Analysis of Volatile Organic Components in Human Breath by GCxGC-TOFMS

Význam tématu

Analýza prchavých organických sloučenin v lidském dechu je neinvazivní diagnostickou metodou umožňující sledovat metabolické a patologické změny pomocí bio­markerů. Díky vysoké separační kapacitě GCxGC-TOFMS je možné detekovat stopová množství látek, která se vyrovnávají mezi krví a alveolárním vzduchem.

Cíle a přehled studie / článku

Cílem práce bylo zmapovat změny složení dechových vzorků získaných před a po konzumaci pomerančového džusu a bezcukrového energi­ckého nápoje. Vzorky byly odebrány z alveolárního dechu, adsorbovány na PDMS pěnu a analyzovány dvoudimenzionální chromatografií s TOFMS detekcí.

Použitá metodika a instrumentace

• Sběr vzorků: Tedlar vaky (1–2 L), průtok 50 mL/min, odstranění vlhkosti purgací čistým dusíkem.
• Desorpce: GERSTEL TDU/CIS 4, rozklad analyzátů z PDMS pěny zahřátím z 30 °C na 300 °C.
• Separace: GCxGC s kolone­mi RTX-5 (10 m × 0,18 mm × 0,2 μm) a DB-17 (1,0 m × 0,10 mm × 0,1 μm), modulace 5 s, teplotní program 40 °C → 240 °C.
• Detekce: TOFMS (EI 70 eV), rychlost 200 spekter/s, rozsah 5–1000 m/z.

Hlavní výsledky a diskuse

Po požití pomerančového džusu stoupla intenzita monoterpenů (limonen, myrcen, pinén), zatímco energetický nápoj vyvolal jiný profil VOC. Softwarová funkce Subtract Second Sample usnadnila identifikaci pozitivních i negativních změn mezi párovými vzorky. Artefakty siloxanů z PDMS pěny byly rozpoznány a vyřazeny.

Přínosy a praktické využití metody

• Neinvazivní sledování metabolických změn.
• Vysoká citlivost a selektivita GCxGC-TOFMS.
• Možnost aplikace v klinickém screeningu a QA/QC průmyslové analytiky.

Budoucí trendy a možnosti využití

• Optimalizace sběru dechu pro vyšší opakovatelnost a rozšíření spektra polar­ních analyzátů (nové adsorbenty).
• Integrace s dalšími omickými přístupy pro komplexní profilaci metabolomů.
• Vývoj přenosných GCxGC přístrojů pro klinické nasazení.
• Využití strojového učení pro automatizovanou analýzu rozsáhlých datových sad.

Závěr

Metoda GCxGC-TOFMS prokázala vysokou schopnost sledovat prchavé organické sloučeniny v dechu na stopových úrovních a identifikovat změny po nutričních intervencích, což potvrzuje její potenciál pro neinvazivní diagnostiku.

Použitá instrumentace

• GCxGC-TOFMS LECO Pegasus 4D
• GERSTEL TDU/CIS 4 termicko-desorpční jednotka
• Kolony RTX-5 (10 m × 0,18 mm × 0,2 μm) a DB-17 (1,0 m × 0,10 mm × 0,1 μm)
• ChromaTOF software verze 4.20 s funkcí Subtract Second Sample