Name: gas chromatography-mass spectrometry paired with total vaporization solid-phase microextraction as a forensic tool
Uploaded: 2021-05-25T13:00:00
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この研究は、国立司法研究所(賞No.2015-DN-BX-K058&2018-75-CX-0035)によって支援されました。ここで述べらう意見、調査結果、結論は著者のものであり、必ずしも資金調達組織の意見、調査結果を反映しているわけではありません。

1. 一般的なTV-SPMEサンプル調製とGC-MS分析
注: サンプルがマトリックスに既に溶解されている場合は、ステップ 1.2 に進みます。
<ol><li>固体試料を十分な溶媒(水、メタノール、アセトン等)に抽出または溶解し、所望の濃度に達する。液体サンプルは「いつのもとに」使用することができる。 注: 使用される固体サンプルの量は、サンプルの所望の濃度によって異なりま...

<ol>
	<li>Pawliszyn, J. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Method+and+Device+for+Solid+Phase+Microextraction+and+Desorption.">Method and Device for Solid Phase Microextraction and Desorption.</a> United States patent. , (2005).</li><li>Pawliszyn, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Solid phase microextraction: theory and practice. , (1997).</li><li>Rainey, C. L., Bors, D. E., Goodpaster, J. V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Design+and+optimization+of+a+total+vaporization+technique+coupled+to+solid-phase+microextraction.">Design and optimization of a total vaporization technique coupled to solid-phase microextraction.</a> Analytical Chemistry. 86 (22), 11319-11325 (2014).</li><li>Sinnott, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Chemical Engineering Design: Chemical Engineering. 6, (2005).</li><li>Davis, 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> Detection of Illicit Drugs in Various Matrices Via Total Vaporization Solid-Phase Microextraction (TV-SPME). , (2019).</li><li>Ash, J., Hickey, L., Goodpaster, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Formation+and+identification+of+novel+derivatives+of+primary+amine+and+zwitterionic+drugs.">Formation and identification of novel derivatives of primary amine and zwitterionic drugs.</a> Forensic Chemistry. 10, 37-47 (2018).</li><li>Sauzier, G., Bors, D., Ash, J., Goodpaster, J. V., Lewis, S. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Optimisation+of+recovery+protocols+for+double-base+smokeless+powder+residues+analysed+by+total+vaporisation+(TV)+SPME/GC-MS.">Optimisation of recovery protocols for double-base smokeless powder residues analysed by total vaporisation (TV) SPME/GC-MS.</a> Talanta. 158, 368-374 (2016).</li><li>Bors, D., Goodpaster, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Mapping+smokeless+powder+residue+on+PVC+pipe+bomb+fragments+using+total+vaporization+solid+phase+microextraction.">Mapping smokeless powder residue on PVC pipe bomb fragments using total vaporization solid phase microextraction.</a> Forensic science international. 276, 71-76 (2017).</li><li>Bors, D., Goodpaster, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Chemical+analysis+of+racing+fuels+using+total+vaporization+and+gas+chromatography+mass+spectrometry+(GC/MS).">Chemical analysis of racing fuels using total vaporization and gas chromatography mass spectrometry (GC/MS).</a> Analytical Methods. 8 (19), 3899-3902 (2016).</li><li>Beiranvand, M., Ghiasvand, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Design+and+optimization+of+the+VA-TV-SPME+method+for+ultrasensitive+determination+of+the+PAHs+in+polluted+water.">Design and optimization of the VA-TV-SPME method for ultrasensitive determination of the PAHs in polluted water.</a> Talanta. 212, 120809 (2020).</li></ol>

TV-SPMEは、大きなサンプルサイズ(例えば、100 μL)が機器の変更なしで使用される可能性があるという点で、液体注入GCよりもいくつかの利点があります。TV-SPMEには、ヘッドスペースSPMEと同じ利点がいくつかあります。ヘッドスペースSPMEは、不揮発性化合物がヘッドスペースバイアルに残り、繊維に吸着されないため、抽出やろ過を必要とせず、きれいなサンプルを生成します。この方法は、?...

固相微小抽出(SPME)は、液体または固体サンプルをヘッドスペースバイアルに入れ、ポリマー材料でコーティングされたSPME繊維をサンプルヘッドスペースに導入する(または液体サンプルに浸漬する)サンプリング技術です。検測物は繊維にかき付け、次いで繊維が脱着用GCの入口の中に置かれ、2.全気化固相微小抽出(TV-SPME)は、浸漬SPMEと同様の技術ですが、分析物が繊維に吸着される前に液体サンプルを完全に気化させます。これにより、溶媒蒸気と繊維のコーティングとの間で検合物を仕切り、より多くの検合物を繊維に吸着させ、良好な感度を得ることを可能にする3。様々なSPME繊維が利用可能であり、繊維は、目的の検体、溶媒/マトリックス、および誘導体化剤に基づいて選択する必要があります。確立された TV-SPME のアナライトについては、表 1を参照してください。
<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always"><tbody>
<tr>
<td>見本</td>
			<td>アナライト</td>
			<td>推奨される SPME ファイバ</td>
			<td>リファレンス</td>
		</tr>
<tr>
<td>人間の髪</td>
			<td>ニコチン、コチニン</td>
			<td>ポリジメチルシロキサン/ジビニルベンゼン(PDMS/DVB)、ポリアクリル酸(PA)</td>
			<td>3</td>
		</tr>
<tr>
<td>無煙パウダー</td>
			<td>ニトログリセリン,ジフェニルアミン</td>
			<td>ポリジメチルシロキサン(PDMS)、ポリエチレングリコール(PEG)</td>
			<td>7, 8</td>
		</tr>
<tr>
<td>レーシング燃料</td>
			<td>メタノール、ニトロメタン</td>
			<td>ペッグ</td>
			<td>9</td>
		</tr>
<tr>
<td>水</td>
			<td>多環芳香族炭化水素</td>
			<td>PDMS</td>
			<td>10</td>
		</tr>
<tr>
<td>飲料</td>
			<td>ɣ-ヒドロキシ酪酸, ブチロラクチンɣ</td>
			<td>PDMS</td>
			<td>この作品</td>
		</tr>
<tr>
<td>固体粉</td>
			<td>メタンフェタミン, アンフェタミン</td>
			<td>PDMS/DVB</td>
			<td>未発表</td>
		</tr>
</tbody></table>表 1.TV-SPMEのアナライトを確立した推奨SPMEファイバー。
TV-SPMEを実行するために、検体は溶媒に溶解され、この混合物のアリコートはヘッドスペースバイアルに配置される。溶媒と揮発性の分析物のみが気化するため、サンプルを濾過する必要はありません。液体サンプルの特定の量は、サンプルの全気化を確実にするために使用する必要があります。これらの体積は、理想ガス則を使用して、溶媒のモル数に液体のモル体積を掛けた値を計算することによって決定されます(式1)。 <img alt="Equation 1" src="/files/ftp_upload/61880/61880equ01.jpg"> 方程式 1
ここでVo は試料の体積(mL)、Pは溶媒の蒸気圧(バー)、Vv はバイアル(L)の体積、Rは理想的なガス定数(0.083145)、M <img alt="Equation 1" src="/files/ftp_upload/61880/61880equ04.jpg"> は溶媒のモル質量(g/mol)、Tは温度 <img alt="Equation 5" src="/files/ftp_upload/61880/61880equ05.jpg"> (K)、溶媒の密度(g/mL)である。3
正しい蒸気圧を使用するために、アントイン方程式(方程式2)は、温度の影響を考慮するために使用されます:4 <img alt="Equation 2" src="/files/ftp_upload/61880/61880equ02.jpg"> 方程式 2
ここで、Tは温度、A、B、Cは溶媒のアントワン定数です。数式 2 は、次のように数式 1 に代入できます。 <img alt="Equation 3" src="/files/ftp_upload/61880/61880equ03v2.jpg"> 方程式 3
式3は、使用する温度および溶媒の関数として完全に気化することができる試料(Vo)の体積を与える。
TV-SPMEで誘導体化を行うために、SPME繊維は、まず、その検体に応じて所定の時間、誘導体化剤を含むバイアルに曝露される。SPME繊維は、その後、目的の検体を含む新しいバイアルに曝露される。このバイアルは、加熱攪拌機の内部で加熱されます。その後、検体を誘導体化剤で繊維上に吸着する。解析対象の誘導体やマトリックスは、脱着のために GC インレットに挿入される前に、繊維上で行われます。 図 1 は、誘導体化を使用した TV-SPME プロセスの描写を示しています。
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/61880/61880fig01.jpg"> 図1:誘導体化を伴うTV-SPMEプロセスの描写SPMEファイバーは、誘導体化剤(黄色い円)が繊維上にソルブする誘導体化バイアルに最初に入ります。次いで、繊維をサンプル(青い円)に導入し、加熱します。誘導体(緑色の円)の形成は、抽出時間中に繊維上で行われる。 <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/61880/61880fig01large.jpg" target="_blank">この図の大きなバージョンを表示するには、ここをクリックしてください。</a>
TV-SPMEは分析プロセス中に分析物を誘導化し、分析時間を短縮することができるので有益である。液体注入などの他の方法では、GCに注入される前に、溶液中の誘導体と反応する検体が必要である。TV-SPMEもサンプル調製をほとんど必要としない。分析物を含むマトリックスはヘッドスペースバイアルに直接配置し、解析することができる。関心のある多くの化合物は、TV-SPMEと互換性があります。化合物は、溶媒に可溶性で、気化を可能にする十分に揮発性でなければなりません。さらに、化合物は、GC-MSによって分析される熱的に安定でなければなりません。TV-SPMEは、薬物および薬物代謝物、レーシング燃料、多環芳香族炭化水素、および爆発材料3、5、6、7、8、9、10を分析するために使用されてきた。

<table>
	<tbody>
		<tr>
			<td>10 &#181;L Syringe</td>
			<td>Gerstel</td>
			<td>100111-014-00</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>BSTFA + 1% TMCS (10 x 1 GM)</td>
			<td>Regis Technologies Inc.</td>
			<td>50442882</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>eVol XR Sample Dispensing System Kit</td>
			<td>ThermoFisher Scientific</td>
			<td>66002-024</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td><img alt="Equation 6" src="/files/ftp_upload/61880/61880equ06.jpg" />-Butyrolactone (GBL)</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>B103608-26G</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td><img alt="Equation 7" src="/files/ftp_upload/61880/61880equ06.jpg" />-Hydroxy Butyric Acid (GHB)</td>
			<td>Cayman Chemicals</td>
			<td>9002506</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Headspace Screw-Thread Vials, 18 mm</td>
			<td>Restek</td>
			<td>23083</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Magnetic Screw-Thread Caps, 18 mm</td>
			<td>Restek</td>
			<td>23091</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Optima water for HPLC</td>
			<td>Fisher Chemical</td>
			<td>W71</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>SPME Fiber Assembly Polydimethylsiloxane (PDMS)</td>
			<td>Supelco</td>
			<td>57341-U</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>SPME Fiber Assembly Polydimethylsiloxane/Divinylbenzene (PDMS/DVB)</td>
			<td>Supelco</td>
			<td>57293-U</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Topaz 2.0 mm ID Straight Inlet Liner</td>
			<td>Restek</td>
			<td>23313</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

gas chromatography-mass spectrometry paired with total vaporization solid-phase microextraction as a forensic tool

ガスクロマトグラフィー – 質量分析法 (GC-MS) は、制御物質、発火性液体、爆発物など、多数の法医学的関心の分析に使用される手法です。GC-MSは、固相微小抽出(SPME)と結合することができ、ソープシーコーティングを有する繊維をサンプルの上のヘッドスペースに配置するか、液体サンプルに浸漬する。検光物は繊維にかき付け、次いで脱離のために加熱されたGC入口の中に置かれる。全気化固相マイクロ抽出(TV-SPME)は、浸漬SPMEと同じ技術を利用しますが、完全に気化したサンプル抽出物に繊維を浸漬します。この完全な気化は、液相または不溶性材料からの干渉なしに蒸気相とSPME繊維の間の隔分をもたらします。使用される溶媒の沸点に応じて、TV-SPMEは、大量のサンプル(例えば、数百マイクロリットルまで)を可能にする。オンファイバ誘導体化はTV-SPMEを用いて行うこともできます。TV-SPMEは、薬物および毛髪、尿、唾液中の代謝産物を分析するために使用されてきました。この簡単な技術は、ストリートドラッグ、脂質、燃料サンプル、爆発後の爆発性残渣、水中の汚染物質にも適用されています。本論文では、非常に小さいサンプル(マイクロリットル)のアルコール飲料中の違法な非含年代の非含を特定するためのTV-SPMEの使用について強調する。ガンマヒドロキシブチレート(GHB)とガンマブチロラクチン(GBL)の両方がスパイク飲料に見られるレベルで同定された。トリメチルシリル剤による誘導体化は、水性マトリックスおよびGHBをそれらのTMS誘導体に変換することを可能にした。全体的に、TV-SPMEは速く、容易で、ヘッドスペースバイアルにサンプルを置くこと以外にサンプルの準備を必要としない。

ヘッドスペースおよび浸漬SPMEと比較してTV-SPMEの感度を実証するためにGBLボリュームスタディが行われました。水中のGBLの100ppmvサンプル を調製し、1,3,10,30,100,300,300,100,1000,3000,10,000μLの体積を有する20mLヘッドスペースバイアルに入れました。TV-SPME(1-3 μL)、ヘッドスペースSPME(10~3,000 μL)、液浸SPME(10,000 μL)に許容されるサンプルの位相比。全てのサンプルを三重で分析し、平均ピーク面?...

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Gas Chromatography-Mass Spectrometry Paired with Total Vaporization Solid-Phase Microextraction as a Forensic Tool

全気化固相微小抽出(TV-SPME)は、液体試料を完全に気化させ、検体はSPME繊維に浸します。これにより、溶媒蒸気とSPME繊維コーティングの間で検体を仕切ることができます。

ガスクロマトグラフィー-質量分析と全気化固相マイクロ抽出を法医学的ツールとして組み合わせる

Gas Chromatography &#8211; Mass Spectrometry (GC-MS) is a frequently used technique for the analysis of numerous analytes of forensic interest, including ...

TV-SPMEプロトコルは、薬物、レーシング燃料、爆発材料、多環芳香族炭化水素を含む幅広いサンプルを分析できるため、重要です。揮発性の検菌物のみが気化するため、濾過は必要ありません。したがって、汚れたサンプルやサスペンションを分析することができます。有機溶剤や水性溶媒など、非常に単純なマトリックスを使用できます。TV-SPME技術の主な利点は、その高感度です。TV-SPMEは標準的な液体注入、ヘッドスペースSPMEおよび浸漬SPMEよりよい感受性を示す。TV-SPMEには、GC計測器を変更することなく、大量のサンプルを利用するというメリットもあります。TV-SPMEは、実行する非常に簡単なテクニックです。主な難しさは、適切なボリュームが配信されていることを確認することから来ています。小さい手動または電子のスポイトの使用は、サンプリング中にあなたの時間を取るだけでなく、助けることができます。また、繊維がコーティングを維持していることを保証することは困難であり、繊維は劣化のために注意深く監視する必要があります。手動操作とロボット操作の両方が成功するために必要であるため、視覚的なデモンストレーションは非常に重要です。まず、目的の濃度に達するのに十分な溶媒に固体試料を抽出または溶解する。サンプルが完全に溶解していることを確認した後、選択した温度で完全に気化するために必要な体積を計算します。サンプルボリュームをヘッドスペースバイアルに移し、キャップを固定します。サンプルを誘導する場合は、約1ミリリットルの薬剤をヘッドスペースバイアルに入れることにより、適切な誘導体化剤を調製する。適切なインキュベーションと抽出温度を設定し、全気化、十分なサンプル抽出、完全な誘導体化を確実に行います。目的の化合物のクラスに基づいて GC-MS パラメーターを選択します。適切な入口ライナーがGCインレットにあり、SPMEファイバが適切に調整されており、解析を開始する前に正常に動作していることを確認します。水中のガンマヒドロキシブチレートまたはガンマブチロラクチンのサンプルを調製し、100万分の1未満の濃度で濃縮します。サンプル1マイクロリットルを20ミリリットルのヘッドスペースバイアルに移し、すぐにバイアルをキャップします。1%トリメチルクロロシランを含むBSTFAの1ミリリットルを別の20ミリリットルのヘッドスペースバイアルに入れ、キャップします。初期オーブン温度を摂氏60度に1分間、オーブンプログラムを1分あたり15度、最終オーブン温度を1分間280度、流量を毎分2.5ミリリットルに、入口と伝流線温度をそれぞれ250度と280度に設定してGC-MS法を作成します。狭いSPMEインレットライナーがGCインレットの内部に配置されていること、およびPDMS/ DVB SPMEファイバが適切に調整され、正常に動作していることを確認します。次に、サンプルで GC-MS を実行します。ヘッドスペースおよび浸漬SPMEと比較してTV-SPMEの感度を実証するためにGBLボリュームスタディが行われました。全体的に見て、TV-SPMEに対応したサンプルボリュームは、水中のGBL用のヘッドスペースや浸漬SPMEよりも感度が高いことを示しました。各方法のクロマトグラムの比較をここに示します。GHBおよびGBLの有効用量でスパイクされたワインのサンプルを分析した。これらのサンプルは、GBLとGHBの相互変換も示しています。TV-SPMEが適切に行われると、急激な豊富なピークが観測されます。TV-SPMEは高感度です。したがって、列を過負荷にしないように適切な濃度を使用する必要があります。ピーク非対称性は、高濃度が存在する場合に発生します。これらの場合、サンプルを希釈するか、または分割注入を使用してピーク形状を改善することができます。TV-SPMEは液体クロマトグラフィーと組み合わせることができ、検出可能な検体の範囲を劇的に拡大するであろう。

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JoVE Journal

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2 &#39;末端を含むRNAのオリゴマーの固相合成のためのプロトコール<em&gt; O</em&gt;チオフェンメチル修飾と環状二色性によるキャラクタリゼーション

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