Նմուշների ուլտրաձայնային նախապատրաստում զանգվածային սպեկտրաչափության համար
Զանգվածային սպեկտրաչափությունը (MS) ժամանակակից հետազոտություններում և արդյունաբերության մեջ կիրառվող ամենահզոր վերլուծական մեթոդներից է։ Սակայն դրա արդյունավետությունը հիմնովին կախված է նախորդ փուլում առկա մեկ վճռորոշ գործոնից՝ նմուշների նախապատրաստումից։ Նմուշների ուլտրաձայնային նախապատրաստումը՝ մասնավորապես զոնդային, ինչպես նաև անկոնտակտ ուլտրաձայնային մշակումը, դարձել է ոսկե ստանդարտ համարվող մոտեցում զանգվածային սպեկտրաչափության արդյունավետ, վերարտադրելի և դեպի ավելի մեծ ծավալներ մասշտաբավորվող աշխատանքային գործընթացների համար։
Ինչու է նմուշների նախապատրաստումը որոշում MS մեթոդի հաջողությունը
Նմուշների նախապատրաստումը երկրորդական փուլ չէ – այն ուղղակիորեն որոշում է MS մեթոդի զգայունությունը, ճշտությունը և վերարտադրելիությունը։ Անբավարար նախապատրաստումը կարող է հանգեցնել՝
- Բջիջների ոչ լիարժեք լիզիսի կամ սպիտակուցների ոչ լիարժեք էքստրակցիայի
- Ճեղքման ցածր արդյունավետության
- Մատրիցային ազդեցությունների և իոնացման ճնշման
- Նմուշի անհամասեռության և ցածր վերարտադրելիության
- Ցածր պարունակությամբ անալիտների կորստի
MS մեթոդի ժամանակակից կիրառությունները՝ պրոտեոմիկան, մետաբոլոմիկան, լիպիդոմիկան, դեղագործական վերլուծությունը և կլինիկական ախտորոշումը, պահանջում են նախապատրաստման բարձր արդյունավետությամբ, ստանդարտացված և աղտոտումից զերծ մեթոդներ։ Ուլտրաձայնային մշակումը բավարարում է այս պահանջները՝ հաղորդելով վերահսկվող մեխանիկական էներգիա, որը բարելավում է էքստրակցիան, դիսպերսումը և ռեակցիաների կինետիկան՝ առանց մոլեկուլային ամբողջականությունը փոփոխելու։
Նմուշների ուլտրաձայնային մշակում MS վերլուծությունից առաջ. առավելություններ և օգուտներ
Նմուշների ուլտրաձայնային նախապատրաստումը հիմնվում է ակուստիկ կավիտացիայի՝ մանրադիտակային պղպջակների առաջացման և փլուզման վրա՝ սահքի ուժեղ ուժեր և տեղայնացված էներգիա առաջացնելու համար։ Այս մեխանիզմը մի շարք առավելություններ է ապահովում մեխանիկական կամ միայն քիմիական մեթոդների համեմատ։
Հիմնական օգուտները MS աշխատանքային գործընթացների համար
- Բջիջների արդյունավետ քայքայում և էքստրակցիա. Ուլտրաձայնը հնարավորություն է տալիս արագ և լիարժեք լիզիսի ենթարկել բջիջները, հյուսվածքները և միկրոօրգանիզմները՝ ապահովելով սպիտակուցների, մետաբոլիտների, լիպիդների և նուկլեինաթթուների կորզման բարձր աստիճան։
- Բարելավված ֆերմենտային ճեղքում. Ուլտրաձայնային մշակումը արագացնում է պրոտեոլիտիկ ճեղքումը (օրինակ՝ տրիպսինի վրա հիմնված աշխատանքային գործընթացներում)՝ բարելավելով սուբստրատի հասանելիությունը և զանգվածափոխանակությունը, հաճախ ճեղքման տևողությունը ժամերից հասցնելով րոպեների։ Կարդացեք ավելին ուլտրաձայնով բարելավված նմուշների ճեղքման մասին։
- Բարելավված հոմոգենացում և դիսպերսում. Մասնիկների և կաթիլների հավասարաչափ բաշխումը նվազագույնի է հասցնում նմուշի անհամասեռությունը և բարելավում վերլուծության վերարտադրելիությունը։
- Քիմիական հավելումների քանակի նվազեցում. Ուլտրաձայնը կարող է փոխարինել կամ նվազեցնել ագրեսիվ լվացող նյութերի և լուծիչների օգտագործումը, որոնք խանգարում են իոնացմանը կամ պահանջում են մաքրման լրացուցիչ փուլեր։
- Դեպի ավելի մեծ ծավալներ մասշտաբավորման հնարավորություն և ստանդարտացում. Ճշգրիտ վերահսկելի ամպլիտուդը, ներմուծվող էներգիան, մշակման ժամանակը և հերմետիկ փակված նմուշների անկոնտակտ ուլտրաձայնային մշակումը հնարավորություն են տալիս մեթոդը հետազոտական ու մշակման աշխատանքներից տեղափոխել ընթացիկ վերլուծությունների ոլորտ։
Միկրոթիթեղների ուլտրաձայնային մշակման UIP400MTP սարքն ապահովում է նմուշների հուսալի նախապատրաստում և հեշտ ինտեգրում առկա լաբորատոր աշխատանքային գործընթացներին
MS վերլուծության համար նմուշների ուլտրաձայնային նախապատրաստման օրինակային արձանագրություն
Ստորև ներկայացված է ընդհանրացված արձանագրություն, որը հարմար է պրոտեոմիկայի և մետաբոլոմիկայի աշխատանքային գործընթացների համար։ Պարամետրերը պետք է օպտիմալացնել՝ ելնելով նմուշի տեսակից և հետագա MS վերլուծության պահանջներից։
Օրինակ. բջիջների ուլտրաձայնային լիզիս և սպիտակուցների էքստրակցիա
Նմուշ՝ կաթնասունների բջիջներ կամ հյուսվածք
Ծավալ՝ 200–1000 µL
Բուֆեր՝ MS մեթոդի հետ համատեղելի լիզիսի բուֆեր (օրինակ՝ ամոնիումի հիդրոկարբոնատի հիմքով)
Ընթացակարգ՝
- Նմուշը տեղադրեք համապատասխան փորձանոթի կամ սրվակի մեջ (անհրաժեշտության դեպքում՝ սառույցի վրա)։
- Մտցրեք ուլտրաձայնային զոնդը կամ փորձանոթը տեղադրեք անկոնտակտ ուլտրաձայնային մշակման բռնիչի մեջ։
- Կատարեք ուլտրաձայնային մշակում իմպուլսային ռեժիմով (օրինակ՝ 5–10 վայրկյան միացված / 5–10 վայրկյան անջատված)։
- Վերահսկեք ջերմաստիճանը՝ ջերմային քայքայումից խուսափելու համար։
- Շարունակեք ուլտրաձայնային մշակումը մինչև լիարժեք լիզիսի և հոմոգենացման հասնելը։
- Անհրաժեշտության դեպքում ցենտրիֆուգեք՝ բեկորները հեռացնելու համար։
- Անցեք ճեղքմանը, մաքրմանը և MS վերլուծությանը։
Ուլտրաձայնային մշակման բնորոշ պարամետրեր՝
- Հաճախականություն՝ 20–30 kHz
- Ամպլիտուդ՝ 20–70% (կախված նմուշի կարծրությունից)
- Ներմուծվող ընդհանուր էներգիա՝ որոշվում է Ws/mL միավորով, մեթոդին հատուկ է և վերարտադրելի
Ինչպես ընտրել իդեալական ուլտրաձայնային մշակման սարք ձեր MS ընթացակարգի համար
Ուլտրաձայնային մշակման ճիշտ սարքի ընտրությունը կախված է վերլուծական նպատակներից, նմուշի բնութագրերից և նմուշների մշակման թողունակության պահանջներից։
Ընտրության հիմնական չափանիշները
Նմուշի տեսակը և քայքայման նկատմամբ դիմադրությունը.
Կարծր հյուսվածքների և միկրոօրգանիզմների մշակման համար առավելություններ են ապահովում զոնդային համակարգերը, մինչդեռ զգայուն կամ աղտոտման նկատմամբ խիստ պահանջներ ունեցող նմուշների համար նախընտրելի է անկոնտակտ ուլտրաձայնային մշակումը։
Նմուշի ծավալը և նմուշների մշակման թողունակությունը.
Փոքր ծավալներով և նմուշների մշակման բարձր թողունակությամբ աշխատանքային գործընթացները կարող են պահանջել բազմանմուշ բռնիչներ կամ ավտոմատացման համար պատրաստ համակարգեր։
Վերարտադրելիություն և համապատասխանություն պահանջներին.
Թվային կառավարումը, տվյալների գրանցումը և էներգիայի ճշգրիտ հաղորդումը էական են կարգավորող պահանջներին ենթակա MS լաբորատոր միջավայրերում։
Ջերմային ռեժիմի կառավարում.
Ջերմաստիճանի նկատմամբ զգայուն անալիտները պահանջում են իմպուլսային ուլտրաձայնային մշակում և սառեցման օժանդակ պարագաներ։
Դեպի ավելի մեծ ծավալներ մասշտաբավորման հնարավորություն. Ընտրեք հարթակ, որն աջակցում է ինչպես մեթոդի մշակմանը, այնպես էլ առօրյա շահագործմանը՝ առանց արձանագրության վերամշակման։
Hielscher ուլտրաձայնային մշակման սարքերը նախագծված են այս չափանիշներին համապատասխանելու համար՝ MS լաբորատորիաներին առաջարկելով կայուն աշխատանք, ճշգրիտ կառավարում և երկարաժամկետ հուսալիություն։
Գրականություն / Հղումներ
- D. López-Ferrer, J. L. Capelo, J. Vázquez (2005): Ultra Fast Trypsin Digestion of Proteins by High Intensity Focused Ultrasound. Journal of Proteome Research 4, 5; 2005. 1569–1574.
- Collins BC, Hunter CL, Liu Y, Schilling B, Rosenberger G, Bader SL, Chan DW, Gibson BW, Gingras AC, Held JM, Hirayama-Kurogi M, Hou G, Krisp C, Larsen B, Lin L, Liu S, Molloy MP, Moritz RL, Ohtsuki S, Schlapbach R, Selevsek N, Thomas SN, Tzeng SC, Zhang H, Aebersold R. (2017): Multi-laboratory assessment of reproducibility, qualitative and quantitative performance of SWATH-mass spectrometry. Nat Commun. 2017 Aug 21;8(1):291.
- Viñas, Pilar; Garcia, Ignacio; Campillo, Natalia; Rivas, Ricardo; Hernández-Córdoba, Manuel (2012): Ultrasound-assisted emulsification microextraction coupled with gas chromatography-mass spectrometry using the Taguchi design method for bisphenol migration studies from thermal printer paper, toys and baby utensils. Analytical and bioanalytical chemistry. 404. 671-8.
- FactSheet VialTweeter Single-Tube Sonicator VT26dxx — Hielscher Ultrasonics
- FactSheet VialTweeter Multi-Sample Sonicator — Hielscher Ultrasonics
- FactSheet UIP400MTP Multi-well Plate Sonicator — Non-Contact Sonicator — Hielscher Ultrasonics
Հաճախ տրվող հարցեր
Ո՞րն է զանգվածային սպեկտրաչափության հիմնական սկզբունքը։
Զանգվածային սպեկտրաչափությունը նույնականացնում և քանակապես որոշում է մոլեկուլները՝ դրանք վերածելով գազային փուլում գտնվող իոնների և էլեկտրամագնիսական դաշտերի ազդեցության պայմաններում չափելով դրանց զանգվածի և լիցքի հարաբերությունը (m/z)։
Որո՞նք են զանգվածային սպեկտրաչափության 4 փուլերը։
Զանգվածային սպեկտրաչափության չորս փուլերն են՝ նմուշի իոնացում՝ լիցքավորված մասնիկներ առաջացնելու համար, իոնների արագացում էլեկտրական դաշտով, իոնների բաժանում զանգվածային անալիզատորում՝ ըստ դրանց զանգվածի և լիցքի հարաբերության, և իոնների հայտնաբերում՝ չափելի ազդանշան ստանալու համար։
Որո՞նք են զանգվածային սպեկտրաչափության 3 տեսակները։
Զանգվածային սպեկտրաչափության երեք հիմնական տեսակներն են՝ քառաբևեռ զանգվածային սպեկտրաչափությունը, որը բաժանում է իոնները՝ օգտագործելով տատանվող էլեկտրական դաշտեր, թռիչքի ժամանակի զանգվածային սպեկտրաչափությունը, որը տարբերակում է իոնները՝ ըստ հաստատուն հեռավորությունն անցնելու դրանց թռիչքի ժամանակի, և իոնային թակարդով զանգվածային սպեկտրաչափությունը, որը իոնները պահում է էլեկտրամագնիսական դաշտում և հաջորդաբար ազատում դրանք՝ ըստ դրանց զանգվածի և լիցքի հարաբերության։
Hielscher Ultrasonics արտադրում է բարձր արդյունավետությամբ ուլտրաձայնային հոմոգենիզատորներ՝ լաբորատոր չափերից մինչև արդյունաբերական չափեր։