zorgen dat de frequentie van de naald drie hertz is.Wacht 30 seconden tot de meting is voltooid. Gooi na het meten van elk monster de patroon en de naald in een biohazard disposeer. Om de massaspectra te analyseren, opent u de software die is gekoppeld aan de massaspectrometer.Klik op het L-C-D-bestand in het browservenster van het gegevensbestand van de software. U kiest voor een enkele piek van het massaspectrumvenster en geeft automatisch een E-I-C weer. Controleer de T-I-C en E-I-C en klik op het gemiddelde spectrumpictogram om het tijdsvenster voor het genereren van het massaspectrum te selecteren.Exporteer de massaspectrale tekstgegevens. Om lichaamsvloeistoffen te analyseren, moet u tot 10 microliter van het serummonster opstellen en het in een microbuis van 1,5 milliliter afgeven. Voeg 190 microliter van 50% ethanol toe aan de buis en doe vervolgens twee minuten vortex bij kamertemperatuur.Om alle rode bloedcellen te elimineren, centrifugeren de vloeistof op 15,000 keer G gedurende een tot vijf minuten bij vier graden Celsius. Breng 10 microliter van het supernatant in de put van de cartridge en ga verder meten op de massaspectrometer zoals voorheen. Dit protocol toont monstervoorbereiding voor PESI-MS op vast monster, vloeibaar monster en levend dier.Menselijke niercelcarcinoom vertoont karakteristieke pieken van neutrale lipiden. Er waren relatief sterke pieken in de spectra bij de massa-lading verhouding van 900 van menselijke niercelcarcinoma weefsel dat niet werden geïdentificeerd in het omringende niet-kankerweefsel. Deze pieken vertegenwoordigen voornamelijk triacyl glycerol.Voorbeeld van gegevens die zijn verkregen in normale leverweefsels, afgebeeld de neoplastische laesie van een patiënt met chronische hepatitis en levercirrose. Menselijk serum van drie individuen werd geanalyseerd met behulp van PESI-MS, er waren duidelijke verschillen in de spectrale patronen tussen de individuen. Voor de metabolische veranderingen in 5-FdU geïnjecteerd intraveneously in het staartvat van een muis, zeer snelle en gevoelige detectie van 5-FdU met natrium adduct werd bereikt in de lever in situ.Als de diepte van de naald tip van de site van het weefsel, speelt de belangrijkste rol in ionisatie die de succesvolle gegevensverwerving leest, zorg ervoor dat de instructies te volgen. Je de moleculaire soorten identificeren door in de commerciële database te kijken. Dit is een manier om het moleculaire mechanisme van de ziekte te kwalificeren.Veel onderzoekers zijn geïnteresseerd geraakt in de toepassing van deze techniek voor het voorspellen van de welvaart van de ziekte en het is prognose. Vooral met behulp van Ricket biopsie. Zorg ervoor dat je niet geprikt wordt door de sondenaald.Dit kan eenvoudig worden vermeden met een specifiek instrument voor het verwijderen van de naald uit de machine.

Research

JoVE Journal

Biochemistry

Time-resolved ElectroSpray Ionization Hydrogen-deuterium Exchange Mass Spectrometry for Studying Protein Structure and Dynamics

Tijdsgeresolveerde elektrosprayionisatie waterstof-deuterium Exchange Massaspectrometrie voor het bestuderen van Protein Structure en Dynamics

Intrinsically disordered proteins (IDPs) have long been a challenge to structural biologists due to their lack of stable secondary structure elements. ...

Resolving Affinity Purified Protein Complexes by Blue Native PAGE and Protein Correlation Profiling

Het oplossen van Affiniteit gezuiverde eiwit complexen door Blue inheemse PAGE en Protein Correlatie Profiling

Most proteins act in association with others; hence, it is crucial to characterize these functional units in order to fully understand biological ...

Lipid Droplet Isolation for Quantitative Mass Spectrometry Analysis

Lipide Druppeltje Isolatie kwantitatieve massaspectrometrie Analyse

Lipid droplets are vital to the replication of a variety of different pathogens, most prominently the Hepatitis C Virus (HCV), as the putative site of ...

Sample Preparation for Mass Spectrometry-based Identification of RNA-binding Regions

Bereiding van de monsters voor de massa spectrometrie gebaseerde identificatie van RNA-bindende regio 's

Noncoding RNAs play important roles in several nuclear processes, including regulating gene expression, chromatin structure, and DNA repair. In most ...

Optimal Preparation of Formalin Fixed Samples for Peptide Based Matrix Assisted Laser Desorption/Ionization Mass Spectrometry Imaging Workflows

Optimale voorbereiding van formaline vaste monsters voor Peptide Matrix gebaseerde bijgestaan Laser desorptie/ionisatie massaspectrometrie Imaging Workflows

The use of matrix-assisted laser desorption/ionization, mass spectrometry imaging (MALDI MSI) has rapidly expanded, since this technique analyzes a host ...

Leaf Spray Mass Spectrometry: A Rapid Ambient Ionization Technique to Directly Assess Metabolites from Plant Tissues

Blad Spray massaspectrometrie: Een snelle Ambient ionisatie techniek om te beoordelen direct metabolieten van plantaardige weefsels

Plants produce thousands of small molecules that are diverse in their chemical properties. Mass spectrometry (MS) is a powerful technique for analyzing ...

Nitropeptide Profiling and Identification Illustrated by Angiotensin II

Nitropeptide profilering en identificatie geïllustreerd door angiotensine II

Protein nitration is one of the most important post-translational modifications (PTM) on tyrosine residues and it can be induced by chemical actions of ...

A Plasma Sample Preparation for Mass Spectrometry using an Automated Workstation

Een plasmamonstervoorbereiding voor massaspectrometrie met behulp van een geautomatiseerd werkstation

Sample preparation for mass spectrometry analysis in proteomics requires enzymatic cleavage of proteins into a peptide mixture. This process involves ...

Quantitative Analysis of the Cellular Lipidome of Saccharomyces Cerevisiae Using Liquid Chromatography Coupled with Tandem Mass Spectrometry

Quantitative Analysis of the Cellular Lipidome of Saccharomyces Cerevisiae Using Liquid Chromatography Coupled with Tandem Mass Spectrometry

Kwantitatieve analyse van de cellulaire lipidoom van Saccharomyces Cerevisiae met behulp van vloeibare chromatografie in combinatie met tandem massaspectrometrie

Lipids are structurally diverse amphipathic molecules that are insoluble in water. Lipids are essential contributors to the organization and function of ...

Untargeted Liquid Chromatography-Mass Spectrometry-Based Metabolomics Analysis of Wheat Grain

Ongerichte vloeibare chromatografie-massaspectrometrie-gebaseerde metabolomics analyse van tarwekorrel

Understanding the interactions between genes, the environment and management in agricultural practice could allow more accurate prediction and management ...