Analisi dei microbi post mortem facendo uso di gascromatografia

Thought LeadersKatelynn PerraultAssistant Professor of Forensic Sciences & Chemistry Chaminade University of Honolulu​

Nella ricerca e nel ripristino del resti umano durante i disastri di massa, omicidi ed indagini dei dispersi, l'odore mutevole dagli organismi di decomposizione è cruciale nel trattamento di ricerca. Un contributore all'odore mutevole dal resti è microrganismi, che contribuiscono una parte dei prodotti chimici scaricati nell'aria. La nuova tecnologia sta usanda per profilare l'odore dai microbi post mortem per migliorare le tecniche che contano sulla rilevazione dell'odore della decomposizione.

In questa intervista, Katelynn Perrault, dall'università di Chaminade di Honolulu parla con scienze biologiche e Notizia-Mediche circa la sua ricerca sul usando la gascromatografia multidimensionale per raggiungere il delineamento di odore dei microbi post mortem.

Come i metodi di separazione novelli ci aiutano a risolvere le sfide critiche nelle applicazioni bioanalytical?

Usiamo la scienza della separazione attraverso i numerosi campi di scienze biologiche per eseguire l'analisi chimica (per esempio sistemi diagnostici biomedici, controllo ambientale, regolamento dell'alimento, scienza legale). Il vantaggio principale di usando una tecnica di separazione è che abbiamo la capacità di prelevare i campioni complessi e da capire (1) che i prodotti chimici sono presenti e (2) quanto di ogni prodotto chimico è presente. Quelle due cose permettono che noi forniamo un profilo chimico del campione. Ciò non può sondare troppo difficile, ma quando si occupa dei campioni incredibilmente complessi, questi due processi diventa sensibilmente più provocatoria.

Consideri una piccola stanza con soltanto alcuna gente dentro. È probabilmente abbastanza facile da conoscere il numero del presente della gente e l'identità di ogni persona. Ora pensi ad una grande folla della gente ad un concerto. Quel processo diventa molto più difficile. In chimica analitica, dobbiamo risolvere ciascuno composto l'uno dall'altro se vogliamo conoscere il numero del presente dei composti e dei loro rispettivi importi.

Le separazioni multidimensionali novelle quali gascromatografia bidimensionale completa (GC×GC) o cromatografia a fase mobile liquida bidimensionale completa (LC×LC) permettono che noi riusciamo più quando analizza i campioni con alta complessità perché possiamo sviluppare un profilo chimico più accurato.

Credito di immagine: Shutterstock/Alex_Traksel

Esattamente determinare l'intervallo post mortem (PMI) è importante nelle indagini legali. Potete spiegare perché?

In molti casi, la valutazione dell'intervallo post mortem (PMI) è richiesta per capire la serie di eventi in un caso legale. Conoscere l'informazione esatta circa quando qualcuno è morto guide per confermare o confutare gli alibi sospetti e stabilisce l'ordine degli eventi che piombo alla morte di una persona. La famiglia di una vittima egualmente ha un diritto di sapere come, quando e dove il loro caro è morto assistere nel trattamento addolorantesi.

Mentre abbiamo alcuni metodi per la stima dell'intervallo post mortem quando qualcuno recentemente è morto, questo diventa più provocatorio con gli intervalli post mortem più lunghi. Molti studi della ricerca sono stati intrapresi per migliorare la nostra comprensione di come un organismo si decompone per migliorare la nostra comprensione di cui i prodotti chimici potrebbero potenzialmente essere usati per stimare esattamente l'intervallo post mortem.

Una categoria potenziale di prodotti chimici che sono stati proposti nel passato è l'uso dei composti organici volatili (VOCs), che contribuiscono all'odore mutevole dalla decomposizione rimane. Capendo il contributo del microrganismo al profilo del COV, possiamo potenzialmente migliorare la nostra capacità di predire le tendenze relative a VOCs e di usare quelli come indicatori per stimare l'intervallo post mortem.

La raccolta dell'odore rintraccia a credito di immagine di ricerca della scena del crimine: Shutterstock/DarkoCacic

In scienze legali, come può la successione microbica post mortem essere usata per determinare PMI?

C'è un reticolo prevedibile dei microbi su un organismo agli intervalli di tempo differenti dopo la morte. Questo reticolo si riferisce a come la successione microbica. Un grande organismo di lavoro in microbiologia legale dimostra il potenziale di usare questi reticoli per stimare l'intervallo post mortem.

Di conseguenza, capire il VOCs mutevole da un cadavere, collegante lo con il VOCs che proviene dai microbi su un organismo sarebbe molto utile. La sfida si trova nel fatto che ci sono numerose specie microbiche che fanno concorrenza e che interagiscono su un organismo di decomposizione.

Stiamo studiando le specie che batteriche isolate conosciamo siamo associati con il resti di decomposizione per migliorare la nostra comprensione del contributo determinato di VOCs dall'ogni specie. L'idea è che col passare del tempo, svilupperemo un database di VOCs che sono evoluti dalle specie microbiche post mortem e possiamo finalmente usare quei dati per interpretare l'evoluzione dell'odore della decomposizione.

Che cosa lo studio sull'odore della decomposizione contribuisce alle indagini di morte?

Lo scopo di comprensione delle emissioni volatili dai microbi è di migliorare la comprensione circa l'odore della decomposizione. L'odore della decomposizione è importante perché è necessario per parecchie applicazioni in una ricerca di morte.

Nei casi degli omicidi, i dispersi, o i disastri della massa, canini di rilevazione del profumo sono portati spesso cercare ed individuare l'essere umano rimane. Agiscono in tal modo basato sulla loro capacità di orientare verso la sorgente dell'odore della decomposizione. Se possiamo migliorare la nostra comprensione di questo odore, possiamo fornire le fondamenta scientifiche per il successo dei canini come pure forniamo altre raccomandazioni circa l'efficace materiale didattico che imiterà l'odore dell'obiettivo.

C'è egualmente molto interesse nello sviluppare i sensori portatili che potrebbero essere utilizzati in un modo complementare ai canini o negli scenari in cui i canini non sono disponibili. È essenziale per capire che il profilo dell'odore della decomposizione con scienza della separazione per capire che mira a un'unità del sensore abbia dovuto mirare a. Ogni studio realizziamo le guide noi per sviluppare una comprensione migliore dell'odore della decomposizione in modo da possiamo fornire informazioni per queste applicazioni.

Credito di immagine: Shutterstock/Couperfield

Perché avete scelto di usare una tecnica bidimensionale completa di spettrometria della cromatografia-massa del gas (GC×GC-MS) in particolare? Che cosa erano i vantaggi a questa ricerca?

I profili volatili del composto organico raccolti dal resti di decomposizione o da metabolismo microbico tendono ad essere molto complessi. Dobbiamo potere separare le centinaia di composti da un altro, determiniamo ciascuna delle loro identità ed in alcuni casi, quantifichi i composti. I composti che miriamo a esistono attraverso quasi tutte le classi composte conosciute. Inoltre, sono presenti in un vasto intervallo di concentrazione, con alcuno presentano nei livelli di traccia ed altri presentano nell'abbondanza molto alta.

Tutte queste sfide significano che l'uso di una tecnica multidimensionale quale GC×GC-MS ci dà la migliore probabilità di potere fornire un profilo chimico accurato ed affidabile. Le analisi unidimensionali quale spettrometria della cromatografia-massa del gas (GC-MS) mancano spesso della risoluzione e dell'intervallo richiesti per i campioni che analizziamo.

Quando applicando questo metodo, tuttavia, avete scoperto l'ulteriore informazione circa il profilo dei microbi post mortem che voi avrebbe facendo uso dei metodi convenzionali?

La tecnica cromatografica multidimensionale usiamo, GC×GC-MS, permette che noi separiamo più picchi e riusciamo nella fornitura del profilo accurato. Ciò anche mezzi, che tuttavia, che finiamo con un numero significativamente più grande di composti.

Ciò è, in parte, perché i composti contribuiti tramite interferenza del prodotto chimico e/o di sfondo sono separati dai composti di interesse. In questo studio, potevamo aumentare il numero dei composti che stavamo mirando a da circa 30 (facendo uso dei metodi convenzionali) a circa 70 (facendo uso dei metodi multidimensionali). Ciò è molto più informazioni che abbiamo avuti precedentemente circa i nostri campioni e stiamo usando quello per informare le fasi seguenti del lavoro.

Facendo uso di GCxGCx-MS ulteriore informazione aprovided circa credito di immagine post mortem dei microbi: Shutterstock/Pailista

Che vantaggio la filtrazione di rapporto (FR) di Fisher ha fornito in questo studio?

Quando lavoriamo con le separazioni multidimensionali, siamo fortunati ottenere più informazioni sui nostri campioni. Purtroppo, tuttavia, egualmente significa che abbiamo più informazioni da setacciare da parte a parte. La sfida diventa determinante quali composti sono quei che siano importanti per la differenziazione del vostro campione da altri tipi di campioni. Dobbiamo capire che dei composti sono il più importante.

Il punto di filtrazione di rapporto di Fisher permette che noi sondiamo i nostri dati e determiniamo quali composti sono significativi piuttosto che essendo contribuendo tramite le interferenze del prodotto chimico o di sfondo. Convinciamo il lusso per limitare il nostro insieme di dati soltanto ai composti che sono il più importante, piuttosto che devono “catturano che cosa possiamo vedere„ con i metodi convenzionali. Spesso, questo significa che finiamo con una lista di scarsità dei composti nel nostro profilo, ma non sarà la stessa lista dei composti avremmo avuti se usassimo una tecnica convenzionale con risoluzione più bassa.

Come state andando più ulteriormente definire i filtri dal franco per fornire le linee guida per la ricerca futura?

Stiamo lavorando con gli standard chimici e stiamo creando le sfide simulate che potrebbero impedire l'efficacia del punto di filtrazione di rapporto di Fisher. Ciò essenzialmente significa che stiamo creando i campioni falsi con i problemi incontriamo in campioni reali in modo da possiamo vedere se stiamo riferendo erroneamente i composti come essendo significativi quando in effetti non sono.

Quando usiamo le miscele simulate, possiamo gestire la concentrazione che di composti, in modo da sappiamo se il composto è contrassegnato come significativo. Ciò informerà come il filtro da rapporto di Fisher dovrebbe essere utilizzato con i dati multidimensionali del COV negli scenari in cui quelle sfide sono presenti, significanti che finalmente ci aiuterà ad essere più accurati nei profili che chimici riferiamo.

Perché potendo migliorare le strategie di riduzione di dati migliorano l'approvazione di gascromatografia bidimensionale completa (GC×GC) nelle scienze biologiche?

Il più grande vantaggio di lavoro con la cromatografia multidimensionale è che potete ottenere più dati circa il vostro campione. È egualmente una di più grandi sfide. Quando aumentiamo la quantità di dati che abbiamo circa un campione, la sfida si trasforma in come trattiamo quei dati.

La riduzione di dati non è realizzata per rendere il gruppo di dati più piccolo. Lo scopo è di limitare il gruppo di dati alle variabili che sono importanti e di eliminare i dati che non sono. La capacità di mettere a fuoco sulle componenti più significative dell'le medie del campione che possiamo utilizzare la maggior parte delle informazioni importanti nelle domande di risposta di importanza biologica.

Dove ha potuto più ulteriormente ricercare su questo campo ci catturano?

Corrente stiamo lavorando alle diverse culture microbiche sull'agar nutriente standard. Ciò è lontano dallo scenario in cui i microbi post mortem esistono nelle comunità sulla decomposizione rimane. Mentre il lavoro si evolve, speriamo di introdurre gradualmente i livelli elevati di complessità, quali le combinazioni di specie e di sorgenti nutrienti differenti.

Ciò svilupperà gradualmente la nostra conoscenza ed aiutarci a riferire i dati di nuovo ai dati che abbiamo sulla decomposizione rimangono. Dobbiamo iniziare i livelli di configurazione e semplici di conoscenza. I contributi microbici sono il più grande anello mancante a cui corrente conosciamo circa l'odore della decomposizione e richiederà molti studi controllati prima che possiamo completamente capire queste interazioni complesse.

Credito di immagine: Shutterstock/Likoper

Che cosa sperate di guadagnare da Pittcon 2020 con la vostre ricerca e presentazione?

Spero di comunicare l'importanza di comprendere la ricerca analitica fondamentale con alla la ricerca basata a applicazione rigorosa. Il lavoro che facciamo con GC×GC è emozionante, ma infine voglio usare la mia conoscenza della tecnica per aiutare la gente ad adottare la tecnica in modo da possono compire i loro propri scopi dell'analisi.

Amerei contribuire a questa tecnica che è adottata nelle nuove aree e fornire i dati su come può essere utile per gli utilizzatori finali differenti. Egualmente spero di imparare più! Alle conferenze, sono sempre desideroso di interagire con la gente che si avvicina ai simili problemi al mio lavoro ma uso le tecniche differenti, gli approcci statistici, o le strategie dell'interpretazione. Sto cercando sempre le nuove idee che possiamo applicare al nostro lavoro.

Circa Katelynn Perrault - l'università di Chaminade di Honolulu

Il Dott. Katelynn Perrault è un assistente universitario delle scienze legali & della chimica all'università di Chaminade di Honolulu. Si specializza nell'elaborazione di metodologia di GC×GC per la caratterizzazione completa degli odori.

Il Dott. Perrault è il ricercatore principale del laboratorio di chimica di Bioanalytical e legale, che è supportata attraverso parecchi sussidi federali, concessioni di fondamenta e supporto dell'industria. Il Dott. Perrault si specializza nell'analisi dell'odore della decomposizione per la ricerca ed il ripristino legali ed i numerosi ricercatori dello studente non laureato dei mentori come componente di lei hanno integrato il programma di ricerca e dell'insegnamento.

I suoi interessi correnti comprendono la produzione dai microbi post mortem, lo sviluppo di odore dei flussi di lavoro dell'elaborazione dei dati di GC×GC per rilevazione a doppio canale, promuoventi l'approvazione di GC×GC in scienze legali e redigenti il curriculum di GC×GC da insegnare a nelle classi di chimica dello studente non laureato.

Questo materiale è basato sopra lavoro di supporto dal National Science Foundation sotto Grant il numero 1752607. Tutte le opinioni, risultati e conclusioni o raccomandazioni espresse in questo materiale sono quelle degli autori e necessariamente non riflettono i punti di vista del National Science Foundation

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