GC-MS & ULTRAPURE WATER

Význam tématu

Gas chromatografie s hmotnostní spektrometrií (GC-MS) ve spojení s ultrapure vodou představuje klíčový analytický nástroj pro detekci stopových organických sloučenin v biomedicíně, genetickém inženýrství, forenzní vědě i environmentální bezpečnosti. Vysoká citlivost GC-MS a minimální kontaminace zajištěné typem I vodou umožňují spolehlivá a reprodukovatelná měření i pro velmi nízké koncentrace látek.

Cíle a přehled studie / článku

Cílem textu je shrnout využití GC-MS v kombinaci s ultrapure vodou v několika klíčových oblastech: diagnostice nádorových onemocnění, verifikaci genové editace (CRISPR/Cas9), forenzní identifikaci drog a zátěže životního prostředí. Článek prezentuje vliv kvality vody na výsledky analýzy a doporučení pro optimální vzorkování.

Použitá metodika a instrumentace

• Gas chromatografie (kapilární GC, headspace GC, pyrolytická GC) spojená s hmotnostní spektrometrií (MS).
• Detekce těkavých a polotěkavých organických sloučenin (VOCs, sVOCs) v rozsahu sub-ppb.
• Derivatizace vysoce polárních látek pro zvýšení jejich těkavosti.
• Ultrapure voda typu I (TOC <5 ppb) jako rozpouštědlo a pro přípravu standardů a blanků.

Hlavní výsledky a diskuse

• Použití typu I vody významně snižuje šum a falešné signály oproti typu II a nižším.
• GC-MS dokáže detekovat biomarkery nádorových onemocnění v exhalátu pacienta (např. cyklopentan-on, 3-methylpyridin, ethylenkarbonát).
• Geneticky modifikované organismy (tobacco, E. coli) byly ověřeny GC-MS podle produkce cílových metabolitů (nikotin, mastné kyseliny).
• Forenzní aplikace umožňují identifikaci drog, jedů a stanovení stáří otisků prstů z vodných roztoků.
• Environmentální monitoring pomocí GC-MS a Py-GC-MS detekuje VOCs, sVOCs a mikroplasty ve vodě a půdě.

Přínosy a praktické využití metody

GC-MS v kombinaci s ultrapure vodou umožňuje spolehlivou analýzu stopových organických sloučenin v biomedicíně (diagnostika rakoviny), farmaceutickém výzkumu, potravinářské chemii, kriminalistice a ochraně životního prostředí. Důsledná kontrola kvality vody minimalizuje falešně pozitivní nálezy a zvyšuje reprodukovatelnost výsledků.

Budoucí trendy a možnosti využití

• Další zvýšení citlivosti a rychlosti GC-MS systémů díky vývoji nových detektorů a mikrokapilárních kolon.
• Automatizace a online monitoring vzorků v reálném čase.
• Rozvoj metod pro analýzu vysoce polárních a termolabilních metabolit.
• Integrace umělé inteligence pro interpretaci komplexních dat GC-MS.
• Pokročilé analýzy mikroplastů a nanoplastů pomocí Py-GC-MS.

Závěr

Zachování integrity vzorků a použití ultrapure vody typu I jsou klíčové pro validní výsledky GC-MS analýz v řadě výzkumných a aplikovaných oborů. Správná volba rozpouštědla minimalizuje kontaminaci, snižuje hladinu šumu a zvyšuje spolehlivost měření.

Reference

1. Gohlke R., McLafferty F.: Early gas chromatography/mass spectrometry. J. Am. Soc. Mass Spectrom. 1993.
2. Zhang Y. et al.: Early diagnosis of breast cancer from exhaled breath by GC/MS analysis. J. Clin. Lab. Anal. 2020.
3. Wu H. et al.: Metabolomic study of oesophageal cancer using GC-MS. J. Chromatogr. B 2009.
4. Schachtsiek J., Stehle F.: Nicotine-free tobacco edited by CRISPR-Cas9. Plant Biotechnol. J. 2019.
5. Xia J. et al.: Expression of Shewanella fatty acid genes in E. coli by CRISPR. Biotechnol. Lett. 2016.
6. Weyermann C. et al.: Composition of fingerprints and its evolution by GC/MS. J. Forensic Sci. 2011.
7. Kintz P. et al.: Testing for GHB in hair by GC-MS/MS. J. Forensic Sci. 2003.
8. Hernández F. et al.: Role of GC-MS/MS in pesticide analysis in food and environment. Anal. Methods 2013.
9. Hendrickson E. et al.: Microplastic analysis in Lake Superior via microscopy, Py-GC/MS, FTIR. Environ. Sci. Technol. 2018.
10. Brunelli C. et al.: Fast GC/MS determination of beta-adrenoceptor ligands and diuretics. J. Sep. Sci. 2006.
11. Tait E. et al.: Identification of VOCs produced by bacteria using HS-SPME-GC-MS. J. Chromatogr. Sci. 2014.