Sborník příspěvků - 72. sjezd chemiků

72. sjezd chemiků: přehled vybraných příspěvků z oblasti analytické chemie

Význam tématu

Mikroanalytické a bioanalytické metody hrají klíčovou roli v moderní analytické chemii – od mapování glykosidických vzorců virových proteinů přes stanovení klinických biomarkerů až po bezpečnostní forenzní analýzy. Optimalizace selektivity, citlivosti i rychlosti měření je zásadní pro úspěch v medicíně, farmaceutickém výzkumu, potravinářství i ochraně životního prostředí.

Cíle a přehled příspěvků

Cílem přehledu je představit hlavní směry, kterým se věnovali řečníci Session 1:

• rozvoj kapilární elektroforézy spojené s hmotnostní spektrometrií pro analýzu peptidů i léčiv
• využití lektinových microarray a MALDI-MS k analýze glykokonfigurace virových a nádorových proteinů
• nové elektrochemické senzory pro stanovení biomarkerů a detekci forenzních mikrostop
• přístupy NMR spektroskopie k řešení konformací sacharidů a identifikaci drogových vzorků
• příprava a aplikace nanomateriálů pro (foto)elektrokatalýzu a produkci aktivního kyslíku

Použitá metodika a instrumentace

Metody představené v projektech:

• kapilární elektroforéza s elektrosprejovou (CE-ESI-MS) i plazmovou (CE-ICP-MS) ionizací
• lektinové microarray biočipy pro rychlý screening glykozylace
• MALDI-TOF/TOF hmotnostní spektrometrie s permethylací glykanů
• fluorescenční korelační NMR, inverzní FCS a multidimenzionální NMR analýzy
• elektrochemické techniky – pulsní voltametrie, eliminační polarografie, affinitní titrace
• nanomateriály typu molybdenových klastrů a MXénů pro fotosenzorizaci a elektrokatalýzu

Hlavní výsledky a diskuse

• CE-MS metody umožňují separaci a kvantifikaci i malomolekulárních peptidů a léčiv s detekčními limity na úrovni ppt–ppb
• Lektinové microarray spolu s MALDI-MS poskytly detailní pohled na glykánové vzorce virového proteinu SARS-CoV-2 a nádorových markerů (CA 15-3, Mamaglobin A)
• NMR studium zahřátelných a aprotických pufrů pro určení konformací glukosidů zvýraznilo vliv solvatace na 3D strukturu sacharidů
• Nové elektrochemické senzory založené na atomech platiny, molybdenových klas­trech či MXénech vykazují vysokou selektivitu i stabilitu v biologických i radioaktivních aplikacích
• Forenzní metody pro analýzu vláken a textilních stop doplnily kapilární techniky o vysoce citlivé prekoncentrační postupy a multispektrální přístupy

Přínosy a praktické využití metod

• Rychlé a spolehlivé stanovení klinických biomarkerů (HVA, PSA, glykomické markery) pomůže v diagnostice rakoviny a neurologických onemocnění
• Detailní analýza glykosylace proteinů otevírá nové cesty k vývoji vakcín i cíleným terapiím
• Moderní elektrochemické senzory s nanomateriály nabízejí přenosné testy pro environmentální monitorování i farmaceutickou kontrolu
• Forenzní kombinace CE-MS, optické mikroskopie a spektrálních technik podporuje řešení složitých trestních kauz

Budoucí trendy a možnosti využití

• Integrace umělé inteligence pro automatizovanou interpretaci komplexních spektrálních a elektrochemických dat
• Další miniaturizace a přenositelné platformy CEMS a NMR senzorů pro bod-of-care diagnostiku
• Vývoj hybridních bio-nanomateriálů (MXény, Mo6 klastry) pro multimodální zobrazování a terapii
• Expanze glykomické analýzy do oblastí přesné onkologie a personalizované medicíny

Závěr

Náročná problematika analýzy biomolekul a forenzních stop byla v rámci Session 1 prezentována řadou inovativních přístupů, které úspěšně kombinují kapilární separační techniky, spektrometrickou detekci, konformaci-citlivé metody NMR a nanomateriály pro fotochemické a elektrochemické aplikace. Získané výsledky otevírají cesty k přesnějšímu a citlivějšímu monitoringu biologických i environmentálních procesů, k cílené diagnostice nádorů a virových onemocnění a k rozvoji nových forenzních standardů.

Reference

• Petr J. a kol.: J. Chromatogr. A 1582, 139 (2018).
• Pažitná L. a kol.: J. Biotechnol. 314–315, 34 (2020).
• Šolínová V. a kol.: Anal. Chim. Acta 1052, 170 (2018).
• Bužek D., Lang K.: Inorg. Chem. 57, 14290 (2018).
• Štěpánová S., Kašička V.: Electrophoresis 38, 1913 (2017).