Secrets of science magazine 01/2024

Význam tématu

Číslo 1/2024 časopisu „Secrets of Science“ představuje sbírku inovativních analytických metod v oblasti spektroskopie, hromadné spektrometrie, chromatografie a přípravy vzorků. Články pokrývají témata od přístupu ke stanovení termického záření a technologie detekce biomarkerů Alzheimerovy choroby až po využití biowaste k výrobě cenných materiálů a problém vodní kvality při výrobě zeleného vodíku.

Cíle a přehled článků

• Popis nové metodiky měření přenosu tepla ve vrstvách pevného materiálu modifikovaným FTIR spektrometrem (IRTracer-100).
• Vývoj robustní GC-MS/MS metody se srdcařským „heart-cut“ MDGC přepínačem pro detekci nového palivového markéru BPE (butylfenylether) na úrovních ppb.
• Studium formování a fragmentace stabilního biskvaternárního aduktu s trifluoroacetátem pomocí MSn s LCMS-IT-TOF.
• Implementace DPS (dried plasma spot) karet pro snadné a hromadné odběry krevní plazmy z kapky krve v terénu, následná analýza LC-MS.
• Použití IP-MS (MALDI-TOF) k prvnímu úspěšnému stanovení plazmatických Aβ peptidů (Aβ1-40, Aβ1-42, APP669-711) a jejich korelace s PET.
• Výzkum pyrolýzy biomasy pro výrobu biocharu, biolátek a pyrogasu a analýzu jejich složení pomocí pyrolýz-GC-MS a dalších technik.
• Kompletní řešení DOSIURA™ pro LC-MS/MS stanovení uracilie a dihydrouracilu jako nepřímý screening DPD deficience u pacientů na fluoropyrimidinové chemoterapii.
• Role online TOC analyzátoru (Shimadzu TOC-1000e) a procesní analytiky (PAT) ve vodní úpravě pro účinnou výrobu zeleného vodíku technologií PEM elektrolyzéru.

Použitá metodika a instrumentace

• Modifikovaný FTIR spektrometr IRTracer-100, termokamera, Michelsonův interferometr a MCT detektor.
• GCMS QP2020 NX s FID, AOC-30i autosampler, MDGC s kolonami DB-17HT a VF-WAXms.
• LCMS-IT-TOF (Shimadzu) pro MSn experimenty biskvaternární aduktů.
• MALDI-TOF (AXIMA Performance) pro IP-MS stanovení plazmatických Aβ peptidů.
• Frontier Lab EGA/PY-3030 dvojstupňový pyrolýzní analyzátor v tandemu s GCMS-QP2010 SE.
• DPS karty Telimmune a validační workflow pro LC-MS analýzu plazmatických markerů.
• LC-MS/MS metoda s DOSIURA™ kitu (kalibranty, interní standardy, QC plazmové vzorky) pro uracilii a dihydrouracil.
• Online TOC analyzátor TOC-1000e s excimerovou lampou, měření TOC i elektrické vodivosti ve vodné smyčce PEM elektrolyzéru.

Hlavní výsledky a diskuse

• Experimenty s měřením IR záření prokázaly význam odrazivosti povrchů a potvrdily věrohodnost MCRT simulací přenosu tepla.
• BPE v dieselovém palivu bylo kvantifikováno s LOD 2,8 μg/L, LOQ 9,2 μg/L, výbornou linearitou (R² > 0,9999) a stoprocentní selektivitou.
• MSn analýza biskvaternárního aduktu odhalila netriviální fragmenty obsahující kovalentně navázaný trifluoroacetát, což naznačuje možnosti senzorů aniontů.
• DPS karty umožňují rychlé, maloobjemové odběry krve na vzdálených místech s minimální přípravou a stabilním skladováním vzorků.
• Metoda MALDI-TOF IP-MS detekovala Aβ1-40, Aβ1-42 a APP669-711 v plazmě; kompozitní biomarker APP669-711/Aβ1-42 + Aβ1-40/Aβ1-42 dosahuje AUC až 96,7 % ve dvou nezávislých kohortách.
• Pyrolýza různých biowaste materiálů ukázala rozmanité výtěžky biocharu, látek a plynů. Analýza mikropyrolýzou-GC-MS odhalila i potenciálně toxické aromáty.
• DOSIURA™ umožňuje rychlou a standardizovanou přípravu a spolehlivou kvantifikaci uracilie a dihydrouracilu, usnadňuje rozhodování při prevenci chemoterapeutických toxik vytvořených DPD deficiencí.
• Online sledování TOC a vodivosti pomocí TOC-1000e zabezpečuje požadovanou kvalitu vody pro PEM elektrolyzéry, eliminuje havárie membrán a optimalizuje výrobu zeleného vodíku.

Přínosy a praktické využití metody

• Optimalizace průmyslových procesů přenosu tepla ve vrstvách s využitím reálných FTIR dat a simulací.
• Dostupná kontrola palivových markérů umožňuje potlačit daňové úniky a palivové podvody.
• Podrobná znalost aduktové chemie otevírá cestu k novým iontovým senzorům.
• DPS karty rozšiřují možnosti krvních testů do terénu, rozvoj telemedicíny i screeningových programů.
• Neinvazivní plazmatické Aβ testy pomohou včas detekovat Alzheimerovu chorobu s cílem včasné intervence.
• Pyrolýza biowaste nabízí obnovitelné zdroje pro ochranu klimatu (biochar jako uhlíkový rezervoár) i suroviny pro paliva, aditiva a materiály.
• Systematický screening DPD deficience před fluoropyrimidinovou léčbou snižuje riziko život ohrožujících toxických reakcí.
• Automatizované PAT řešení pro monitorování kvality vody zlepšuje spolehlivost a životnost elektrolyzérů pro zelený vodík.

Budoucí trendy a možnosti využití

• Síťování dat z FTIR měření a CFD/MCRT simulací pro návrh energetických zařízení s vysokou efektivitou.
• Rozšíření MDGC-MS metod na další daňové a bezpečnostní markéry v pohonných hmotách.
• Další vývoj iontových senzorů založených na netradičních aduktech a MSn fragmentech.
• Integrace DPS karet do masové diagnostiky, expandující na další krevní biomarkery.
• Validace plazmatických biomarkerů Alzheimerovy choroby v klinické praxi a příprava na hromadný screening.
• Vývoj katalyzátorů a reaktorů pro efektivní pyrolýzu různých odpadních biomateriálů.
• Zavedení DOSIURA™ do standardních laboratorních postupů před chemoterapií v nemocnicích.
• Komplexní řešení pro on-line kvalitu vody v P2G továrnách, integrace do inteligentních vodních sítí.

Závěr

Široké spektrum článků v tomto vydání dokládá dynamický rozvoj analytických metod v chemii i biomedicíně. Inovace v měření tepelného záření, spolehlivá detekce palivových markérů, pokročilé MS techniky, jednoduché odběry kapilární krve, průlomové plazmatické biomarkery i udržitelná pyrolýza biowaste tvoří pilíře pro budoucí aplikace. Systémové pojetí včetně špičkové instrumentace a PAT zajišťuje, že tyto metody budou hrát klíčovou roli ve zdravotnictví, průmyslu a energetice.

Reference

Žádné explicitně uvedené reference v poskytnutém textu.