Name: setup of capillary electrophoresis-inductively coupled plasma mass spectrometry (ce-icp-ms) for quantification of iron redox species (fe(ii), fe(iii))
Uploaded: 2020-05-04T14:00:00
Duration: 4 min 48 s
Description: Watch this Scientific Journal Video about Setup of Capillary Electrophoresis-Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometry CE-ICP-MS for Quantification of Iron Redox Species FeII, FeIII at JoVE.com

وقد تم دعم VV من خلال منحة البحوث داخل الأمعاء (Forschungsförderung) من المركز الطبي الجامعي غوتنغن وبرنامج أبحاث Kröner Else Kröner-Fresenius-Stiftung.

<ol>
	<li>Hare, D. 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=Is+early-life+iron+exposure+critical+in+neurodegeneration.">Is early-life iron exposure critical in neurodegeneration.</a> Nature Reviews Neurology. 11 (9), 536-544 (2015).</li><li>Ashraf, A., Clark, M., So, P. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+Aging+of+Iron+Man.">The Aging of Iron Man.</a> Frontiers in Aging Neuroscience. 10, (2018).</li><li>Hare, D. J., Cardoso, B. R., Szymlek-Gay, E. A., Biggs, B. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Neurological+effects+of+iron+supplementation+in+infancy:+finding+the+balance+between+health+and+harm+in+iron-replete+infants.">Neurological effects of iron supplementation in infancy: finding the balance between health and harm in iron-replete infants.</a> Lancet Child Adolesc Health. 2 (2), 144-156 (2018).</li><li>Torti, S. V., Torti, F. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Iron+and+cancer:+more+ore+to+be+mined.">Iron and cancer: more ore to be mined.</a> Nature Reviews Cancer. 13 (5), 342-355 (2013).</li><li>Kehrer, J. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+Haber-Weiss+reaction+and+mechanisms+of+toxicity.">The Haber-Weiss reaction and mechanisms of toxicity.</a> Toxicology. 149 (1), 43-50 (2000).</li><li>Gaschler, M. M., Stockwell, B. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Lipid+peroxidation+in+cell+death.">Lipid peroxidation in cell death.</a> Biochemical and Biophysical Research Communications. 482 (3), 419-425 (2017).</li><li>Michalke, B., Halbach, S., Nischwitz, V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=JEM+Spotlight:+Metal+speciation+related+to+neurotoxicity+in+humans.">JEM Spotlight: Metal speciation related to neurotoxicity in humans.</a> Journal of Environmental Monitoring. 11 (5), 939-954 (2009).</li><li>Solovyev, N., Vinceti, M., Grill, P., Mandrioli, J., Michalke, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Redox+speciation+of+iron,+manganese,+and+copper+in+cerebrospinal+fluid+by+strong+cation+exchange+chromatography+-+sector+field+inductively+coupled+plasma+mass+spectrometry.">Redox speciation of iron, manganese, and copper in cerebrospinal fluid by strong cation exchange chromatography - sector field inductively coupled plasma mass spectrometry.</a> Analytica Chimica Acta. 973, 25-33 (2017).</li><li>Lee, H. 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=Effect+of+excess+iron+on+oxidative+stress+and+gluconeogenesis+through+hepcidin+during+mitochondrial+dysfunction.">Effect of excess iron on oxidative stress and gluconeogenesis through hepcidin during mitochondrial dysfunction.</a> Journal of Nutritional Biochemistry. 26 (12), 1414-1423 (2015).</li><li>Dixon, S. J., Lemberg, K. M., Lamprecht, M. R., Skouta, R., Zaitsev, E. M., Gleason, C. E., 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=Ferroptosis:+an+iron-dependent+form+of+nonapoptotic+cell+death.">Ferroptosis: an iron-dependent form of nonapoptotic cell death.</a> Cell. 149 (5), 1060-1072 (2012).</li><li>Stockwell, B. R., 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=Ferroptosis:+A+Regulated+Cell+Death+Nexus+Linking+Metabolism,+Redox+Biology,+and+Disease.">Ferroptosis: A Regulated Cell Death Nexus Linking Metabolism, Redox Biology, and Disease.</a> Cell. 171 (2), 273-285 (2017).</li><li>Michalke, B., Berthele, A., Mistriotis, P., Ochsenkuhn-Petropoulou, M., Halbach, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Manganese+speciation+in+human+cerebrospinal+fluid+using+CZE+coupled+to+inductively+coupled+plasma+MS.">Manganese speciation in human cerebrospinal fluid using CZE coupled to inductively coupled plasma MS.</a> Electrophoresis. 28 (9), 1380-1386 (2007).</li><li>Fernsebner, K., Zorn, J., Kanawati, B., Walker, A., Michalke, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Manganese+leads+to+an+increase+in+markers+of+oxidative+stress+as+well+as+to+a+shift+in+the+ratio+of+Fe(II)/(III)+in+rat+brain+tissue.">Manganese leads to an increase in markers of oxidative stress as well as to a shift in the ratio of Fe(II)/(III) in rat brain tissue.</a> Metallomics. 6 (4), 921-931 (2014).</li><li>Neth, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Manganese: Species Pattern and Mechanisms of Brain Injury. , (2015).</li><li>Neth, 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=Changes+in+Brain+Metallome/Metabolome+Pattern+due+to+a+Single+i.v.+Injection+of+Manganese+in+Rats.">Changes in Brain Metallome/Metabolome Pattern due to a Single i.v. Injection of Manganese in Rats.</a> Plos One. 10 (9), (2015).</li><li>Venkataramani, V., 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=Manganese+causes+neurotoxic+iron+accumulation+via+translational+repression+of+Amyloid+Precursor+Protein+(APP)+and+H-Ferritin.">Manganese causes neurotoxic iron accumulation via translational repression of Amyloid Precursor Protein (APP) and H-Ferritin.</a> Journal of Neurochemistry. 147 (6), 831-848 (2018).</li><li>Willkommen, D., Lucio, M., Schmitt-Kopplin, P., Gazzaz, M., Schroeter, M., Sigaroudi, A., Michalke, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Species+fractionation+in+a+case-control+study+concerning+Parkinson's+disease:+Cu-amino+acids+discriminate+CSF+of+PD+from+controls.">Species fractionation in a case-control study concerning Parkinson's disease: Cu-amino acids discriminate CSF of PD from controls.</a> Journal of Trace Elements in Medicine and Biology. 49, 164-170 (2018).</li><li>Thibault, P., Dovichi, N. J., Camilleri, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=General+instrumentation+and+detection+systems+including+mass+spectrometry.">General instrumentation and detection systems including mass spectrometry.</a> Capillary Electrophoresis - Theory and Practice. , 23-89 (1998).</li><li>Iliff, J. 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=A+Paravascular+Pathway+Facilitates+CSF+Flow+Through+the+Brain+Parenchyma+and+the+Clearance+of+Interstitial+Solutes,+Including+Amyloid+beta.">A Paravascular Pathway Facilitates CSF Flow Through the Brain Parenchyma and the Clearance of Interstitial Solutes, Including Amyloid beta.</a> Science Translational Medicine. 4 (147), (2012).</li><li>Michalke, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Manganese+speciation+using+capillary+electrophoresis-ICP-mass+spectrometry.">Manganese speciation using capillary electrophoresis-ICP-mass spectrometry.</a> Journal of Chromatography A. 1050 (1), 69-76 (2004).</li><li>Kuhn, R., Hofstetter-Kuhn, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Capillary electrophoresis: Principles and practice. , (1993).</li><li>Michalke, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Capillary+electrophoretic+methods+for+a+clear+identification+of+selenoamino+acids+in+complex+matrices+such+as+human+milk.">Capillary electrophoretic methods for a clear identification of selenoamino acids in complex matrices such as human milk.</a> Journal of Chromatography A. 716 (1-2), 323-329 (1995).</li><li>Yang, W. S., 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=Regulation+of+ferroptotic+cancer+cell+death+by+GPX4.">Regulation of ferroptotic cancer cell death by GPX4.</a> Cell. 156 (1-2), 317-331 (2014).</li><li>Shimada, K., Hayano, M., Pagano, N. C., Stockwell, B. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cell-Line+Selectivity+Improves+the+Predictive+Power+of+Pharmacogenomic+Analyses+and+Helps+Identify+NADPH+as+Biomarker+for+Ferroptosis+Sensitivity.">Cell-Line Selectivity Improves the Predictive Power of Pharmacogenomic Analyses and Helps Identify NADPH as Biomarker for Ferroptosis Sensitivity.</a> Cell Chemical Biology. 23 (2), 225-235 (2016).</li></ol>

ليس لدى أصحاب البلاغ ما يكشفون عنه.

منذ الحديد يلعب دورا بارزا في تطور نظام التشغيل، وبالتالي تسهيل الخلل الميتوكوندريا أو FTP، يتم عرض طريقة متعددة الاستخدامات CE-ICP-MS الكمية ل Fe(II) / FE (III) في هذه المقالة وتطبيقها بشكل مثالي في lysates الخلية. الطريقة المقدمة وقت التحليل القصير وأرقام الجدارة (LOQ، الدقة، الانتعاش) هي مناسبة للعينات كونها ذات الصلة ل speciation الأكسدة الحديد على وجه التحديد في البحوث العصبية والسرطان. مقارنة بالأساليب السابقة استناداً إلى LC، هذا الأسلوب المستند إلى CE هو عملياً مستقلة عن دفعات العمود والمشاكل إعادة إنتاج لوحظت سابقاً بعد تغيير عمود LC. تحضير الشعيرات الدموية قبل كل شوط هو < 4 دقائق ووقت التحليل لكل عينة مع ملوحة معتدلة تصل إلى 3 دقائق. وبصرف النظر عن تهمة الجزيء وحجمه، فإن وقت الهجرة في CZE يعتمد على التوصيلية في المكونات العينة، مما يسبب اختلاف وقت الهجرة أو التحولات عندما تؤثر العينات نفسها على الموصلية بشكل كبير. ومثل هذه التحولات في وقت الهجرة معروفة جيدا في الكهرباء الشعرية. هذه هي مشكلة CZE-immanent، والمعروفة من الأدب21،22. وكان المعايير وSSH-SY5Y lysates الخلية الموصلية المعتدلة ومتجانسة. وبالتالي، لم تظهر سوى تغييرات قليلة في أوقات الهجرة بدقة جيدة. بالنسبة للعينات ذات الموصلية العالية ، ومع ذلك ، يمكن ملاحظة أوقات الهجرة المطولة تصل إلى 5 دقائق. ولذلك، يوصى بإضافات قياسية لتحديد الأنواع بوضوح.
وهناك قضية حرجة في أطياف الأكسدة الحديد هو استقرار الأنواع (أي، صيانة Fe(II)/(III) التوازن) أثناء إعداد العينة8،13. يمكن أن تغير بسهولة درجة الأس الهيدروجيني غير الملائمة أو المواد الكيميائية الخيّرة وكذلك ظروف التخزين غير الملائمة مثل الأكسجين (الهواء) في ملامسة العينة أو كسر في التخزين العميق المجمدة توازن Fe(II)/(III). لذلك ، لإعداد lysates الخلية SH -SY5Y ، تم اختيار عازلة التحلل دون أي المواد الكيميائية chelating ، الأسي الفيزيولوجي ، ولكن تراكب الغاز الخامل أثناء إعداد العينة ، في حاويات العينة والتجميد العميق الفوري تم تطبيقه على هذه العينات.
في الأدب, واحدة يستطيع وجدت نُهُج شبه كميّة أن يراقب [فّيّ([2].. لتحسين فهم دور الحديد في الإجهاد التأكيدي، وضعت العديد من مجموعات البحث تحقيقات Fe (II) محددة لرصد شبه كمي وتصور الارتفاع الشاذ من الحديد الحديدي في المختبر. ومع ذلك ، من المهم أن نلاحظ ، مثل هذه التحقيقات لا تنظر Fe (III) ولا كمية ولكن الإبلاغ فقط "أكثر" أو "أقل" Fe (II)). حتى الآن، تتوفر مؤشرات حيوية قليلة فقط لتحديد نظام التشغيل و FPT، نظرا لعدم وجود طرق موثوقة لقياس في وقت واحد من الأنواع الحمراء Fe(II)/Fe(III)23،24. بعد أن كان هذا في الاعتبار ، فإن الطريقة المقدمة - تسهيل التحديد الكمي السريع لكل من Fe (III) و Fe(II) في شوط واحد - قد تصبح أداة واعدة لتعميق البصيرة في العمليات الجزيئية المعتمدة على الحديد.

اليوم، فمن الواضح أن الإجهاد التأكيدي بوساطة الحديد (OS) يلعب دورا حاسما في اضطرابات متعددة على وجه التحديد في اضطرابات الدماغ العصبية، مثل مرض الزهايمر وباركنسون وكذلك في السرطان1،2،3،4. نظام التشغيل يرتبط ارتباطا وثيقا للدولة والتوازن من زوجين redox Fe (الثاني)/Fe (الثالث). في حين Fe (III) هو الأكسدة غير النشطة، Fe (II) يولد بقوة أنواع الأكسجين التفاعلي (ROS) عن طريق تحفيز H2O2 التحلل تليها من إنتاج هيدروكسل الجذرية والغشاء بيروكسيديشن الدهون5،6. على المستوى الجزيئي، Fe (II) ولدت روس والفوسفوليبيدات بيروكسيدسيدات هي هجوم قوي على سلامة البروتينات والدهون والحمض النووي7،8. وقد ثبت هذا الخلل الخلوي الضارة للحث على خلل الميتوكوندريا مع انخفاض ATP-المحتوى9 ويمكن أن تؤدي حتى موت الخلايا النخرية المبرمجة، والمعروفة باسم ferroptosis (FPT)10،11. ولذلك، الكمية Fe(II)/(III) اكاسة الأكسدة ذات أهمية بارزة في مجموعة واسعة من الاضطرابات ذات الصلة الأكسدة.
اال speciation الكيميائية هي أداة راسخة لدراسة العناصر النزرة الدور البيولوجي والتمثيل الغذائي في عام7،8 وكذلك في الظروف العصبية12،13،14،15،16،17. تعتمد طرق تحديد المواصفات في الـ Fe-redox الموجودة في المؤلفات عادة على فصل اللوني السائل (LC). بعض المؤلفات استخدام البلازما يقترن الاستقرائي الطيف الكتلي (ICP-MS) كعنصر للكشف الانتقائي. ومع ذلك، في العمل LC الروتينية، كانت هناك حاجة إلى أوقات التطهير المفرطة بين التشغيل. حتى أكثر إشكالية ، دفعة إلى دفعة الاختلاف من أعمدة LC القسري إعادة تحسين ظروف elution بعد كل تغيير العمود. هذه المشاكل تعوق الإنتاجية العالية. مطلوب وقت إضافي للحصول على موثوقية مقبولة وتقييم الأسلوب بدقة مرة أخرى.
للتحايل على هذه العيوب، يتم تقديم طريقة هنا لFe(II)/Fe(III) مضد اخصائيات الأكسدة على أساس الكهربائي الشعرية يقترن INDUCTIVELY البلازما الطيف الكتل (CE-ICP-MS). تقدم CE مزايا مختلفة مقارنة بـ LC18. الشعيرات الدموية ليس لها مرحلة ثابتة، وبالتالي تعتمد (تقريبا) لا على هوية دفعة. عندما يبلغ من العمر أو المحظورة، يتم استبدالها بسرعة، وتظهر عادة أداء لم يتغير. خطوات التطهير والتنظيف بين العينات فعالة وقصيرة، ووقت التحليل لكل عينة قصير أيضاً.
الطريقة المقدمة هي موثوقة مع أرقام جيدة من الجدارة. كدليل على المبدأ، يتم تطبيق الأسلوب على الإنسان الدوبامين الورم الأرومي العصبي (SH-SY5Y) الخلية lysate، وهو نوع عينة مهمة في التنكس العصبي وكذلك أبحاث السرطان19.

<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>CE capillary</td>
			<td>CS-Chromatographie Service, Langerwehe, Germany</td>
			<td>105180-25</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>CE system</td>
			<td>PrinCe technolgies</td>
			<td>0005.263</td>
			<td>model PrinCe 760</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Conical Superclear Tubes 15 ml</td>
			<td>Analytics-shop.com by Altmann Analytik</td>
			<td>PEN0777704</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Conical Superclear Tubes 50 ml</td>
			<td>Analytics-shop.com by Altmann Analytik</td>
			<td>PEN0777694</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>FeCl2 * 4H2O</td>
			<td>Merck</td>
			<td>103861</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>FeCl3</td>
			<td>Merck</td>
			<td>803945</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Fluidflex Silikon HG-Schlauch</td>
			<td>ProLiquid</td>
			<td>4001106HG</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Fused silica capillary OD 360 &#181;m, ID 50 &#181;m</td>
			<td>Chromatographie Service GmbH</td>
			<td>105180-25</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>hydrochloric acid, 1 M</td>
			<td>Merck</td>
			<td>1101652500</td>
			<td>corrosive</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>ICP-MS</td>
			<td>Perkin Elmer</td>
			<td>N814003</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Luer, 3-way female</td>
			<td>BioRad</td>
			<td>7318229</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Luer, cone male</td>
			<td>neoLab Migge</td>
			<td>2-1895</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Luer, male</td>
			<td>neoLab Migge</td>
			<td>2-1880</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Peakfit peak evaluation software</td>
			<td>Systat</td>
			<td>PeakFit 4.12</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Pt-wire</td>
			<td>Carl Roth</td>
			<td>0737.1</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>PVC tube</td>
			<td>ProLiquid</td>
			<td>6000002</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>RIPA buffer</td>
			<td>Abcam</td>
			<td>ab156034</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Tetramethylammoniumhydroxide, 25 %</td>
			<td>Merck</td>
			<td>814748</td>
			<td>corrosive</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>TYGON-tube R-3607</td>
			<td>ProLiquid</td>
			<td>3700203A</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

setup of capillary electrophoresis-inductively coupled plasma mass spectrometry (ce-icp-ms) for quantification of iron redox species (fe(ii), fe(iii))

يتم حساب خلل التوازن في الحديد في الإطار الفسيولوجية للعديد من الأمراض، بما في ذلك السرطان والعديد من الظروف العصبية. الحديد المفرط النتائج في الحرة الأكسدة النشطة Fe(II) ويمكن أن يسبب آثارا مدمرة داخل الخلية مثل الأكسدة (OS) والموت عن طريق بيروكسيد الدهون المعروفة باسم ferroptosis (FPT). ولذلك، فإن القياسات الكمية للحديد (Fe(II)) والحديد الحديدي (Fe(III)) بدلاً من تحديد Fe الكلي هي المفتاح لنظرة أعمق إلى هذه العمليات الضارة. منذ Fe(II)/(III) يمكن أن يعوقها التحولات السريعة الدولة الأكسدة وتركيزات منخفضة في العينات ذات الصلة, مثل السائل النخاعي (CSF), ينبغي أن تكون الأساليب المتاحة التي تحلل بسرعة وتوفير حدود منخفضة من الكم (LOQ). الشعيرات الدموية الكهربائية (CE) يوفر ميزة سريع Fe(II) / Fe(III) الفصل ويعمل دون مرحلة ثابتة، والتي يمكن أن تتداخل مع التوازن redox أو يسبب الالتصاق التحليل. CE جنبا إلى جنب مع قياس الطيف كتلة البلازما جنبا إلى جنب مع الاستقراء (ICP-MS) ككاشف يوفر المزيد من التحسن في حساسية الكشف والانتقائية. الأسلوب المقدم يستخدم 20 M HCl ككهربا خلفية والجهد من +25 كيلو فولت. يتم تحسين أشكال الذروة وحدود الكشف عن التركيز عن طريق التراص الموصلية-درجة الH.0.0. للحد من 56[ArO]+، ICP -MS تم تشغيلها في وضع خلية التفاعل الديناميكي (DRC) مع NH3 كغاز تفاعل. تحقق هذه الطريقة حدًا من الاكتشاف (LOD) يبلغ 3 ميكروغرام /ل. بسبب التراص ، كان من الممكن استخدام كميات حقن أعلى دون إعاقة الفصل ولكن تحسين LOD. وكانت المعايرات المتعلقة بمساحة الذروة خطية تصل إلى 150 ميكروغرام/لتر. وكانت دقة وقت الهجرة < 3٪ لكلا النوعين، في 1:2 lysates المخفف من الخلايا الأرومية العصبية البشرية (SH-SY5Y). وكشفت تجارب الاسترداد مع إضافة القياسية دقة 97٪ Fe (III) و 105 ٪ Fe(II). في العينات الحيوية الواقعية مثل CSF، يمكن أن يختلف وقت الترحيل وفقًا لموصلية مختلفة (أي الملوحة). وهكذا، يتم تأكيد تحديد الذروة من خلال إضافة قياسية.

قياسات المعايير والمعايرة تم توضيح أوقات الهجرة عن طريق الحقن القياسية الفردية: تم رصد معيار Fe (III) في 118 s من وقت الهجرة ومعيار Fe (II) في 136 s من وقت الهجرة. وحُسبت حدود الكشف باستخدام معيار 3 σ الذي يشير إلى الضوضاء الأساسية، وكان التركيز القياسي لـ 50 ميكروغرام/ل. ل. ل. لود(Fe(II) 3.1 ميكروغرام/لتر وكان اللد(Fe(III) 3.2 ميكروغرام/ل. كانت معايرة منطقة الذروة لكل من أنواع الحديد خطية من LOD إلى 150 ميكروغرام/لتر. بينما ثبت الخطية من Fe (III) أيضاً لتركيز أعلى، فانقص ميل منحنى المعايرة لـ Fe(II). واعتبر حد تركيز أعلى 150 ميكروغرام/لتر كافياً لأن العينات الأحيائية ذات الصلة بتحديد Fe(II)/(III) عادة ما يكون تركيز Fe أقل. في حالة التركيز الأعلى، قد تضعف العينات وفقا لذلك. تم فحص معايرة ذروة الارتفاع حتى 600 ميكروغرام/لتر وأظهرت خطية على النطاق الذي تم اختباره بأكمله. وهذا ما يظهر في الشكل 2.
<img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/61055/61055fig2v2.jpg"> الشكل 2: منحنيات المعايرة (ذروة الارتفاع) من Fe(III) و Fe(II). ذروة ارتفاع المعايرة ذات الصلة من كل من الأنواع الحمراء Fe خطية مع منحدر من ca. 161 * س <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/61055/61055fig2v2large.jpg" target="_blank">الرجاء انقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.</a>
تحليل لـ SH-SY5Y خلية lysate أظهر تحليل الخلية SH-SY5Y هجرة أبطأ قليلاً لأنواع الأكسدة الحمراء الحديدية بسبب الموصلية الأعلى إلى حد ما. Fe(III) تم رصدها في 124 s من وقت الهجرة، Fe(II) في 158 s وقت الهجرة. وكان الوقت هجرة الدقة في SH-SY5Y خلية lysate 2% ل Fe (III) و 3% ل Fe (II). وكشفت القياسات الكمية Fe (II) و Fe(III) باستخدام هذه الطريقة عن تركيز Fe(III) البالغ 330 ميكروغرام/لتر وتركيز Fe(II) 84 ميكروغرام/لتر، مما أدى إلى نسبة Fe(II)/Fe(III) قدرها 0.25. وقد ثبت في الشكل 3 56منتقاة Fe كهربية انتقائية في الشكل 3.
<img alt="Figure 3" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/61055/61055fig3v2.jpg"> الشكل 3: 56مخطط كهربي خاص بـ FE لخلية SH-SY5Y. Fe(III) هو رصد في 123 s تصل إلى 58025 58025 افصل 5825 افصل بوضوح عن Fe(II) في 158 s، تصل إلى 22800 cps <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/61055/61055fig3v2large.jpg" target="_blank">الرجاء انقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.</a>

Watch this Scientific Journal Video about Setup of Capillary Electrophoresis-Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometry CE-ICP-MS for Quantification of Iron Redox Species FeII, FeIII at JoVE.com

Setup of Capillary Electrophoresis-Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometry CE-ICP-MS for Quantification of Iron Redox Species FeII, FeIII

ويستند هذا الأسلوب مضبوط الحديد على القياس الطيفي كتلة البلازما ذات شكلي كهربائي الشعيرية مع التراص العينة جنبا إلى جنب مع تحليل قصير في شوط واحد. هذه الطريقة بسرعة تحليل وتوفير حدود منخفضة من الكم لأنواع الأكسدة الحديد عبر مجموعة متنوعة من الأنسجة وعينات بيوفلورويد.

إعداد الترافيسيرات الشعرية -البلازما المقترنة الاستقرائي الطيف الطيفي (CE-ICP-MS) لقياس كمية من أنواع الأكسدة الحمراء الحديد (Fe(II), Fe(III))

Dyshomeostasis of iron metabolism is accounted in the pathophysiological framework of numerous diseases, including cancer and several neurodegenerative ...

يؤدي الحديد المفرط إلى الحديد النشط للأكسدة الحمراء المجاني الذي يمكن أن يسبب آثارًا مدمرة داخل الخلية ، مثل الإجهاد التأكسي ووفيات الخلايا بسبب بيروكسيد الدهون المعروف باسم ferroptosis. القياسات الكمية للحديد الحديدي والحديد هو المفتاح لنظرة أعمق في هذه العمليات الضارة. هذه التقنية CE-ICP-Ms توفر كلاً من التحليل السريع وحدود القياس الكمي المنخفضة، والتي كلاهما ضرورية لتحديد كمية أنواع الأكسدة الحديدية.تبدأ عن طريق اختيار البخاخات مع حجم التعرق الذاتي منخفضة وإعداد الأجزاء المناسبة لتحميل واجهة محلية الصنع. قم بتوصيل موصلين ثلاثية الأنثى مع موصل مخروط مخروطي من الذكور عن طريق توصيل الطرف الأيسر من شريط العر الثلاثي السفلي بموصل الذكر والموصل الذكر إلى الاتصال الأوسط للور الثلاثية العلوي. بعد ذلك ، ضع أنبوبًا سنتيمترًا واحدًا فوق السلك البلاتيني واستخدم أنبوب سيليكون سنتيمتر واحد لتوصيل الأنبوب الأول فوهة موصل luer ذكر.إصلاح التجميع إلى الاتصال الأوسط من الرابط luer الثلاثية الاتجاه السفلي بواسطة دوران المسمار. ادفع أنبوب سنتيمتر واحد فوق مقبِل الشعيرية CE، ثم ضعه في موضعه من ثمانية إلى تسعة سنتيمترات من النهاية، ثم قم بتوصيله بزوّتة موصل اللواء الذكر مع أنبوب سيليكون. وضع الجمعية بأكملها من خلال شريط من موصل T الثلاثي العلوي وإصلاح موصل luer الذكور والنهاية اليسرى من أنثى ثلاثية الاتجاه موصل luer بواسطة تناوب المسمار.ثم إصلاح أنبوب سيليكون 25 سم في فوهة موصل luer الذكور وإصلاح الجمعية بأكملها في الجزء السفلي من شريط من الرابط إغراء أقل ثلاثة في الاتجاه. دفع بإحكام أنبوب السيليكون سنتيمتر واحد، خمسة ملليمترات على نهاية البخاخات. بينما يتم توصيل موصل مخروط luer الذكور الثاني في الجزء جاحظ من الأنبوب.نقل جزء واجهة مع جاحظ CE الشعرية إلى مخروط الذكور في البخاخات، ثم إدراج بعناية شعرية من خلال مخروط الذكور والجزء الأوسع من الشعرية البخاخة. إذا لزم الأمر، ضبط طول شعري جاحظ عن طريق فك luer الذكور الأيسر، ونقل luer مع أنابيب المرفقة في الموقف المطلوب وإعادة تثبيته. وينبغي أن تناسب الإناث العلوية ثلاثية في اتجاه luer موصلات بإحكام إلى مخروط الذكور.عند الانتهاء مع متابعة الإعداد مع ICP-Ms. تم إنشاء منحنيات المعايرة للحديد ثلاثة والحديد نوعين من الأكسدة الحمراء. وكانت حدود الكشف 3.1 ميكروغرام للتر الواحد للحديد اثنين و 3.2 ميكروغرام للتر الواحد للحديد ثلاثة وبرهن الخطية تصل إلى 150 ميكروغرام للتر الواحد.أظهر تحليل Lysate الخلية SH-SY5Y هجرة أبطأ قليلا لأنواع الأكسدة الحمراء الحديدية بسبب الموصلية أعلى إلى حد ما. وكانت التركيزات المقاسة من الحديد ثلاثة والحديد اثنين 330 ميكروغرام للتر الواحد و 84 ميكروغرام لكل لتر، على التوالي. ونتج عن ذلك نسبة 2 إلى 3 من الحديد 0.25.الخطوة الأكثر أهمية من هذا البروتوكول هو الإدراج الدقيق للشعرية CE جاحظ من خلال واجهة شنت وتحديد المواقع المناسبة المتعلقة الشعرية البخاخة. قد تصبح الأساليب المعروضة هنا أداة واعدة لتعميق البصيرة في العمليات الجزيئية المعتمدة على الحديد. هناك حاجة إلى دراسات مصممة بعناية للتحقق من صحة ما إذا كان الحديد زائد اثنين، الحديد ثلاثة زائد الكم يمكن أن تكون بمثابة المؤشرات الحيوية المحتملة لتحديد الأنسجة المعرضة لخطر الأضرار القاتلة بوساطة الحديد في سياق الأمراض العصبية والسرطان.

Research

JoVE Journal

Chemistry

Setup of Capillary Electrophoresis-Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometry (CE-ICP-MS) for Quantification of Iron Redox Species (Fe(II), Fe(III))

Rapid High-throughput Species Identification of Botanical Material Using Direct Analysis in Real Time High Resolution Mass Spectrometry

سريع سرعة عالية الإنتاجية الأنواع النباتية تحديد المواد عن طريق تحليل المباشر في الوقت الحقيقي عالية الدقة قياس الطيف الكتلي

We demonstrate that direct analysis in real time-high resolution mass spectrometry can be used to produce mass spectral profiles of botanical material, ...

An HS-MRM Assay for the Quantification of Host-cell Proteins in Protein Biopharmaceuticals by Liquid Chromatography Ion Mobility QTOF Mass Spectrometry

مقايسة HS-الآلية للتحديد الكمي لبروتينات الخلية المضيفة في صيدلية البروتين اللوني السائل أيون التنقل قطوف الطيف الكتلي

The analysis of low-level (1-100 ppm) protein impurities (e.g., host-cell proteins (HCPs)) in protein biotherapeutics is a challenging assay requiring ...

A Practical Guide on Coupling a Scanning Mobility Sizer and Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometer (SMPS-ICPMS)

A Practical Guide on Coupling a Scanning Mobility Sizer and Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometer SMPS-ICPMS

دليل عملي على اقتران حجم التنقل المسح الضوئي ومزدوجة مطياف الكتلة البلازما استقرائي (سمبس-إكبمس)

A large variety of analytical methods are available to characterize particles in aerosols and suspensions. The choice of the appropriate technique depends ...

Real-time Breath Analysis by Using Secondary Nanoelectrospray Ionization Coupled to High Resolution Mass Spectrometry

تحليل التنفس في الوقت الحقيقي باستخدام التأين نانوليكتروسبراي الثانوية بالإضافة إلى دقة عالية الطيف الكتلي

Exhaled volatile organic compounds (VOCs) have aroused considerable interest, since they can serve as biomarkers for disease diagnosis and environmental ...

Synthesis and Mass Spectrometry Analysis of Oligo-peptoids

توليف وتحليل الطيف الكتلي اليغو-بيبتويدس

Peptoids are sequence-controlled peptide-mimicking oligomers consisting of N-alkylated glycine units. Among many potential applications, peptoids have ...

Microprobe Capillary Electrophoresis Mass Spectrometry for Single-cell Metabolomics in Live Frog (Xenopus laevis) Embryos

Microprobe Capillary Electrophoresis Mass Spectrometry for Single-cell Metabolomics in Live Frog Xenopus laevis Embryos

ميكروبروبي الشعرية التفريد قياس الطيف الكتلي لجميع الخلايا المفردة في أجنة "الضفادع يعيش" (ليفيس النمو)

The quantification of small molecules in single cells raises new potentials for better understanding the basic processes that underlie embryonic ...

Large-scale Top-down Proteomics Using Capillary Zone Electrophoresis Tandem Mass Spectrometry

البروتيوميات من أعلى إلى أسفل على نطاق واسع باستخدام المنطقة الشعرية التفريد جنبا إلى جنب الكتلي

Capillary zone electrophoresis-electrospray ionization-tandem mass spectrometry (CZE-ESI-MS/MS) has been recognized as a useful tool for top-down ...

High-throughput and Comprehensive Drug Surveillance Using Multisegment Injection-Capillary Electrophoresis-Mass Spectrometry

مراقبة المخدرات الفائق وشاملة باستخدام مولتيسيجمينت الشعرية حقن التفريد الكتلي

New analytical methods are urgently needed to enable high-throughput, yet comprehensive drug screening, given an alarming opioid and prescription drug ...

Integrated Cell Manipulation Platform Coupled with the Single-probe for Mass Spectrometry Analysis of Drugs and Metabolites in Single Suspension Cells

منصة معالجة الخلية المتكاملة مقرونة بمسبار واحد لتحليل قياس الطيف الكتلي للأدوية والأيض في خلايا تعليق واحدة

Single cell mass spectrometry (SCMS) enables sensitive detection and accurate analysis of broad ranges of cellular species on the individual-cell level. ...

Ion Mobility-Mass Spectrometry Techniques for Determining the Structure and Mechanisms of Metal Ion Recognition and Redox Activity of Metal Binding Oligopeptides