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一探前沿 | Orbitrap助力环境顶级研究实现突破

发布:赛默飞世尔科技(中国)有限公司
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Orbitrap

助力环境顶级研究实现突破

Orbitrap 技术发展至今,凭借其卓越的分辨率、灵敏度、多项创新技术等“硬实力”,圈“粉”无数,平均每小时就有一篇文章问世,也逐渐成为就全球科学家实现世界顶级科研突破的有力伙伴。

今天我们就环境领域顶级期刊ES&T近2年发表的前沿研究,一探 Orbitrap 技术是如何助力实现突破的:

# 创新方法

1 助力重新认识人与环境污染的潜在联系

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人体皮肤的脂质可以和氧化剂、臭氧和羟基自由基发生反应,反应产生的次生产物排放对室内环境的影响越来越重要。研究者们创新性地使用Orbitrap高分辨率质谱仪结合商业化的二次电喷雾电离(SESI)源的方法,评估了通过臭氧与手部皮肤脂质的异质反应形成的次生有机化产物。在不到40分钟的实时测量时间内,检测到600多个化合物离子,其中53个化合物离子在有臭氧存在时信号强度显着升高。

研究者首次发现,这些次生产物可能会通过人体皮肤释放的亲核氨(NH3)产生进一步裂解。同时该研究展示的进一步结果表明,人类本体是大量有机化合物的重要来源,这些有机化合物可显着影响室内环境中的空气质量。

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# 前沿技术

2 助力突破气溶胶研究分析手段瓶颈

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当前,用于在线分析有机气溶胶成分的质谱技术受到电离干扰和质量分辨率限制,无法准确的进行分子表征。研究者结合了萃取电喷雾电离(EESI)的软电离能力和Orbitrap质谱的的超高质量分辨率优势,对有机气溶胶进行了实时近分子表征。

EESI-Orbitrap对实验室产生的二次有机气溶胶和周围颗粒物的过滤提取物进行了进一步评估,分辨率高达140000(m/z200)可以实现对气溶胶分子的元素组成的准确鉴定和与邻近干扰成分的分离(这在分辨率只有20000的仪器上是无法分离的),同时获取二级高分辨质谱图的功能可以对化合物结构解析提供有效帮助。该研究所展示的新分析方法将更有信心的帮助我们增进对大气气溶胶形成和演化的认识。

# 独树一帜

3 奠基环境暴露与特定人群健康关系新发现

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职业工人通常会更多地接触高浓度的全氟化合物(PFAS),这使他们相较于一般人群面临更大的健康风险。为评估健康风险,启动了通过基于orbitrap质谱的代谢组学分析方法详细探究了相关职业接触PFAS的潜在健康问题,研究对象为40名来自中国某工厂的职业工人,和52名一般人群作为对照组。

通过分析两组血浆中的PFAS水平的差异,发现十三种检测到的PFASs有六种PFAS同系物(Σ6PFAS)含量水平在职业工人和普通人群中差异巨大,同时偏最小二乘法差异性分析模型表明二组的代谢物检测结果存在明显差异。最终鉴定出14种潜在的生物标志物,发现它们与氧化应激,脂肪酸β-氧化紊乱和肾脏损伤有关。该研究结果表明职业性接触PFAS人群的健康风险不容忽视。

# 独出心裁

4 非靶向环境暴露组学研究迎突破

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在制药和化妆品行业中,对羟基苯甲酸酯被广泛用作常用防腐剂。目前已有研究发现,对羟基苯甲酸酯的环境暴露,与人的代谢改变和代谢疾病(例如糖尿病)的风险增加密切相关。但是,对羟基苯甲酸酯接触相关的代谢途径却鲜有报道。中国研究团队,在88名孕妇的尿液样品中测定了三种对羟基苯甲酸酯,并按测定的尿液浓度进行分组,使用UHPLC和Orbitrap高分辨率质谱联用平台对88个尿液样本进行代谢谱分析。

通过对来自不同对羟基苯甲酸酯暴露组的尿液样品的特征筛选差异代谢物。鉴定出的代谢产物包括嘌呤,酰基肉碱等,这表明对羟基苯甲酸酯会干扰诸如嘌呤代谢、脂肪酸β-氧化等代谢途径。该团队首次完成了针对对羟基苯甲酸酯暴露孕妇基于MS的非靶向代谢组学研究工作,这一发现不仅揭示了对羟基苯甲酸酯环境暴露的潜在健康风险,也为理解对羟基苯甲酸酯暴露与某些代谢性疾病间的联系奠定了良好的研究基础。


作为环境研究不可或缺的手段,Orbitrap技术凭借高分辨能力和高质量精度以及稳定性好等优势,助力您实现多维度科研突破。

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左:Orbitrap Exploris 120 

右:Orbitrap Exploris 240


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参考文献:

1. Environ. Sci. Technol. 2020 Nov 3;54(21):13478-13487. 

2. Environ. Sci. Technol. 2020 Apr 7;54(7):3871-3880. 

3. Environ. Sci. Technol. 2019 Aug 20;53(16):9800-9809. 

4. Environ. Sci. Technol. 2020 Mar 17;54(6):3447-3454.

2021-04-30
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