呼吸气中痕量生物标识物选择性富集的新方法研究

Many human diseases' early stage appearance are always related to the variation of trace biomarkers in exhaled breath, breath analysis can be applied in non-invasive diagnosis and may provide a potential useful method for the screening of major diseases. Because the composition of breath is very complex, selectively extract relative trace biomarkers of certain diseases is important in current breath preconcentration technologies. However, up to now, there is almost no preconcentration method has a good selectivity and higher adsorption efficient to trace biomarkers (e.g. ketones and aldehydes) in exhaled breath. Therefore, we first present a new preparation method for solid phase microextraction fiber, which adopt 2-(aminooxy)ethyl-N,N,N-trimethylammonium iodide (ATM) to modify carbon nanotubes. We also apply this fiber to selectively enrich trace exhaled aldehydes and ketones biomarkers, thus, realizing screening relative diseases biomarkers (e.g. aldehydes、ketones) of clinical patients (e.g. breast cancer、diabetes mellitus). The research results of this project can provide a new method for more accurate determination of trace biomarkers in exhaled breath. It is expected to realize more accurate early diagnosis of major diseases and earn best therapeutical opportunity for patients.

人体内很多疾病的早期出现都与呼吸气中的痕量生物标识物有关，呼吸气分析可用于非侵入式医学诊断，可能为重大疾病的早期筛查提供一种潜在的有用方法。由于呼吸气的成分复杂，如何有选择性的萃取出与疾病相关的痕量生物标识物是目前呼吸气富集技术的研究重点。而现有的呼吸气富集方法，几乎没有一种方法能对呼吸气中与疾病相关的痕量生物标识物（如酮类、醛类物质）具有优良的吸附选择性及较高的吸附效率。基于此，我们首次提出，采用季铵氨氧基盐改性后的碳纳米管作为固相微萃取纤维的新型制备方法，并将该固相微萃取纤维用于选择性富集呼吸气中的痕量醛酮类生物标识物，实现对临床病人（糖尿病人、乳腺癌病人等）呼吸气中与疾病相关的醛酮类生物标识物的选择性萃取。本项目研究成果可为更精确地检测到呼吸气中的痕量生物标识物提供新方法，有望使重大疾病在早期得到更精确的诊断，为患者赢得最佳治疗时机。

人体内很多疾病的早期出现都与呼出气中痕量生物标识物的变化有关，呼出气分析可用于非侵入式医学诊断，可能为重大疾病的早期筛查提供一种潜在的有用方法。由于呼出气的成分复杂，如何有选择性的萃取出与疾病相关的痕量生物标识物是目前呼出气富集技术的研究重点。本项目研究了微波诱导等离子体改性的碳纳米管固相微萃取纤维的制备方法，原理，以及制备条件、所用材料的选择和优化。并将自制纤维头与商用固相微萃取纤维头作比较，自制纤维头的耐温性和耐溶剂性能较好，不管是极性还是非极性物质，制得纤维都表现出优于商用固相微萃取纤维的吸附性能。研究了固相微萃取-气相色谱-质谱联用技术用于糖尿病中生物标识物的测定，呼出气酮体水平与空腹血糖、血酮体、尿酮体、HbA1c、甘油三酯、CRE、BUN显著相关，呼出气酮体灵敏度、特异度均较高。呼出气丙酮检测作为一项无创、便捷、快速的酮体检测指标，为糖尿病酮症的诊断和病情监测提供了有价值的新依据。研究了固相微萃取-气相色谱-质谱联用技术用于乳腺癌呼出气诊断生物标识物的测定及筛选。通过统计分析，我们共筛选出7种乳腺癌潜在生物标识物，其中6种具有较高的诊断价值(AUC>0.7)，有两种标识物的AUC值均大于0.9，相应的灵敏度和特异度值也较高。研究了呼出气在线富集气相色谱快速检测方法，对呼出气采用了在线富集脉冲进样的方法，能够实现快速采样进样。