人体呼出气分析的技术进展及其在非侵入式医学诊断方面的临床应用前景

人体呼出气被视为血液顶空气体,通过肺泡交换排出体外,可在一定程度上反映人体的内源代谢情况。近些年,随着医学诊断无损化的不断发展,呼出气分析由于其无创性,无痛性,便捷性,具有临床疾病早期诊断与大规模筛查的潜力,受到越来越多的关注。研究表明,呼出气中包含的挥发性有机化合物和人体的疾病代谢状态密切相关,如丙酮与糖尿病,醛类物质与乳腺癌,烷烃类与氧化应激水平等。现代分析方法(如气相色谱、质谱、光谱、传感器等)对呼出气中上千种痕量组分的定性定量分析,使得呼出气分析成为可能。此文总结了呼出气分析的技术发展:样品采集手段,预富集技术和定性定量分析技术。评价了呼出气生物标识物在糖尿病,乳腺癌,以及肺癌等疾病中的临床诊断前景。最后讨论了呼出气分析的技术在国内的发展现状及其面临的主要问题。     

二次纳流电喷雾电离耦合超高分辨质谱检测人体呼出气中相对高分子量化合物

二次电喷雾电离源耦合超高分辨质谱(SESI-UHRMS)有望检出人体呼出气中分子量大于300的相对高分子量化合物,这些化合物的发现将有助于更准确地理解呼出气中挥发性有机化合物(VOCs)的来源、产生机制以及SESI源电离机理,更好地实现SESI-UHRMS的转化应用.本研究自组装nanoSESI源(尚无商业产品)耦合四极杆-静电场轨道阱质谱(最高质量分辨率1.2×10~5),考察了该装置对健康人体呼出气中分子量为300~500化合物的检出情况.结果表明,所搭建的nanoSESI-UHRMS装置检测人体呼出气的重现性好、灵敏度高,可检出数十种分子量为300~500的化合物.根据这些化合物在单次呼气过程中信号强度随时间变化的趋势,推断其来源分别为内源性和外源性;各化合物的元素组成主要包括C,H,N和O,环-双键当量(RDB)的均值为(4.5±3.1),表明检出的化合物可能为醛酮或不饱和脂肪酸,容易在SESI源中被电离.本研究初步验证了自组建nanoSESI-UHRMS检测人体呼出气中相对高分子量化合物的可行性,为后续进一步开展方法应用奠定了基础.     

人体呼出气中挥发性有机化合物的检测方法

呼出气检测作为一种潜在的新型临床检测手段受到广泛关注。本文详细综述了人体呼出气中挥发性有机化合物(VOCs)的各类检测方法和技术,分别对色谱法、质谱法和光谱及传感器法的原理、特点和最新研究进展进行了介绍,对照总结了目前已确定的异戊二烯、丙酮等疾病生物标志物的各种分析方法和实测数据,并展望了未来的研究动向。     

基于呼气中特异性VOCs筛查的肺癌早期诊断与模型评估

采用气相色谱-质谱联用仪（GC-MS）检测了180例受试者的呼出气样品,包括79名肺癌患者和101名健康志愿者。每个受试者采集3个平行样品,以及1个室内空气样品。对所有呼气样品中检测的92种挥发性有机物（VOCs）进行定量分析。结合Mann-Whitney检验和正交偏最小二乘判别分析（OPLS-DA）模型筛选出10种肺癌患者呼气特异性VOCs,包括苯甲醛、顺式-2-丁烯、2-丁酮、萘、乙酸乙烯酯、乙烯、2,2,4-三甲基戊烷、3-甲基戊烷、己醛和2-甲基戊烷。利用统计学方法研究其在不同人群中的代谢差异和可能相关的代谢机制,通过建立机器学习模型验证候选标志物对疾病的诊断性能,结果显示,随机森林模型诊断的准确度、精准率、灵敏度和特异性分别为96.25%、96.21%、95.76%、96.67%,马修斯相关系数（MCC）为0.93,曲线下面积为0.96。上述10种化合物可作为肺癌患者的潜在呼气VOCs标志物,为肺癌的早期诊断提供了丰富的基础数据。     

白云鄂博矿工人呼出气中(气土)活度的测定结果及卫生学评价

本文介绍用负高压静电收集和测量人体呼出气中氢子体置装,测定了白云鄂博矿按比例分层随机抽样的130名接触粉尘工人呼出气中的氢活度,并据此推算出肺内天然钍的沉积量。对其卫生意义也作出了评论。     

NEWS

人体新陈代谢的部分产物由血液运送至肺部,在肺泡通过气体交换出现在呼出气体中。呼出气体反映了机体的代谢和病理状况,一些物质甚至可能成为某种疾病的生物标记物。如：烷烃类是氧化应激的标志物,丙酮是糖尿病的生物标志物等。近年来,在气道慢性炎症,肺癌,肺结核,肠病,肝硬化,乳腺癌,胃管-食管癌等疾病中利用呼出气体检测来寻找特异性标志物的研究越来越多。国际上为此成立了专门的呼出气研究协会( International Association of Breath Research, IABR),并出版了呼出气体检测的专业性杂志Journal of breath research。     

冷凝收集-离子色谱法测定呼出气中的有机酸和阴离子

建立了一种非侵入式冷凝收集-离子色谱方法测定人体呼出气中乳酸、甲酸、乙酸、丙酮酸、Cl^-、NO₂^-、NO₃^-、SO₄^2-。搭建自制呼出气冷凝装置,该装置包括吹气口、与吹气口相连的单向阀和流量计、置于半导体冷凝装置中的冷阱以及一次性冷凝收集管。通过呼出气冷凝装置对人体呼出气进行收集,利用离子色谱对冷凝液(EBC)中有机酸和阴离子的含量进行检测。优化采集冷阱温度和采集流量,得到冷阱最佳冷凝温度为-15℃,呼气流量为15 L/min。采用1.5 mmol/L碳酸钠和3 mmol/L碳酸氢钠混合溶液作为流动相,泵流速为0.8 mL/min,分析柱为IC-SA3 (250 mm×4.0 mm),柱温为45℃。8种有机酸和阴离子的线性范围均为0.1～10.0 mg/L,相关系数均≥0.999 3。在进样量为100μL时,方法的检出限为0.001 7～0.015 0 mg/L(S/N=3),定量限为0.005 7～0.050 0 mg/L(S/N=...     

气敏新材料MXenes在呼出气体传感器中的应用

电子鼻结合人工智能对呼出气进行检测、分析和识别已成为非侵入性医疗检测领域的研究热点。然而,目前已报道的气体传感材料尚不能同时满足高灵敏度、高选择性和稳定的室温检测,阻碍了气体传感器在医疗健康领域的应用及发展,寻找合适的传感材料具有重要的意义和挑战。新型二维层状纳米材料MXenes具有种类多、比表面积大、导电性能强、表面含有丰富的官能团以及能带宽度可调等优异性能,是高灵敏、低能耗气体传感器的明星候选材料。本综述针对MXenes基材料的特殊结构,总结梳理了MXenes基材料在气体传感中的最新研究成果,聚焦于MXenes材料的气体传感机理和改性方法,对MXenes材料用于气体传感依然存在的问题和挑战进行深入探讨。     

燃料电池型酒精检测仪

燃料电池型酒精检测仪是根据电池工作原理检查人体呼出气中的酒精含量,再换算成人体血液中的酒精含量,为检测驾驶员酒后开车、人体酒精中毒提供了一种简便、定量的手段。     

基于核酸适体的丙肝病毒核心蛋白检测新方法

丙型病毒性肝炎是由丙型肝炎病毒(hepatitis C virus,HCV)引起的一种传染性疾病.发展对HCV抗原具有高亲和力高特异性的识别分子和检测方法对丙肝进行早期诊断具有非常重要的意义.我们通过SELEX筛选得到了能特异性识别HCV核心蛋白(core蛋白)的DNA核酸适体,建立了可对HCV core蛋白进行高灵敏检测的核酸适体-酶联免疫新方法,并成功应用于丙肝病人血清中HCV core蛋白的检测,有望发展成为简便、灵敏、低成本的HCV早期诊断和血清筛查新方法.     

Neutral diterpenoids of oleoresins of five species of conifers of Transcarpathia

The compositions of the neutral diterpenoids of the oleoresins of five species of conifers growing in the Transcarpathia have been studied. It has been found that the oleoresins ofAbies alba M.,Larix decidua M., andPicea excelsa L. contain more than 50% of neutral diterpenoids. The group and qualitative compositions of the oxygen-containing diterpenoids have been determined. In the oleoresins ofAbies alba,Picea excelsa, andPicea abies tertiary alcohols — cis-abienol and isocembrol — predominate, while inLarix decidua the main component is the hydroxy ester larixyl acetate. Primary alcohols related to the resin acids have been found in all the oleoresins investigated. Features of the distribution of diterpenoids according to the species of conifers have been revealed. The results obtained are necessary for the chemotaxonomy of conifers of the family Pinceae.Novosibirsk Institute of Organic Chemistry, Siberian Branch, Academy of Sciences of the USSR. Translated from Khimiya Prirodynkh Soedinenii, No. 6, pp. 812–816, November–December, 1988.     

利用手持技术改进测定乙醇分子结构实验

利用压强传感器代替排水集气法,改进测定乙醇分子结构实验的仪器装置,并探索最佳反应条件。另外,设计两个空白实验,结合压强变化曲线对实验误差进行相关讨论。     

光谱仪测试范围的扩展

由于石化行业的生产需要，其材质的使用具有多样性和广泛性，经常会出现顾客委托的测试样品的一个或几个元素跨越光谱仪现有测试程序测量范围的情况。本法通过对光谱仪测试原理的认识，根据光谱仪的测试能力及标样的采集，实现了一个或几个元素测量范围的扩展，并对其测量的影响因素进行了研究。     

Effect of the Method of Modification of Zeolite X on Selectivity of Catalytic Methylation of Toluene

Theoretical and Experimental Chemistry - The effect of the method of modification of catalysts based on zeolite X by cesium and magnesium cations (ion exchange and impregnation) on the selectivity...     

Dichroism of absorption and polarization of phosphorescence of molecules of the closed form of nitrobenzospirothiopyran

The spectral-polarization characteristics of absorption and phosphorescence of molecules of the initial form of nitro-substituted indolinospirobenzothiopyran were studied in oriented polyethylene films and in solutions with different polarity. An oscillator model of the electron transitions responsible for the formation of absorption and luminescence spectra was suggested. It was established that the principal differences in the spectral and photophysical properties of the compound studied and its oxygen-containing analog are associated with the fact that the electronegativity of the S atom is lower than that of the O atom. Translated fromIzvestiya Akademii Nauk. Seriya Khimicheskaya, No. 6, pp. 1143–1146, June, 1997.     

Influence of viscosity of medium on processes of oxygen quenching of excited states of mesoporphyrin

The oxygen quenching rate constants for singlet and triplet excited states of the dimethyl ester of mesoporphyrin IX increase with decreasing viscosity of the medium and reach a maximum at a viscosity of approximately 0.4 mPa·sec, after which the rate constants begin to decrease. The drop in rate constant with increasing fluidity of the medium may be related to a nonequilibrium character of the elementary act in the interaction of the reactants in the solvent cage. In viscous media such as isopropyl alcohol, isobutyl alcohol, and isoamyl alcohol, the reaction radius is greater than the sum of the radii of the reacting particles. The long-range character of these processes is due to the relatively weak dependence of the quenching probability on distance.Translated from Teoreticheskaya i Éksperimental'naya Khimiya, Vol. 25, No. 2, pp. 161–167, March–April, 1989.     

Synthesis of tetrabenzoporphins of the basis of isoindoline

Chemistry of Heterocyclic Compounds -