基于质谱检测技术的健康人群呼气中挥发性有机物变化规律研究

The exhaled breath is important for the early screening of disease because it is noninvasive and easy to detect. The changes in the exhaled breath may be one of the reasons which lead to different breath markers of some diseases such as lung cancer. Different sample time of breath may lead to different results. Therefore, the project to be carried out will analysis the diurnal variation of the Volatile Organic Compounds (VOCs) in healthy volunteer' exhaled breath. The continuous breath study of 30 days will involve in different healthy volunteers with different ages and genders. The Proton Transfer Reaction Mass Spectrometry (PTR-MS) will detect the VOCs on line. On the other hand, the breath of volunteers will be collected and analysised by the Gas Chromatograph triple quadrupole Mass Spectrometry (GC-MS/MS). The variation of the exhaled breath will be analysised well by the combination of the two mass spectrometry. The result will provide information for breath test in some diseases such as lung cancer.

呼气辅助诊断具有安全无创、检测方便等优点，对于疾病的早期筛查具有重要的意义，但是到目前为止关于肺癌等疾病的呼气标志物却没有统一定论，人体呼气成分随时间的变化可能是其中的原因之一，不同的呼气采样时间会导致不同的结论。为此，本项目拟开展健康人群的呼气中挥发性有机物检测研究，探索其日常变化规律。计划对不同年龄段不同性别的健康志愿者进行为期30天的呼气检测，利用自主研制的质子转移反应质谱（PTR-MS）在线装置快速检测每天不同时刻呼气中的挥发性有机物（VOCs），同时对志愿者的呼气进行采样，利用三重四极气质联用仪（GC-MS/MS）对VOCs进行定性分析。两种质谱技术的结合可以很好地用于研究健康人群呼气中挥发性有机物的变化规律，为呼气辅助诊断肺癌等研究提供参考。

本项目主要运用质谱检测技术对人体呼出气体中的挥发性有机物（VOCs）进行研究。运用质子转移反应质谱（PTR-MS）对健康志愿者一天中不同时刻呼气中的VOCs进行了在线实时监测，研究其日常变化规律，发现吃饭前后质荷比m/z 49和m/z 47离子对应的物质含量会发生变化，为呼气采样的时间提供了参考。为了定性分析呼气中VOCs成分，本项目组设计制作了一种具有固相微萃取功能的气体采样瓶用来离线采集呼气，并结合气相色谱质谱（GC-MS）对VOCs进行定性分析。在开展桃金娘油药物使用者的呼气分析研究中，发现了该药物主要成分桉叶素在呼气中的代谢产物为脱氢桉叶素。此外，本项目组运用PTR-MS对29名食管癌患者和57名健康人员的呼气进行了质谱检测，统计发现区分食管癌的七种呼气质谱特征离子，用于判别是否患食管癌的真阳性率和真阴性率分别达到86.2﹪和89.5﹪。这些研究结果表明质谱检测技术可以很好地用于人体呼气的在线快速检测和离线采样分析，为疾病的筛查和与辅助诊断提供一种无创检测新方法。