Name: capillary electrophoresis mass spectrometry approaches for characterization of the protein and metabolite corona acquired by nanomaterials
Uploaded: 2020-10-27T14:00:00
Duration: 7 min 54 s
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ए जे.C, जेएटी और I.L क्षितिज २०२० परियोजना ACEnano (अनुदान नहीं) के माध्यम से यूरोपीय आयोग से धन स्वीकार करते हैं । H2020-NMBP-2016-720952) । W.Z चीन छात्रवृत्ति परिषद (सीएससी, नंबर 201507060011) से पीएचडी फंडिंग को स्वीकार करता है । आरआर नीदरलैंड ऑर्गनाइजेशन ऑफ साइंटिफिक रिसर्च (एनडब्ल्यूओ विडी 723.0160330) की विडी ग्रांट स्कीम की वित्तीय सहायता को स्वीकार करता है।

J.A.T एबी Sciex UK लिमिटेड के एक कर्मचारी है जिसे ACEnano परियोजना पर एक उद्योग भागीदार के रूप में भाग ले रहे हैं, J.A.T और अन्य सभी लेखकों के इस काम में हितों का कोई टकराव नहीं है।

सीईएसआई-एमएस का उपयोग करके, एक ही नमूने से प्रोटीन और मेटाबोलाइट्स को शामिल करते हुए पूर्ण बायोमॉलिक्यूलर कोरोना की विशेषता के लिए प्रस्तावित यह पहली विधि है। एक ही नमूने से प्रोटीन और मेटाबोलाइट्स दोनों की विशेषता की क्षमता एक ही प्रयोगात्मक एक्सपोजर से एकत्र किए गए डेटा की मात्रा में काफी वृद्धि करेगी जो कोरोना गठन की प्रक्रिया में नई अंतर्दृष्टि को सक्षम करेगी और नैनोमेडिसिन के रूप में एनएम विषाक्तता और प्रभावकारिता के लिए इसके प्रभावों को सक्षम करेगी। इसके अलावा, सीईएसआई-एमएस एक आदर्श मंच है जो जैव अणुओं के दोनों वर्गों को आवश्यक केशिका के परिवर्तन के साथ चित्रित करता है। आगे बढ़ते हुए, गैर-जलीय सीई के लिए विकसित नए तरीकों से सीई-एमएस40 का उपयोग करके लिपिडोमिक्स किया जा सकेगा इस प्रकार अब एक ही मंच का उपयोग करके प्रोटीन, मेटाबोलाइट्स और लिपिड का विश्लेषण करना संभव है। वर्तमान पारंपरिक दृष्टिकोण दो समर्पित एलसी-एमएस प्लेटफार्मों, प्रोटीन कोरोना के लिए एक और मेटाबोलाइट कोरोना के लिए एक की आवश्यकता होगी । इस प्रकार, यह दृष्टिकोण एकल विश्लेषणात्मक मंच का उपयोग करके दो गुना अधिक डेटा एकत्र कर सकता है।
विशेष रूप से मेटाबोलाइट कोरोना के साथ इस दृष्टिकोण के लिए कुछ चेतावनी हैं क्योंकि इस प्रोटोकॉल में कोरोना के अप्रत्यक्ष माप का प्रस्ताव है। इस प्रकार, समस्या तब उत्पन्न हो सकती है जब मेटाबोलाइट का स्तर एनएम के सापेक्ष उच्च सांद्रता पर मौजूद होता है और मैट्रिक्स में मेटाबोलाइट एकाग्रता में बाद में गिरावट छोटी होती है। हालांकि, प्रोटीन कोरोना के विपरीत, यह संभावना नहीं है कि मेटाबोलाइट कोरोना को अलग करने के लिए एक "एक आकार सभी फिट बैठता है" दृष्टिकोण प्रत्येक एनएम अद्वितीय सतह रसायनों होने के कारण विकसित किया जाएगा । आगे जा रहे हैं यह अधिक संभावना है कि मेटाबोलाइट कोरोना को अलग करने के लिए एनएम विशिष्ट दृष्टिकोण विकसित और मान्य किया जाएगा; यह केवल उस विशिष्ट एनएम पर लागू होगा। इसके बावजूद, सीईएसआई-एमएस अभी भी ध्रुवीय आवेशित मेटाबोलाइट्स के लक्षण वर्णन के लिए एक अत्यधिक उपयुक्त मंच होगा, भले ही वे अलग-थलग क्यों हों। यह भी उल्लेखनीय है कि यदि एनएम को गोली मारने के लिए डिज़ाइन किए गए अपकेंद्रित्र चरणों के दौरान एक गोली नहीं बनती है, तो उच्च अपकेंद्रित्र बल की आवश्यकता हो सकती है; यह सबसे कम घने एनएम के साथ होने की संभावना है । यह भी महत्वपूर्ण है कि केशिकाओं के संकीर्ण बोर के कारण प्रोटोकॉल के भीतर सभी फ़िल्टरिंग चरणों का पालन किया जाता है, यदि नमूने से किसी भी कण पदार्थ को पर्याप्त रूप से समाप्त नहीं किया गया है तो ये आसानी से अवरुद्ध हो सकते हैं।
जबकि प्रोटीन कोरोना कई वर्षों से अनुसंधान का एक गहन क्षेत्र रहा है, जो मेटाबोलाइट कोरोना के साथ गठबंधन करने की क्षमता बायो-नैनो इंटरफेस6,14की जांच करने वाले वैज्ञानिकों के लिए रुचि का एक नया क्षेत्र है। आज तक, इनमें से अधिकांश अध्ययनों ने मेटाबोलाइट कोरोना9,28के गैर-ध्रुवीय, लिपिड अंश पर ध्यान केंद्रित किया है। यह वर्तमान विधि कोरोना में अत्यधिक ध्रुवीय और आवेशित मेटाबोलाइट्स के लक्षण वर्णन को सक्षम बनाती है जिसमें ऊर्जा चयापचय, ग्लाइकोलिसिस और डीएनए संश्लेषण में शामिल महत्वपूर्ण मेटाबोलाइट्स शामिल हैं। नतीजतन, प्रोटेओमिक्स वर्कफ्लो के साथ संयुक्त होने पर, बायोमॉलिक्यूलर कोरोना का अधिक समग्र लक्षण वर्णन संभव है। यह जैव-नैनो इंटरैक्शन के अधिक गहन विश्लेषण को आगे बढ़ने में सक्षम बनाता है। यह विधि झिल्ली रिसेप्टर्स के साथ प्रोटीन और मेटाबोलाइट इंटरैक्शन के माध्यम से रिसेप्टर-मध्यस्थता एंडोसाइटोसिस में उन्नत मशीनी अंतर्दृष्टि को सक्षम बनाती है। इसके अलावा, प्रोटीन और छोटे अणुओं के बीच अंतर और अंतर कोरोना बातचीत का पता लगाया जा सकता है; उदाहरण के लिए, यह हाल ही में दिखाया गया है कि कोरोना में प्रोटीन मेटाबोलाइट्स15की भर्ती में एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं । यह देखने लायक है कि चित्र 3 और चित्रा 4 में प्रतिनिधि परिणाम मेटाबोलाइट्स के पूर्ण मात्राकरण हैं, हालांकि, उजागर प्लाज्मा की तुलना में नियंत्रण में सभी सीई-एमएस सुविधाओं की तुलना करने के लिए बहुविध डेटा विश्लेषण का उपयोग करके एक अलक्षित दृष्टिकोण मेटाबोलाइट बाध्यकारी को भी स्पष्ट करेगा। इस प्रकार, यह जांच करने की एक महत्वपूर्ण गुंजाइश है कि कैसे, और कौन सा, मेटाबोलाइट्स और प्रोटीन एनएम कोरोना में अपनी संबंधित भर्ती को प्रभावित करते हैं । ये अतिरिक्त अध्ययन नैनोमेडिसिनों के वितरण को अनुकूलित करने या उनके विकास में आगे की बाधाओं को उजागर करने में मदद कर सकते हैं जैसे कि बायोमॉलिक्यूलर कोरोना अवरुद्ध या मास्किंग टार्गेटिंग कार्यक्षमताओं के कारण दवा कार्रवाई का दमन।
सीईएसआई-एमएस लगभग 20 एनएल/मिन की अपनी नैनो स्केल फ्लो दरों और ऑर्गेनिक सॉल्वैंट्स के न्यूनतम उपयोग के साथ सॉल्वेंट उपयोग के मामले में मानक एलसी-एमएस और नैनोएलसी-एमएस पर हरे और आर्थिक साख में सुधार प्रदान करता है, जो क्रमशः मेटाबोलॉमिक्स और प्रोटेओमिक्स अध्ययन के लिए मुख्य चुनौतियां हैं । सीईएसआई-एमएस माइग्रेशन समय और पीक क्षेत्र दोनों के लिए अत्यधिक प्रजनन योग्य परिणाम प्रदान करता है जो एलसी-एमएस आधारित विधियों11, 15के साथ अनुकूल तुलनाकरतेहैं। इसके अलावा, नैनोएलसी-एमएस की तुलना में, सीईएसआई-एमएस में कैरी-ओवर कोई मुद्दा नहीं है। इसलिए, नमूना विश्लेषण के बीच व्यापक प्रणाली को साफ करने की आवश्यकता नहीं है, जो नमूना थ्रूपुट11में बहुत सुधार करता है।
संक्षेप में, प्रस्तावित कार्यप्रवाह एनएमएस के पूर्ण बायोमॉलिक्यूलर कोरोना के प्रोटीन और मेटाबोलाइट घटकों दोनों की विशेषता के लिए एक दृष्टिकोण का विस्तार करने वाला पहला है। यह जैव-नैनो इंटरैक्शन, मेटाबोलाइट कोरोना के एक नए पहलू को अनलॉक करता है, इस प्रकार एक ही नमूने से दो बार अधिक डेटा के संग्रह को सक्षम करता है, जिससे बायो-नैनो इंटरफेस पर बातचीत की अधिक पूर्ण समझ सक्षम होती है।

नैनो-नैनो इंटरैक्शन, नैनोमैटेरियल (एनएम) सतहों और जैविक मैट्रिस के बीच इंटरफेस पर, जिसमें से एनएम को जैव अणुओं एसोर्ब, नैनोसेफ्टी और नैनोमेडिसिन1को रेखांकित करने वाले अनुसंधान का एक गहन क्षेत्र है। सोखे हुए बायोमॉलिक्यूल्स की यह परत एनएमएस को जैविक पहचान प्रदान करती है, इस प्रकार कोशिकाएं उन्हें "स्व" के रूप में पहचानती हैं, बाद में सेलुलर तेज, वितरण और जैविक अंत बिंदुओं को प्रभावित करती हैं2,3,4। जैव-नैनो अध्ययनों के विशाल बहुमत ने कोरोना के भीतर प्रोटीन पर ध्यान केंद्रित किया है, और यह प्रदर्शित किया है कि प्रोटीन विभिन्न रचनाओं के एनएम के बीच मात्रात्मक और गुणात्मक रूप से भिन्न होते हैं5। यह भिन्नता एनएम के दोनों गुणों जैसे संरचना और नमक सामग्री सहित जैविक मैट्रिक्स के गुणों के अलावा आकार, कार्यात्मकता और सामग्री पर निर्भर करती है5। जैव-नैनो इंटरफेस में रुचि का एक बढ़ता हुआ क्षेत्र मेटाबोलाइट्स हैं जो एनएमएस6के लिए सोखते हैं। कई अध्ययनों से पता चला है कि, प्रोटीन के साथ, एनएम गुण कोरोना में मेटाबोलाइट्स की संरचना का निर्धारण करने में एक महत्वपूर्ण कारक हैं औरवे एनएम एक्सपोजर6,7,8के जैविक परिणामों को प्रभावित कर सकते हैं।
बायोमॉलिक्यूलर कोरोना के अध्ययन में इसके लक्षण वर्णन, कोरोना गठन, कोरोना के भीतर जैव अणुओं के अलगाव, गुणात्मक या मात्रात्मक द्रव्यमान स्पेक्ट्रोमेट्री और पहचान9के माध्यम से उनका पता लगाने के लिए चार अलग-अलग चरण हैं। आज तक, एसडीएस-पेज रनिंग बफर, विलायक और नमक निष्कर्षण या एनएम की सतह पर सीटू में प्रोटीन के प्रत्यक्ष पाचन में उबलते सहित प्रोटीन कोरोना को अलग करने के लिए कई तकनीकों को अपनाया गया है । कोरोना में मेटाबोलाइट्स के संदर्भ में, सॉल्वैंट्स या यहां तक कि समाधान8,10, 11के रूप में प्रस्तावित एनएम के विघटन का उपयोग करके विभिन्न तरीकों के साथ अलगाव अधिक जटिलहै। हालांकि, प्रोटीन कोरोना के विपरीत एक "एक आकार सभी फिट बैठता है" दृष्टिकोण एनएमएस से मेटाबोलाइट्स के अलगाव पर लागू होने की संभावना नहीं है, मेटाबोलोम द्वारा कब्जा कर लिया व्यापक रासायनिक अंतरिक्ष और संभव एनएम की विविधता के कारण । एक वैकल्पिक दृष्टिकोण से पहले और एनएम जोखिम के बाद जैविक मैट्रिक्स की विशेषता है मेटाबोलाइट्स सांद्रता में अंतर के साथ एनएम एनएमएस के लिए सोखने के लिए जिंमेदार ठहराया ।12
यह वैकल्पिक दृष्टिकोण सभी बायोफ्लुइड और एनएम पर लागू होगा और हालांकि इसके लिए दो बार अधिक विश्लेषण की आवश्यकता होती है, नतीजतन यह मेटाबोलाइट कोरोना का अधिक सटीक उपाय प्रदान करता है और एनएम सतह से कम मेटाबोलाइट वसूली का कोई जोखिम नहीं है विशिष्ट मेटाबोलाइट के कम बाध्यकारी के लिए गलत किया जा रहा है।
बायोमॉलिक्यूलर कोरोना विश्लेषण के लिए दूसरा कदम बायोमॉलिक्यूल्स का पता लगाना है। परंपरागत रूप से कोरोना में प्रोटीन के लिए, यह नैनो-एलसी-एमएस, प्रोटेओमिक्स के वर्कहॉर्स का परिहार रहा है; एनएमआर13, 1डीऔर 2डी एसडीएस-पेज जैसे अन्य दृष्टिकोण भी लागू किए गए हैं। मेटाबोलाइट कोरोना एलसी-एमएस7,जीसी-एमएस8 और डायरेक्ट इनफ्यूजन मास स्पेक्ट्रोमेट्री के संदर्भ में14का उपयोग किया गया है। हालांकि, हाल ही में एक नया दृष्टिकोण कर्षण हासिल करना शुरू कर दिया है, नामत केशिका इलेक्ट्रोफोरेसिस-मास स्पेक्ट्रोमेट्री (सीई-एमएस)11,15 और एनएम16 के विभिन्न भौतिक और रासायनिक गुणों को चित्रित करने के लिए एक स्टैंडअलोन तकनीक के रूप में एनएम प्रयोगशालाओं में मौजूद रहा है। सीई-एमएस नैनोएलसी-एमएस और जीसी-एमएस के लिए एक आर्थोगोनल सेपरेशन तकनीक है और यह अत्यधिक ध्रुवीय और आवेशित मेटाबोलाइट्स17, 18का पता लगाने में सक्षम है। इसके अलावा, सीई-एमएस प्रोटीन के विश्लेषण और उनके पोस्टट्रांसलेशनल संशोधनों जैसे फॉस्फोरिलेशन और ग्लाइकोसिलेशन19,20, 21, 22के लिए अच्छीतरहसे अनुकूल है। अंतिम चरण, पहचान और डेटा विश्लेषण कई मायनों में किया जा सकता है यदि मात्रात्मक/गुणात्मक या लक्षित/अलक्षित दृष्टिकोण का उपयोग किया जा रहा है, तो यह इस प्रोटोकॉल के परिहार से बाहर आता है ।
सीईआई-एमएस, सीई और नैनो ईएसआई इंटरफेस का संयोजन, सीई प्रौद्योगिकी में हाल ही में एक अग्रिम है जो म्यानरहित इंटरफेस का उपयोग करता है। यह अल्ट्रा-लो फ्लो सीई (<20 एनएल/मिनट) के सीधे कनेक्शन को बिना किसी कमजोर पड़ने के एक उच्च रिज़ॉल्यूशन मास स्पेक्ट्रोमीटर में सक्षम बनाता है, जिसके परिणामस्वरूप पहचान संवेदनशीलता23,24, 25में काफी सुधारहोताहै। सीईएसआई-एमएस एक अत्यधिक संवेदनशील विश्लेषण26को बनाए रखते हुए वॉल्यूम सीमित नमूनों (< 10 माइक्रोन) का विश्लेषण करने में सक्षम बनाता है। सीईएसआई-एमएस भी पारंपरिक कम प्रवाह दर नैनोएलसी-एमएस दृष्टिकोणों की तुलना करता है जो प्रजननक्षमता 27,28,थ्रूपुट के संदर्भ में प्रोटेओमिक्स और मेटाबोलोमिक्स में उपयोग किए जाते हैं, और इसे पूर्ण जैव अणु कोरोना लक्षण वर्णन के लिए एक रोमांचक संभावना बनाते हैं।
जैव नैनो इंटरैक्शन के विश्लेषण के लिए सीईएसआई-एमएस की क्षमता को उजागर करने के लिए यह काम एनएम बायोमॉलिक्यूलर कोरोना को एक ही मानव प्लाज्मा नमूने से अलग करने के लिए आवश्यक नमूना तैयारी का वर्णन करता है ताकि पूर्ण बायोमॉलिकुलर एनएम कोरोना के प्रोटीन और मेटाबोलाइट दोनों पहलुओं से डेटा को अधिकतम किया जा सके । जब हम मानव प्लाज्मा के उपयोग पर रिपोर्ट करते हैं, तो यह प्रोटोकॉल अन्य बायोफ्लूइड जैसे रक्त सीरम, पूर्ण कोशिका संस्कृति माध्यम, सेल lysate, सेरेब्रोस्पाइनल तरल पदार्थ या मूत्र के लिए समान रूप से उपयुक्त होगा। इन दो घटकों (प्रोटीन और मेटाबोलाइट्स) के विश्लेषण ों को प्रोटीन कोरोना के लिए तटस्थ लेपित सीईएसआई केशिकाओं का उपयोग करके वर्णित किया जाएगा और दोनों एंटिक और एनियोनिक मेटाबोलाइट्स के लिए नंगे फ्यूज्ड सिलिका केशिकाएं।

<table>
	<tbody>
		<tr>
			<td>1,4-Dithiothreitol</td>
			<td>Sigma</td>
			<td>10197777001</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>2,2,4,4-D4-citric</td>
			<td>Simga</td>
			<td>485438-1G</td>
			<td>Internal standard anion</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ammonium Acetate &#62;98%</td>
			<td>Sigma</td>
			<td>A1542</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ammonium Bicarbonate &#62;99.5%</td>
			<td>Sigma</td>
			<td>09830</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Capillary cartridge coolant</td>
			<td>Sciex</td>
			<td>359976</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>CESI 8000 instrument</td>
			<td>Sciex</td>
			<td>A98089</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>CESI Cap</td>
			<td>Sciex</td>
			<td>B24699</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>CESI Vials</td>
			<td>Sciex</td>
			<td>B11648</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Chloroform</td>
			<td>Sigma</td>
			<td>650498</td>
			<td>Toxic, use in a fume hood</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Glacial Acetic acid</td>
			<td>Sigma</td>
			<td>A6283</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Hydrochloric acid 1mol/L</td>
			<td>Sigma</td>
			<td>43617</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Iosoacetamide</td>
			<td>Sigma</td>
			<td>I1149</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>L-methionine sulfone</td>
			<td>Sigma</td>
			<td>M0876-1G</td>
			<td>Internal standard cation</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Methonal (LC-MS Ultra Chromasolve)</td>
			<td>Sigma</td>
			<td>14262</td>
			<td>Use in a fume hood</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Microvials</td>
			<td>Sciex</td>
			<td>144709</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>nanoVials</td>
			<td>Sciex</td>
			<td>5043467</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Neutral Surface Cartridge 30 &#181;M ID x 90 cm total length</td>
			<td>Sciex</td>
			<td>B07368</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>OptiMS Adapter for Sciex Nanospray III source</td>
			<td>Sciex</td>
			<td>B07363</td>
			<td>B07366 and B83386 for Thermo mass spectrometers, B85397 for Waters mass spectrometers, B86099 for Bruker mass spectrometers</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>OptiMS Fused-Silica Cartridge 30 &#181;m ID x 90 cm total length</td>
			<td>Sciex</td>
			<td>B07367</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Phospahte buffered saline 10x</td>
			<td>Sigma</td>
			<td>P7059</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Pierce C18 Tips, 100 &#181;L bed</td>
			<td>Thermo Fisher Scientific</td>
			<td>87784</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Polystyrene 100 nm</td>
			<td>Polysciences Inc</td>
			<td>876</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Polystyrene carboxylated 100 nm</td>
			<td>Polysciences Inc</td>
			<td>16688</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Polystyrene carboxylated 1000 nm</td>
			<td>Polysciences Inc</td>
			<td>08226</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Rapigest SF (surfactant)</td>
			<td>Waters</td>
			<td>186001860</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sequencing Grade modified Trypsin</td>
			<td>Promega</td>
			<td>V5111</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>SiO2 Ludox TM-40</td>
			<td>Sigma</td>
			<td>420786</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sodium Hydroxide solution</td>
			<td>Simga</td>
			<td>72079</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>TiO2 Dispex coated</td>
			<td>Promethion particles</td>
			<td>Bespoke particles</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>TiO2 PVP coated</td>
			<td>Promethion particles</td>
			<td>Bespoke particles</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>TiO2 uncoated</td>
			<td>Promethion particles</td>
			<td>Bespoke particles</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

capillary electrophoresis mass spectrometry approaches for characterization of the protein and metabolite corona acquired by nanomaterials

कोरोना बनाने के लिए आसपास के जैविक मैट्रिस से नैनोमैटेरियल्स (एनएम) की सतह तक बायोमॉलिक्यूल्स का सोखना पिछले एक दशक से रुचि का रहा है । जैव-नैनो इंटरफेस में रुचि इस तथ्य से उत्पन्न होती है कि बायोमॉलिक्यूलर कोरोना एनएम को जैविक पहचान प्रदान करता है और इस प्रकार शरीर को "स्वयं" के रूप में पहचानने का कारण बनता है। उदाहरण के लिए, पिछले अध्ययनों से पता चला है कि कोरोना में प्रोटीन सेलुलर तेज को प्रभावित करने के लिए झिल्ली रिसेप्टर्स के साथ बातचीत करने में सक्षम हैं और यह स्थापित किया है कि कोरोना एनएम के सेलुलर तस्करी और उनकी अंतिम विषाक्तता के लिए जिम्मेदार है। आज तक, अधिकांश शोध ने प्रोटीन कोरोना पर ध्यान केंद्रित किया है और कोरोना में शामिल मेटाबोलाइट्स के संभावित प्रभावों या पूर्ण बायोमॉलिकुलर कोरोना में घटकों के बीच सहक्रियात्मक प्रभावों की अनदेखी की है। इस प्रकार, यह काम समानांतर में बॉटम-अप प्रोटेओमिक्स और मेटाबोलोमिक्स दृष्टिकोणों का उपयोग करके बायोमॉलिक्यूलर कोरोना के प्रोटीन और मेटाबोलाइट घटकों दोनों की विशेषता के तरीकों को दर्शाता है। इसमें प्रोटीन रिकवरी बढ़ाने के लिए इस्तेमाल किए जाने वाले सर्फेक्टेंट के साथ प्रोटीन कोरोना का एक ऑन-पार्टिकल डाइजेस्ट और एनएम एक्सपोजर से पहले और बाद में मेटाबोलाइट मैट्रिस का विश्लेषण करके मेटाबोलाइट कोरोना का निष्क्रिय लक्षण वर्णन शामिल है । यह काम एनएम कोरोना लक्षण वर्णन के लिए एक नई तकनीक के रूप में केशिका इलेक्ट्रोफोरेसिस - मास स्पेक्ट्रोमेट्री (सीईएसआई-एमएस) का परिचय देता है। यहां उल्लिखित प्रोटोकॉल यह प्रदर्शित करते हैं कि एनएमएस द्वारा अधिग्रहीत प्रोटीन और मेटाबोलाइट कोरोना दोनों के विश्वसनीय लक्षण वर्णन के लिए सीईएसआई-एमएस का उपयोग कैसे किया जा सकता है। सीईएसआई-एमएस के लिए कदम आवश्यक नमूने की मात्रा को बहुत कम कर देता है (पारंपरिक तरल क्रोमेटोग्राफी की तुलना में - मास स्पेक्ट्रोमेट्री (एलसी-एमएस) दृष्टिकोण) कई इंजेक्शन के साथ नमूना के 5 माइक्रोन से संभव है, जिससे यह वॉल्यूम सीमित नमूनों के लिए आदर्श हो जाता है। इसके अलावा, सीईएसआई-एमएस में कम प्रवाह दरों (<20 एनएल/न्यूनतम) के कारण एलसी-एमएस के संबंध में विश्लेषण के पर्यावरणीय परिणामों को कम किया जाता है, और जलीय इलेक्ट्रोलाइट्स का उपयोग जो कार्बनिक सॉल्वैंट्स की आवश्यकता को समाप्त करता है।

वर्णित विधि एक ही मानव प्लाज्मा नमूने का उपयोग कर एनएम बायोमॉलिक्यूलर कोरोना में प्रोटीन और मेटाबोलाइट्स दोनों की विशेषता सबसे पहले है। यह विधि >200 प्रोटीन और >150 मेटाबोलाइट्स का पता लगाने में सक्षम है, इस प्रकार पूर्ण बायोमॉलिक्यूलर कोरोना का सबसे व्यापक अवलोकन निर्धारित करने में सक्षम बनाता है, जिससे एनएम सेलुलर अटैचमेंट, तेज और प्रभावों की बढ़ी हुई समझ सक्षम होती है।
प्रोटेओमिक्स(चित्रा 1)और मेटाबोलोमिक्स(चित्रा 2)जुदाई और पता लगाने दोनों के लिए सीईएसआई-एमएस का उपयोग प्रत्येक दृष्टिकोण के लिए दोनों केशिकाओं पर अच्छी पृथक्करण खिड़कियां दिखाता है।
यह विधि एनएम रचनाओं की एक विस्तृत श्रृंखला में कोरोना में प्रोटीन के बीच भेद करने में सक्षम है, इस प्रकार भौतिक और रासायनिक विशेषताओं(तालिका 1)की एक विस्तृत श्रृंखला में एनएम के लिए विधियों की प्रयोज्यता का प्रदर्शन करती है।
मेटाबोलाइट कोरोना के अद्वितीय उंगलियों के निशान को भी इस पद्धति(चित्रा 3)की मेटाबोलॉमिक शाखा का उपयोग करके प्रतिष्ठित किया जा सकता है। यद्यपि यह दृष्टिकोण एनएम मेटाबोलाइट कोरोना की विशेषता के लिए एक निष्क्रिय दृष्टिकोण का उपयोग करता है, यह अभी भी बायोमॉलिक्यूलर कोरोना में मेटाबोलाइट्स की भूमिका जैसे आइसोमर्स के अंतर सोखने(चित्र 4)में दिलचस्प अंतर्दृष्टि को उजागर करने में सक्षम है।
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/61760/61760fig01.jpg"> चित्रा 1: एक पर कण डाइजेस्ट के बाद CESI-MS का उपयोग कर एक SiO2 प्रोटीन कोरोना जुदाई के आदर्श इलेक्ट्रोफेरोग्राम । <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/61760/61760fig01large.jpg" target="_blank">कृपया इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें ।</a>
<img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/61760/61760fig02.jpg"> चित्रा 2: सीई-एमएस द्वारा प्लाज्मा में अंतर्जात यौगिकों से प्राप्त निकाले गए आयन इलेक्ट्रोफेरोग्राम का उदाहरण। गिने हुए यौगिक इस प्रकार हैं- 1. पक्षी; 2. Lysine; 3. आर्जिनिन; 4. हिस्टिडीन; 5. क्रिएटिन; 6. ग्लाइसिन; 7. एलेनिन; 8. वैलिन; 9. आइसोल्यूसिन; 10. ल्यूसिन; 11. सेरीन; 12. थ्रेनिन; 13. शतावरी; 14. मेथियोनिन; 15. ग्लूटामाइन; 16. ग्लूटामिक एसिड; 17. फिनाइल-डी 5-एलेनिन; 18. फेनिलानाइन; 19. टायरोसिन; 20. प्रोलीन; 21. मेथियोनीन सल्फोन (आंतरिक मानक)। एक ओपन एक्सेस क्रिएटिव कॉमन्स सीसी बाय लाइसेंस के तहत प्रकाशित और झांग एट अल17से पुन: पेश किया गया । <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/61760/61760fig02large.jpg" target="_blank">कृपया इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें ।</a>
तालिका 1: 6 एनएम की एक सरणी में प्रोटीन कोरोना का विश्लेषण। सिलिका (एसआईओ2),टाइटेनिया (टीओ2),पीवीपी कैप्ड टाइटेनिया (टीओ2-पीवीपी), डिस्पेक्स कैप्ड टाइटेनिया (टीओ2-डिपेक्स), पॉलीस्टीरिन और कार्बोक्सिलेटेड पॉलीस्टीरिन एनएम पर पहचाने गए प्रोटीन वर्गों का हीट मैप प्रत्येक प्रोटीन के लिए शीर्ष 3 पेप्टाइड्स बहुतायत पर आधारित कुल प्रोटीन सामग्री के सापेक्ष प्रोटीन की बहुतायत को संदर्भित करता है। विभिन्न एनएम कोरोना में प्रोटीन की सापेक्ष बहुतायत में देखे गए मतभेदों को देखते हुए, यह स्पष्ट है कि यह प्रस्तावित प्रोटोकॉल विभिन्न एनएम के प्रोटीन कोरोना के बीच अंतर करने के लिए पर्याप्त रूप से संवेदनशील है । एक ओपन एक्सेस क्रिएटिव कॉमन्स सीसी बाय लाइसेंस11के तहत प्रकाशित प्रोटीन कोरोना के सीईएसआई-एमएस विश्लेषण से पुन: पेश किया गया चित्रा । <a href="https://cloudflare.jove.com/files/ftp_upload/61760/Table_1.xlsx" target="_blank">कृपया इस टेबल को डाउनलोड करने के लिए यहां क्लिक करें।</a>
<img alt="Figure 3" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/61760/61760fig03.jpg"> चित्र 3: एनएम कोरोना में cationic मेटाबोलाइट्स का लक्षित विश्लेषण। एसआईओ2 और टीओ2 एनएम के लिए cations का सोख लेना। लाल मेटाबोलाइट्स की प्रारंभिक एकाग्रता को संदर्भित करता है जबकि नीला 37 डिग्री सेल्सियस पर एनएम के साथ 1 घंटे की इनक्यूबेशन के बाद मेटाबोलाइट्स की एकाग्रता को संदर्भित करता है। समाधान में मेटाबोलाइट एकाग्रता में कमी एनएम सतह पर मेटाबोलाइट सोखने का परिणाम है। पॉलीस्टीरिन एनएमएस के लिए मेटाबोलाइट्स का कोई महत्वपूर्ण सोखने नहीं देखा गया । बॉक्स प्लॉट न्यूनतम और अधिकतम मूल्यों, औसत और अंतरवर्गीय श्रेणियों का प्रतिनिधित्व करते हैं । लाइसेंस15द्वारा ओपन एक्सेस क्रिएटिव कॉमन्स सीसी के तहत प्रकाशित मेटाबोलाइट कोरोना के सीईएसआई-एमएस लक्षित विश्लेषण से पुन: पेश किया गया चित्रा । <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/61760/61760fig03large.jpg" target="_blank">कृपया इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें ।</a>
<img alt="Figure 4" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/61760/61760fig04.jpg"> चित्रा 4: आइसोमर सोखने पर ध्यान केंद्रित करने के साथ एनएम कोरोना में एनियोनिक मेटाबोलाइट्स का लक्षित विश्लेषण। टाइटेनिया एनएमएस की एक श्रृंखला के लिए एनियन का अवशोषण चीनी फॉस्फेट जैसे विभिन्न आइसोमर्स के बीच स्पष्ट अंतर दिखाता है। लाल मेटाबोलाइट्स की प्रारंभिक एकाग्रता को संदर्भित करता है जबकि नीला 37 डिग्री सेल्सियस पर एनएम के साथ 1 घंटे की इनक्यूबेशन के बाद मेटाबोलाइट्स की एकाग्रता को संदर्भित करता है। समाधान में मेटाबोलाइट एकाग्रता में कमी एनएम सतह पर मेटाबोलाइट सोखने का परिणाम है। एसआईओ2 और पॉलीस्टीरिन एनएमएस के लिए मेटाबोलाइट्स का कोई महत्वपूर्ण सोखने नहीं देखा गया । बॉक्स प्लॉट न्यूनतम और अधिकतम मूल्यों, औसत और अंतरवर्गीय श्रेणियों का प्रतिनिधित्व करते हैं । लाइसेंस15द्वारा ओपन एक्सेस क्रिएटिव कॉमन सीसी बाय के तहत प्रकाशित मेटाबोलाइट कोरोना के सीईएसआई-एमएस लक्षित विश्लेषण से पुन: पेश किया गया चित्रा । <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/61760/61760fig04large.jpg" target="_blank">कृपया इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें ।</a>
<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always"><tbody>
<tr>
<td>एनालिटे</td>
			<td>मतलब आरएसडी पीक एरिया</td>
			<td>मतलब आरएसडी माइग्रेशन समय</td>
		</tr>
<tr>
<td>1928 पेप्टाइड्स इंट्राडे (एन = 3)</td>
			<td>15%</td>
			<td>0.30%</td>
		</tr>
<tr>
<td>27 cations इंट्रा-डे (n=16)</td>
			<td>5.80%</td>
			<td>2.20%</td>
		</tr>
<tr>
<td>27 सेशन इंटर-डे (n=36)</td>
			<td>8.60%</td>
			<td>1.80%</td>
		</tr>
</tbody></table>तालिका 2: पेप्टाइड्स और cationic मेटाबोलाइट्स के लिए सीईएसआई-एमएस तकनीकी प्रतिकृति की पुन: उत्पन्न क्षमता। आरएसडी: सापेक्ष मानक विचलन, प्रजनन क्षमता के उपाय के रूप में। पीक क्षेत्रों और माइग्रेशन समय के संदर्भ में सीईएसआई-एमएस की प्रजनन क्षमता बहुत अच्छी है, जिसमें सभी विश्लेषणों में एक मतलब आरएसडी <15% और माइग्रेशन टाइम्स <2.2% है। ये परिणाम उच्च स्तर के आत्मविश्वास को प्रदर्शित करते हैं जिसे इस तकनीक का उपयोग करके एकत्र किए गए डेटा के लिए जिम्मेदार ठहराया जा सकता है और इस बात की पुष्टि करता है कि विश्लेषणात्मक भिन्नता के बजाय नमूना संरचना (एनएम पर संवर्धन) में वास्तविक अंतर के कारण पता लगाया गया है। तालिका 2 पहले प्रस्तुत परिणामों से उत्पन्न होती है11,15.

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Capillary Electrophoresis Mass Spectrometry Approaches for Characterization of the Protein and Metabolite Corona Acquired by Nanomaterials

यहां हम एक केशिका इलेक्ट्रोफोरेसिस - मास स्पेक्ट्रोमेट्री दृष्टिकोण का उपयोग करके बायोफ्लुइड से नैनोमैटेरियल्स द्वारा प्राप्त पूर्ण बायोमॉलिकुलर कोरोना, प्रोटीन और मेटाबोलाइट्स की विशेषता के लिए एक प्रोटोकॉल प्रस्तुत करते हैं।

नैनोमैटेरियल्स द्वारा अधिग्रहीत प्रोटीन और मेटाबोलाइट कोरोना के लक्षण वर्णन के लिए केपिलरी इलेक्ट्रोफोरेसिस मास स्पेक्ट्रोमेट्री दृष्टिकोण

The adsorption of biomolecules from surrounding biological matrices to the surface of nanomaterials (NMs) to form the corona has been of interest for the ...

Research

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हाइड्रोजन विनिमय मास स्पेक्ट्रोमेट्री का उपयोग प्रोटीन गतिशीलता का विश्लेषण करना

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