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Spectrométrie de masse analytique : Comment avons-nous obtenu ici, d'où sommes-nous nous allant ?

Thought LeadersRichard YostDepartment of ChemistryUniversity of Florida

Dans ces entrevue, entretiens Nouvelles-Médicaux des sciences de la vie à Richard Yost, lauréat de la récompense 2021 de chimie analytique de Pittsburgh, au sujet de sa recherche sur la spectrométrie de masse et de son exposé chez Pittcon.

Félicitations sur recevoir la récompense de chimie analytique de Pittsburgh.  Que pensez-vous de cette récompense ? 

Je suis très humilié en recevant cette récompense. Les gens qui l'ont gagnée dans le passé sont des pionniers et des chefs en chimie analytique, et lui sont un honneur pour les joindre. C'est également une grande opportunité de célébrer les outils que nous tous nous sommes développés pour mesurer des choses dans la chimie analytique.

Si nous pensons à n'importe quelle partie de durée, des avances tendent à être pilotées par des outils pour voir ou mesurer des choses ; tout du papier tournesol il y a longtemps aux microscopes, aux télescopes sur les montagnes élevées, et aux spectromètres de masse.

C'est un honneur pour recevoir cette récompense et pour avoir l'opportunité de remonter un colloque sur la façon dont la spectrométrie de masse a avancé au cours des années.

Crédit d'image : Shutterstock/Yurchanka Siarhei

Le titre de votre colloque de récompense est « spectrométrie de masse analytique : Comment nous avons obtenu ici, où sommes nous allant ? » Pouvez-vous nous donner de l'analyse dans ce thème ?

Je suis devenu intéressé par la spectrométrie de masse quand j'étais un étudiant de troisième cycle il y a 45 ans.

À l'époque, les spectromètres de masse étaient de grands, maladroits instruments - la gestion par ordinateur n'a pas été même rêvée environ à ce moment là. Ils ont comporté de grands secteurs magnétiques et ont été conçus pour mesurer des choses dans la physique ou la physico-chimie, pas employés pour la chimie analytique car ils sont aujourd'hui.

La spectrométrie de masse a changé spectaculaire au cours des 40 dernières années, et depuis lors, c'est devenu l'étalon-or pour la chimie analytique.

Il est intéressant de penser à pourquoi c'est-à-dire, mais il n'y a aucune remise en cause du choc de la spectrométrie de masse ; c'est devenu la méthode de choix pour des applications s'échelonnant de l'analyse environnementale à l'analyse biomédicale et interviewant des nouveaux-nés.

En fait, chaque année seuls aux Etats-Unis, presque 10 millions de bébés sont examinés pour des conditions médicales héritées, épargnant des milliers de eux d'une mort précoce. C'est un exemple remarquable du choc que la spectrométrie de masse a aujourd'hui.

Où la spectrométrie de masse va ?

Je pense que ce devient juste plus grand et meilleur. J'ai regardé de retour le moment où je suis devenu la première fois un membre de la faculté de l'université de la Floride il y a 40 ans et à un des premiers numéros de la chimie analytique (le tourillon) pour voir lesquels des papiers étaient sur la spectrométrie de masse - c'était un papier sur cinquante.

Cependant, si vous examinez tout au plus l'édition récente de la chimie analytique, un tiers des papiers sont sur la spectrométrie de masse. Cet exemple montre cet accroissement remarquable.

Le remontage du colloque pour cette récompense était une occasion de sélectionner quatre orateurs qui pourraient parler d'où la spectrométrie de masse va.

Nous avons Alan Marshall de la condition de la Floride, qui a gagné cette récompense il y a dix ans. Il va parler de la spectrométrie de masse la plus de haute résolution que nous pouvons faire - Fiurier transforment la spectrométrie de masse - et où cela va.

Nous avons également Baker d'Erin de la condition de la Caroline du Nord, une des jeunes étoiles de la spectrométrie de masse, parlant de comment la méthodologie multidimensionnelle utilisant la mobilité d'ion pilote la 'analyse d'Omics.

Le troisième orateur est Susan Richardson de l'université de la Caroline du Sud. Il est le président actuel de la société américaine pour la spectrométrie de masse et parlera de comment la spectrométrie de masse a piloté l'analyse environnementale et d'où cet inducteur d'application ira ensuite.

En conclusion, John Yates de l'institut de recherches de Scripps va parler de faire l'analyse unique de neurone utilisant la spectrométrie de masse.

Le colloque fournira une vue fantastique d'où la spectrométrie de masse va, avec un certain point de vue sur la façon dont il a obtenu ici.

Crédit d'image : Shutterstock/Guschnkova

La spectrométrie de masse est un outil d'analyse utile cette masse de mesures aux rapports de charge de molécules. Quelles technologie neuve et techniques ont amélioré le procédé au fil du temps ?

Je peux indiquer trois endroits différents où l'instrumentation et la méthodologie de spectrométrie de masse ont changé au fil du temps.

Le premier est des méthodes d'ionisation. Historiquement, nous pourrions ioniser les choses que vous pourriez mettre dans la phase gazeuse en les heurtant avec des électrons (ionisation d'électron). Aujourd'hui, nous pouvons facilement ioniser des protéines et peptize les molécules biologiques très grandes, même ADN. Cela a été piloté par des avances dans des méthodes d'ionisation.

Le deuxième concerne des voies neuves de remonter les analyseurs de masse. Dans toute ma carrière, j'ai en grande partie travaillé avec la spectrométrie de masse tandem, quelque chose que nous n'avons pas eu quand j'étais un étudiant de troisième cycle. Depuis lors, la spectrométrie de masse à haute résolution avec des genres neufs d'analyseurs est devenue incroyablement importante.

En conclusion, il y a la réalisation que la spectrométrie de masse produit d'énormes quantités de caractéristiques. L'automatisation de la spectrométrie de masse est allée bien de plus en plus importante, et aujourd'hui à vous pour avoir besoin d'un disque dur à côté de votre spectromètre de masse qui retient des Terabyte des caractéristiques pour prendre même une semaine ou la valeur de deux des caractéristiques.

La spectrométrie de masse est employée pour de diverses applications, y compris la datation de carbone, le contrôle de médicament, et l'identification des protéines. Que rend la spectrométrie de masse seulement puissante pour la recherche scientifique ?

Il est intéressant de penser à pourquoi le spectromètre de masse s'est développé tellement spectaculaire dans tant d'endroits. Quand j'étais un étudiant, la spectroscopie optique était la méthode analytique instrumentale dominante, mais cela changée.

Dans un spectromètre optique, vous mettez un échantillon dans la cuvette, la lumière de passage ou d'autres genres de rayonnement électromagnétique par elle, et puis triez la lumière. Cependant, dans un spectromètre de masse, vous ionisez les molécules, et vous tri à l'extérieur les molécules - réellement triant les choses que vous mesurez.

La spectrométrie de masse est seulement parmi la technique spectroscopique puisqu'elle te donne non seulement un spectre, il est également une technique de séparation où les molécules ionisées elles-mêmes sont matériel séparées par la masse-à-charge.

Ceci rend la spectrométrie de masse seulement puissante pour résoudre des problèmes compliqués, qui est l'une des raisons fondamentales pour lesquelles il a été des méthodologies dominantes de calorie d'analyti du 21ème siècle.

Crédit d'image : Shutterstock/BillionPhotos

Qu'est en magasin pour vous et votre recherche ?

Mon épouse pense que je devrais être parti en retraite il y a plusieurs années, mais j'ai excessif amusement faire la recherche. Ma propre recherche est en grande partie dans des endroits biomédicaux aujourd'hui, particulièrement le metabolomics - petites molécules aux organismes vivants. La majeure partie de notre travail est humaine humain, regardant les maladies.

Nous avons produit un grand centre metabolomic ici à l'université de la Floride, et je dirige le consortium de Metabolomics du NIH pour tout le pays. J'aime également toujours être dans la classe. J'enseigne à des étudiants de première année ce semestre et essaye de les obtenir aussi enthousiastes au sujet de la chimie que nous étions quand nous étions plus jeunes.

Avec le rythme croissant du progrès technologique dans cette décennie, les techniques de laboratoire scientifiques évoluent continuellement. Que prévoyez-vous pour le contrat à terme de la technologie de laboratoire ?

Une chose que je voudrais voir est une technique d'ionisation qui traite les genres de molécules biologiques nous travaillons avec chaque jour, mais qui aussi des travaux ainsi qu'ionisation électronique. Ceci signifierait que tout est universellement ionisé - il n'importe pas ce qu'est la molécule, ils que toute obtient ionisé également. Aucune technique d'ionisation pour de grandes molécules ne fait cela.

Deuxièmement, je voudrais qu'une technique de séparation chromatographique pour grand et les molécules involatile remonte la chromatographie liquide, une qui fonctionne ainsi que la définition phénoménale capillaire de chromatographie gazeuse, d'offre et très facile de s'appliquer. La CLHP et les UHPLC sont nulle part près aussi puissants que la séparation capillatry classique de CHROMATOGRAPHIE GAZEUSE.

Ce sont deux avances particulières que j'aimerais voir en spectrométrie de masse au-dessus de la prochains décennie ou deux.

Analytic Mass Spectrometry

Spectrométrie de masse analytique d'AZoNetwork sur Vimeo.

L'organisme de recherche de Yost conduit la recherche avec le choc sur l'analyse clinique, pharmacologique, biotechnologique, environnementale et légale. Comment cette étendue multidisciplinaire influence-t-elle vos questions de recherches ?

Un de mes collègues a par le passé indiqué que mon groupe était si divers dans ce que nous avons fait que ce n'était pas réellement un organisme de recherche. Mais un autre collègue a précisé que notre groupe est seul du fait nous établissons les instruments neufs, et nous les appliquons pour résoudre de seuls problèmes en travers de toutes les disciplines.

Que la synergie entre le développement d'instrumentation, les connaissances de base, et les applications est incroyablement importante en pilotant la science vers l'avant, et elle a certainement été l'approche que nous avons rentré mon laboratoire pendant les quatre dernières décennies.

Pendant que le directeur du centre du sud-est pour Integrated Metabolomics (NIH), quel rôle ce centre joue en introduisant la recherche novatrice ?

Quand nous avons remonté le centre il y a environ dix ans, il a réfléchi la réalisation au NIH que, en dépit de tout leur grand investissement dans la génomique (l'étude de l'ADN qui définit ce qui vous hérité de vos parents) et protéomique (les protéines qui sont directement codées par le gène), il fournissait toujours une illustration inachevée de santé des personnes biologique et.

Je me suis rendu compte qu'il était temps de retourner à où nous avons commencé en spectrométrie de masse, regardant des petites molécules - metabolomics.

NIH a investi beaucoup de moyens au cours de la dernière décennie en pilotant le metabolomics vers l'avant. Une partie de celle est dans le metabolomics visé, où vous êtes recherchant et mesurant les bornes spécifiques. Par exemple, quand vous voyez que votre médecin et elles commandent un côté des tests déterminer ce qui continue ou vérifier juste une ligne zéro, c'est analyse visée.

Le metabolomics d'Untargeted recherche les composés qui changent au fil du temps chez une personne, vérifiant change dans les gens avec ou sans une maladie ou après le traitement d'une maladie. Ce genre de metabolomics global untargeted pilote la découverte des biomarqueurs neufs.

En tant que professeur de pathologie, immunologie, et médicament de laboratoire à l'université de la Floride, comment voyez-vous votre recherche traduire en votre enseignement ?

J'ai déjà parlé de la largeur de l'espace d'application étant important en chimie analytique, et puisque la spectrométrie de masse est devenue un outil si important en biomédecine, elle semble bon raisonnable pour que j'ait une affectation dans l'université du médicament.

Même aujourd'hui, quand j'enseigne à des étudiants de première année la chimie préliminaire, nous dépensons parler beaucoup de temps de la chimie qui est à la base de la santé des personnes et de la maladie. Ceci influence ma recherche, et parce que la plupart de mes étudiants de troisième cycle sont intéressées par les applications biomédicales de la spectrométrie de masse, il influence mes idées de enseignement aussi bien.

Il a été amusement ayant un pied dans la trappe de la science fondamentale et du service de chimie et un pied dans la trappe du médicament.

Quelle influence Pittcon a-t-il sur la publicité et le choc de votre recherche ?

Ma première conférence de Pittsburgh était en 1976, et j'ai assisté à presque chaque année depuis lors.

Pittcon est une conférence importante cette des orientations sur la largeur de la chimie analytique. C'est une opportunité fantastique de voir des colloques par des leaders mondiaux dans le domaine pour parler d'où la science va, et pour voir les instruments et les outils qui nous toute l'utilisation de faire cela.

J'ai dispensé un colloque avec Pittcon presque chaque année pendant les 30 dernières années parce que c'est une opportunité si fantastique d'obliger les pharmaciens et les scientifiques analytiques de mesure ensemble de partout dans le monde à parler d'où nos disciplines superposent et se développent.

Vous devez admirer le cadre des gens à Pittsburgh qui ont mis tellement dans rendre cette conférence possible et la maintenir vivante chaque année, y compris cette année, où on le retient pratiquement.

Pourquoi croyez-vous Pittcon est-vous important dans les industries de la science et technologie ?

Au cours de la dernière année, nous avons déménagé presque tout plus d'à être virtuels, et les entretiens en face-à-face doivent être petits si nous les avons du tout.

Je pense que bien que nous soyons toute la douleur de neutralisation de zoom, la communication de la science ensemble, même pratiquement, est toujours incroyablement importante. Elle est certainement importante pour mes étudiants de troisième cycle et d'autres dans mon groupe qui sont tôt dans leurs carrières.

Chacun attend avec intérêt d'être arrière en personne ensemble à cause de la valeur remarquable de l'interaction hors ligne et informelle que nous avons aux conférences face à face. Il est difficile de reproduire ceci dans un réglage virtuel.

À long terme, je pense qu'obligeant des milliers de gens ensemble il continuera à être juste comme important de parler de leurs disciplines et à partager leur travail qu'il jamais a été. Pittcon est un exemple merveilleux de cela.

Au sujet de Richard Yost

La recherche dans notre groupe concentre sur trois aspects de spectrométrie de masse analytique et de techniques relatives : instrumentation, connaissances de base, et applications. Le développement d'instrumentation comprend la mobilité de la spectrométrie de masse (MS/MS) et de l'ion de projets en tandem, y compris le développement du premier système de la micro-sonde MS/MS de laser capable aux niveaux de trace d'image des médicaments et des biomolécules dans des spécimens de tissu. Les études principales dans notre groupe utilisent l'expérience et la modélisation d'ordinateur/simulation pour explorer des éditions telles que des interactions de mouvement et d'ion-molécule d'ion dans la mobilité d'ion de haut-inducteur. Les applications des techniques développées dans notre groupe comprennent un large éventail d'études dans l'analyse clinique, pharmacologique, biotechnologique, environnementale, et légale.

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