Eine neue Technik macht es möglich, das Vorhandensein von Medikamenten schnell zu erkennen oder zu bestimmten medizinischen Bedingungen zu überwachen mit nur einem einzigen Tropfen Blut oder Urin , was eine potenzielle Werkzeug für Ärzte und Strafverfolgung.
Die Technik arbeitet durch Extrahieren winzige Mengen von Zielmolekülen in Proben von Blut , Urin oder anderen biologischen Flüssigkeiten enthalten sind, und dann die Prüfung der Probe mit einem Massenspektrometer .
Test durchgeführt mit der Technik dauert nur wenige Minuten , während herkömmliche Labormethoden nehmen Stunden oder Tage , um Ergebnisse und erfordern eine komplexe Abfolge von Schritten , sagte Zheng Ouyang (ausgesprochen Jung O- Yong ) , Associate Professor in Purdue University Weldon School of Biomedical Engineering .
"Wir haben eine Reihe von Operationen in einem einzigen Extraktionsvorgang nur im Wert von Blut eines Nadelstich erfordern umgesetzt ", sagte er .
Die Methode , die so genannte " Schwallströmung Mikroextraktion , " könnte verwendet werden, um Steroide im Urin für Wirkstoff-Screening im Profisport zu erkennen und könnten mit einem Miniatur- Massenspektrometer auch kommerzialisiert kombiniert werden. Die kombinierten Technologien könnten eine neue Klasse von Kompaktgeräte für Medizin und Forschung zu bringen, sagte Ouyang .
Die Ergebnisse sind in einem Papier detaillierte erschien Online 5. Oktober in der Forschungs-Zeitschrift Angewandte Chemie . Das Papier wurde von Doktorand Yue Ren , Bachelor-Student Morgan N. McLuckey , ehemaliger Postdoc- Research Associate Jiangjiang Liu und Ouyang verfasst .
Die Forscher zeigten die Technik benutzen, um therapeutische - Drug-Monitoring , die Anwendungsmöglichkeiten in der Arzneimittelentwicklung und personalisierte Therapie durchzuführen; Enzymfunktion, wie für Acetylcholinesterase, die direkt mit den Symptomen und Therapie für die Alzheimer -Krankheit nachgewiesen zu überwachen; Steroide , ertragreiche Ergebnisse in einer Minute zu ermitteln; und zum Nachweis illegaler Drogen .
"In der Zukunft , zum Beispiel , die Eltern könnten in der Lage , ihre Kinder Urin auf Drogen mit einem einfachen Kassetten sie in die Ecke Apotheke, wo eine Desktop- Massenspektrometer würde Ergebnisse in wenigen Minuten liefern nehmen zu testen ", sagte Ouyang .
Die Technik umfaßt das Ansaugen einer Probe in eine Glaskapillare , die auch die organischen Lösungsmittel Ethylacetat ist.
Wie Öl und Wasser , die beiden Flüssigkeiten nicht mischbar ist und eine Schnittstelle zwischen der Probe und dem Lösungsmittel gebildet . Sanftes Schütteln der Kapillare wieder mehrmals vor- und verursacht kleine Mengen von Zielmolekülen in der biologischen Probe , die diese Schnittstelle in das Lösungsmittelseite keine Vermischung der beiden Fluide kreuzen.
" Sie wollen nicht , diese beiden zu mischen, um nur die Biomarker , die Sie suchen zu extrahieren und lassen Sie die Junk hinter weil Massenspektrometrie ist sehr empfindlich auf Verunreinigungen wollen ", sagte Ouyang .
Dann wird das Lösungsmittel mit den Biomarker ist mit einer Hochspannungs - Strom ausgesetzt , Ionisieren der Probe , so daß er mit der Massenspektrometrie analysiert werden.
Forscher haben microextraction für andere Anwendungen verwendet .
"Ich denke, das ist das erste Mal, es hat zu einer biologischen Probe für die Massenspektrometrie angewandt ", sagte Ouyang . " Sie verwenden nur einen Nadelstich von Blut, und die Analyse wird in wenigen Minuten abgeschlossen."
In Verbindung mit dem Miniatur- Massenspektrometer auch an der Purdue entwickelt kombiniert die Methode stellt ein mobiles System für Ärzte , Forscher und Strafverfolgung.
Die Massenspektrometrie arbeitet , indem Moleküle in Ionen oder elektrisch geladenen Versionen von selbst, im Inneren des Instruments Vakuumkammer . Einmal ionisiert , können die Moleküle leichter manipuliert werden , erfasst und auf der Grundlage ihrer Masse analysiert. Der neue Ansatz verwendete ist nanoESI - oder Nanoelektrospray -Ionisations - bei dem der Ionisationsschritt wird in der Luft oder auf Oberflächen durchgeführt, unmittelbar und nicht eine Vakuumkammer erforderlich.
Obwohl sich die Forschung unter Verwendung eines konventionellen Labor Massenspektrometer durchgeführt wird, könnte die gleiche nanoESI Operationen des neuen Miniatur -Massenspektrometer durchgeführt werden. Während herkömmliche Massenspektrometer sind sperrige Instrumente, die mehr als 300 Pfund wiegen , haben Purdue Forscher vor kurzem ihre neueste Version der Miniatur- Massenspektrometer ist das Mini 12 , das 40 Pfund wiegt , 12,5 cm breit und 16 cm hoch .
" Die Probenahme Ionisation Technologien wie Schwallströmung Mikroextraktion könnte die Miniatur -Massenspektrometer die eigentliche Prüfung , ohne dass andere Geräte für die Probenbehandlung", sagte Ouyang . "Dies wird eine neue Klasse von Kompakt medizinischen Instrumenten zu bringen. "
Die Forschung wurde von den National Institutes of Health finanziert.
Die Arbeit , die Miniatur- Massenspektrometer entwickelt wurde durch die NIH und National Science Foundation und wird von Ouyang und R. Graham Cooks , die Henry Bohn Hass Distinguished Professor für Chemie in Purdue College of Science geführt.
US-Patentanmeldungen wurden für die Mikroextraktion und Miniatur- Massenspektrometrie eingereicht. Die Technologien können durch ein neues Unternehmen gegründet, nachdem Partnerschaftsabkommen wurden im Jahr 2013 von der Purdue und der Tsinghua-Universität unterzeichnet vermarktet werden .
" Das übergeordnete Ziel ist es, diese Technologie für die Entwicklung von Einweg-Probenpatronenverwenden, um mit unserem Mini -Massenspektrometrie -System in der klinischen und vor allem die Point-of- Care-Anwendungen in einer Arztpraxis arbeiten", sagte Ouyang .