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Spettrometria di massa analitica: Come abbiamo ottenuto qui, dove siamo noi che andiamo?

Thought LeadersRichard YostDepartment of ChemistryUniversity of Florida

In questi intervista, colloqui Notizia-Medici di scienze biologiche a Richard Yost, vincitore del premio 2021 di chimica analitica di Pittsburgh, circa la sua ricerca su spettrometria di massa e la sua presentazione a Pittcon.

Congratulazioni sulla ricezione del premio di chimica analitica di Pittsburgh.  Come ritenete circa questo premio? 

Molto humbled nella ricezione del questo premio. La gente che lo ha estratto nel passato è pionieri e guide in chimica analitica e è un onore per unirli. Ciò è egualmente un gran opportunità celebrare gli strumenti che tutti ci siamo sviluppati per misurare le cose all'interno di chimica analitica.

Se pensiamo a qualsiasi parte di vita, gli avanzamenti tendono ad essere determinati dagli strumenti per vedere o misurare le cose; tutto da cartina al tornasole molto tempo fa ai microscopi, ai telescopi sulle alte montagne ed agli spettrometri di massa.

È un onore per ricevere questo premio e per avere l'opportunità di un un simposio su come la spettrometria di massa ha avanzato nel corso degli anni.

Credito di immagine: Shutterstock/Yurchanka Siarhei

Il titolo del vostro simposio del premio è “spettrometria di massa analitica: Come abbiamo ottenuto qui, dove siamo che andiamo?„ Potete darci una certa comprensione in quel tema?

Sono stato interessato in spettrometria di massa quando ero un dottorando 45 anni fa.

Allora, gli spettrometri di massa erano grandi, strumenti grossolani - il controllo di computer nemmeno è stato sognato circa a quel punto. Hanno caratterizzato i grandi settori magnetici e sono stati destinati a misurare le cose in fisica o chimica fisica, non sono stati usati per chimica analitica poichè sono oggi.

La spettrometria di massa è cambiato drammaticamente in questi ultimi 40 anni e da allora, si è trasformato nel sistema monetario aureo per chimica analitica.

È interessante da pensare a perché cioè ma non c'è mettere in discussione l'impatto di spettrometria di massa; si è trasformato nel metodo di scelta per le applicazioni che variano dall'analisi ambientale all'analisi biomedica e che schermano i neonati.

Infatti, ogni anno negli Stati Uniti da solo, quasi 10 milione bambini sono esaminati a condizioni mediche ereditate, salvando migliaia di loro da una morte prematura. Quello è un esempio notevole dell'impatto che la spettrometria di massa ha oggi.

Dove la spettrometria di massa sta andando?

Penso che si ingrandisca appena e che miglioro. Ho esaminato indietro quando in primo luogo sono diventato un docente dell'università di Florida 40 anni fa e ad una delle prime emissioni di chimica analitica (il giornale) per vedere quanto dei documenti erano su spettrometria di massa - era un documento su cinquanta.

Tuttavia, se guardate al massimo l'emissione recente di chimica analitica, un terzo dei documenti è su spettrometria di massa. Questo esempio mostra quella crescita notevole.

Un il simposio per questo premio era una probabilità selezionare quattro altoparlanti che potrebbero parlare di dove la spettrometria di massa sta andando.

Abbiamo Alan Marshall dallo stato di Florida, che ha estratto questo premio dieci anni fa. Sta andando parlare della spettrometria di massa che più di alta risoluzione possiamo fare - Fiurier trasforma la spettrometria di massa - e dove quello sta andando.

Egualmente abbiamo panettiere di Erin dallo stato di North Carolina, una di giovani stelle di spettrometria di massa, parlanti di come la metodologia multidimensionale facendo uso di mobilità dello ione sta determinando 'l'analisi di Omics.

Il terzo altoparlante è Susan Richardson dall'università di Carolina del Sud. È il Presidente corrente della società americana per spettrometria di massa e parlerà di come la spettrometria di massa ha determinato l'analisi ambientale e di dove quel campo dell'applicazione sta andando dopo.

Per concludere, John Yates dall'istituto di ricerca di Scripps sta andando parlare del fare la singola analisi del neurone facendo uso di spettrometria di massa.

Il simposio fornirà una visualizzazione fantastica di dove la spettrometria di massa sta andando, con una certa prospettiva su come ha ottenuto qui.

Credito di immagine: Shutterstock/Guschnkova

La spettrometria di massa è uno strumento analitico utile quella massa delle misure ai rapporti di tassa delle molecole. Che nuova tecnologia e tecniche hanno migliorato col passare del tempo il trattamento?

Posso indicare tre aree differenti dove la strumentazione e la metodologia di spettrometria di massa sono cambiato col passare del tempo.

Il primo è metodi di ionizzazione. Storicamente, potremmo ionizzare le cose che potreste mettere nella fase gassosa colpendole con gli elettroni (ionizzazione dell'elettrone). Oggi, possiamo ionizzare facilmente le proteine e peptize le molecole biologiche molto grandi, anche DNA. Quello è stato guidato tramite gli avanzamenti nei metodi di ionizzazione.

Il secondo comprende i nuovi modi di un gli analizzatori di massa. In tutto la mia carriera, principalmente ho lavorato con spettrometria di massa in tandem, qualcosa non non che quando ero un dottorando. Da allora, la spettrometria di massa ad alta definizione con i nuovi generi di analizzatori è diventato incredibilmente importante.

Per concludere, c'è la realizzazione che la spettrometria di massa redige gli importi enormi dei dati. L'automazione di spettrometria di massa gli ha stato bene sempre più importante ed oggi per avere bisogno di un disco rigido accanto al vostro spettrometro di massa che tiene i Terabyte dei dati per catturare anche una settimana o il valore di due dei dati.

La spettrometria di massa è usata per le diverse applicazioni, compreso la datazione di carbonio, la prova della droga e l'identificazione della proteina. Che cosa rende la spettrometria di massa unicamente potente per ricerca scientifica?

È interessante da pensare a perché lo spettrometro di massa si è sviluppato così drammaticamente in tante aree. Quando ero uno studente di laureato, la spettroscopia ottica era il metodo analitico strumentale dominante, ma quello variabile.

In uno spettrometro ottico, fate passare un campione nella provetta, nell'indicatore luminoso del passaggio o in altri generi di radiazione elettromagnetica attraverso e poi selezionate l'indicatore luminoso. Tuttavia, in uno spettrometro di massa, vi ionizzate le molecole ed ordinamento fuori le molecole - realmente ordinando le cose che state misurando.

La spettrometria di massa è unicamente fra la tecnica spettroscopica poiché non solo vi dà uno spettro, è egualmente una tecnica di separazione dove le molecole ionizzate stesse sono separate fisicamente dalla massa--tassa.

Ciò rende la spettrometria di massa unicamente potente per la soluzione dei problemi complicati, che è una delle ragioni per le quali di fondo ha quello diventato delle metodologie dominanti di caloria di analyti del XXI secolo.

Credito di immagine: Shutterstock/BillionPhotos

Che cosa è in magazzino per voi e la vostra ricerca?

La mia moglie pensa che dovrei andare in pensione parecchi anni fa, ma sto avendo troppo divertimento effettuare la ricerca. La mia propria ricerca è oggi in gran parte nelle aree biomediche, specificamente metabolomics - piccole molecole negli organismi viventi. La maggior parte del nostro lavoro è basato a umana, esaminando le malattie.

Abbiamo creato un grande centro metabolomic qui all'università di Florida e dirigo il consorzio del Metabolomics del NIH per l'intero paese. Egualmente ancora amo essere nell'aula. Sto insegnando a matricole a questo semestre e sto provando ad ottenerli emozionanti circa chimica come eravamo quando eravamo più giovani.

Con il passo aumentante dell'avanzamento tecnologico in questa decade, le tecniche di laboratorio scientifiche stanno evolvendo costantemente. Che cosa prevedete per il futuro della tecnologia del laboratorio?

Una cosa che vorrei vedere è una tecnica di ionizzazione che tratta i generi di molecole biologiche lavoriamo con ogni giorno, ma che anche impianti come pure ionizzazione elettronica. Ciò significherebbe che tutto è ionizzato universalmente - non importa che cosa la molecola è, essi che tutti ottengono ionizzati ugualmente. Nessuna tecnica di ionizzazione per le grandi molecole fa quella.

Secondariamente, vorrei una tecnica di separazione cromatografica per grande e molecole involatile per sostituire la cromatografia a fase mobile liquida, una che funziona come pure risoluzione fenomenale capillare di gascromatografia, di offerta e molto facile applicarsi. Il HPLC e UHPLC sono in nessun posto vicino potenti quanto la separazione capillatry classica di GASCROMATOGRAFIA.

Questi sono due avanzamenti particolari che amerei vedere in spettrometria di massa più della decade o dei due seguente.

Analytic Mass Spectrometry

Spettrometria di massa analitica da AZoNetwork su Vimeo.

Il gruppo di ricerca di Yost conduce la ricerca con impatto sull'analisi clinica, farmacologica, biotecnologica, ambientale e legale. Come questa portata pluridisciplinare urta le vostre domande della ricerca?

Uno dei miei colleghi ha detto una volta che il mio gruppo era così diverso in cui abbiamo fatto che non era realmente un gruppo di ricerca. Ma un altro collega ha precisato che il nostro gruppo è unico in quanto costruiamo i nuovi strumenti e li applichiamo per risolvere i problemi unici attraverso tutte le discipline.

Che la sinergia fra lo sviluppo di strumentazione, i fondamenti e le applicazioni è incredibilmente importante nel determinare la scienza in avanti ed in certamente è stato l'approccio che abbiamo contenuto il mio laboratorio durante le ultime quattro decadi.

Come il Direttore del centro sudorientale per Integrated Metabolomics (NIH), che ruolo questo centro svolge nella promozione della ricerca innovatrice?

Quando abbiamo un il centro circa dieci anni fa, ha riflesso la realizzazione al NIH che, malgrado tutto l'loro grande investimento nella genomica (che studia il DNA che definisce che cosa avete ereditato dai vostri genitori) e il proteomics (le proteine che direttamente è codificato dai geni), ancora ha fornito una maschera incompleta di biologico e di sanità.

Ho rend contoere che era tempo di ritornare a dove abbiamo cominciato in spettrometria di massa, esaminando le piccole molecole - metabolomics.

NIH ha investito molte risorse negli ultimi dieci anni nell'azionamento del metabolomics in avanti. La parte di quella è in metabolomics mirato a, dove siete cercante e quantificante gli indicatori specifici. Per esempio, quando vedete che il vostri medico ed essi ordinano un gruppo illuminazione diffusa di prove di determinare che cosa sta accendendo o controllare appena un riferimento, questa è l'analisi mirata a.

Il metabolomics di Untargeted cerca i composti che cambiano col passare del tempo in una persona, studianti cambia nella gente con o senza una malattia o dopo il trattamento della malattia. Questo genere di metabolomics globale untargeted sta determinando la scoperta di nuovi biomarcatori.

Come professore di patologia, l'immunologia e medicina del laboratorio all'università di Florida, come vedete la vostra ricerca tradurre in vostro insegnamento?

Già ho parlato della larghezza dello spazio dell'applicazione che è importante in chimica analitica e poiché la spettrometria di massa si è trasformata in in così strumento importante in biomedicina, ha il buon senso affinchè me avesse una nomina nell'istituto universitario di medicina.

Anche oggi, quando sto insegnando a matricole alla chimica introduttiva, spendiamo molto tempo parlare della chimica che è alla base delle sanità e della malattia. Ciò urta la mia ricerca e perché la maggior parte dei miei dottorandi sono interessati nelle applicazioni biomediche di spettrometria di massa, urta le mie idee d'istruzione pure.

Ha stato divertimento che ha un piede nella porta di scienza di base e dell'instituto di chimica ed un piede nella porta di medicina.

Che influenza Pittcon ha sulla pubblicità e sull'impatto della vostra ricerca?

La mia prima conferenza di Pittsburgh era nel 1976 ed ho assistito da allora a quasi ogni anno.

Pittcon è una conferenza importante quella fuochi sulla larghezza di chimica analitica. È un'opportunità fantastica di vedere i simposi dai leader mondiali nel campo per parlare di dove la scienza sta andando e per vedere gli strumenti e gli strumenti che noi tutto l'uso fare quello.

Ho organizzato un simposio con Pittcon quasi ogni anno per i 30 anni ultimi perché è così opportunità fantastica di convincere insieme i chimici e gli scienziati analitici di misura intorno al mondo a parlare di dove le nostre discipline si sovrappongono e stanno sviluppando.

Dovete ammirare l'organico delle gente a Pittsburgh che hanno messo così tanto nel permettere questa conferenza e nella conservazione viva ogni anno, compreso questo anno, dove sta tenendo virtualmente.

Perché credete Pittcon siete importante nelle industrie di scienza e tecnologia?

Durante l'anno scorso, abbiamo mosso quasi tutto più verso essere virtuali e le riunioni faccia a faccia devono essere piccole se le abbiamo affatto.

Penso che sebbene siamo tutta la sofferenza dal burnout dello zoom, comunicare la scienza insieme, anche virtualmente, sia ancora incredibilmente importante. È certamente importante ai miei dottorandi ed altre nel mio gruppo che siano presto nelle loro carriere.

Ognuno sta aspettando con impazienza di in persona essere arretrato insieme a causa del valore notevole dell'interazione offline ed informale che abbiamo alle conferenze faccia a faccia. È duro riprodurre questo in una regolazione virtuale.

A lungo termine, penso che convincendo migliaia di gente insieme parlare delle loro discipline ed a dividere il loro lavoro continuino ad essere altrettanto importanti come è stato mai. Pittcon è un esempio meraviglioso di quello.

Circa Richard Yost

La ricerca nel nostro gruppo si concentra intorno tre aspetti di spettrometria di massa analitica e delle tecniche relative: strumentazione, fondamenti ed applicazioni. Lo sviluppo di strumentazione comprende i progetti nella mobilità in tandem di spettrometria di massa (MS/MS) e dello ione, compreso lo sviluppo del primo sistema della microsonda MS/MS del laser capace ai livelli di traccia di immagine di droghe ed alle biomolecole negli esemplari del tessuto. Gli studi fondamentali nel nostro gruppo impiegano sia l'esperimento che la modellistica/simulazione del computer per esaminare tali emissioni come le interazioni di moto e della ione-molecola dello ione nella mobilità dello ione del alto-campo. Le applicazioni delle tecniche sviluppate nel nostro gruppo comprendono una vasta gamma di studi nell'analisi clinica, farmacologica, biotecnologica, ambientale e legale.

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