挥发性有机化合物(VOCs)实时无创呼吸气体分析

近年来，挥发性有机化合物（VOCs）的呼吸气体分析已成为一个日益增长的研究领域。这是一种非侵入性方法，因此可能用于药物测试、筛选疾病生物标志物、监测代谢过程和研究药代动力学。

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IONICON PTR-TOFMS的好处

IONICON PTR-MS系统被认为是呼气分析的强大工具：虽然系统的检测限和线性范围与呼气VOCs的浓度相匹配，但其高灵敏度和快速响应时间也能够在线和实时分析呼气。IONICON PTR-TOFMS可以快速记录完整的光谱。加上高质量分辨率，该系统可以从一次呼气中检测数百种化合物。

BET med呼吸取样口

IONICON为PTR-MS开发了一个专门的呼吸采样入口。缓冲式潮气末呼吸采样器（BET med）使用惰性和加热表面来防止冷凝，并可与市售一次性口罩一起使用。它还被认证用于医疗用途（ISO 60601），并能够在临床环境中进行实时呼吸分析。

呼吸标记物筛选

寻找呼吸生物标志物是标准应用。在此类筛选研究中，健康志愿者的呼吸光谱与具有特定条件的患者/受试者进行比较。IONICON PTR-TOFMS仪器特别适用于此应用，因为整个光谱一次分析^［1］．

由于最重要的呼吸标志物是用于吸烟的标志物，因此它们可用于标准化该技术。在PTR-MS的帮助下，交叉验证准确率（AUROC）达到了99%，这代表了迄今为止大型研究中公布的最佳值^[2]．

图1所示。分析200多名受试者的呼吸，可以分离出几个吸烟标志。最显著的是乙腈，它几乎可以完美地区分吸烟者和非吸烟者。

肺癌标志物

在一项多中心临床研究中，生物标记物可以用来检测肺癌。通过仅整合两个标记物，交叉验证的AUROC值达到83%以上，用于检测支气管腺癌^[3]．

图2。肺癌的呼吸标志物需要仔细分析数据。我们发现了两个可靠的标记，其AUROC值>83%（交叉验证）。

监测研究

实时呼吸分析允许进行新类型的研究，即监测一个人的呼吸以跟踪一种或几种标记化合物的时间变化。在这些监测研究中，患者作为他们的对照，这大大方便了数据的解释。

药物动力学

药代动力学是研究药物在体内的分布和消除的学科。有了呼吸分析，药物的血液浓度可以以一种无创的方式监测，并随着每次呼气而更新。在图中，药物浓度显示了急剧增加和缓慢衰减，从中可以推导出药代动力学模型。这种行为需要高采样频率，这在血液测试或离线分析中几乎是不可能的^[4]．

图3。药代动力学研究：全呼气，每15分钟记录一次，在摄取后描述了呼气呼吸中药物的浓度（t = 0）。

监控代谢的影响

大多数挥发性呼吸化合物影响多种代谢过程。通过使用同位素标记的排出物，它们的代谢产物也将被标记，并且可以在质谱中清楚地区分。这使我们能够探索和研究特定的代谢过程和缺陷，为个性化医疗铺平道路^［5］．

图4。两种同位素标记的代谢物(绿色，蓝色)随时间发生个体变化，这是由于摄入了一种标记化合物(红色)而产生的。

资料来源：

[1] ：赫比格J，呼吸研究杂志，第3卷，第2期，IOP，第027004页（2009年）

[2] ：Herbig J，关于PTR-MS的第四次内部配置，IUP配置系列，第46-50页（2009年）

[3]: Herbig J, 5th Int。PTR-MS, IUP Conf. Series, pp. 31-33 (2011)

[4] ：波尚J，呼吸研究杂志，第4卷，第2期，IOP，第026006页（2010年）

[5]: Winkler K, J Breath Res, vol. 7, no. 73, IOP, pp. 036006 (2013)

这些信息已经从IONICON Analytik提供的材料中获得，审查和改编。欧洲杯足球竞彩

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