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Espectrometria em massa analítica: Como nós obtivemos aqui, de onde somos nós que vamos?

Thought LeadersRichard YostDepartment of ChemistryUniversity of Florida

Nestas entrevista, negociações Notícia-Médicas das ciências da vida a Richard Yost, vencedor da concessão 2021 da química analítica de Pittsburgh, sobre sua pesquisa na espectrometria em massa e sua apresentação em Pittcon.

Felicitações em receber a concessão da química analítica de Pittsburgh.  Como você sente sobre esta concessão? 

Eu humbled muito em receber esta concessão. Os povos que a ganharam no passado são pioneiros e líderes na química analítica, e ele são uma honra para juntar-se lhes. Esta é igualmente uma grande oportunidade de comemorar as ferramentas que nós todos nos tornamos para medir coisas dentro da química analítica.

Se nós pensamos sobre qualquer parte da vida, os avanços tendem a ser conduzidos por ferramentas para considerar ou medir coisas; tudo do papel tornassol há muito tempo aos microscópios, aos telescópios em montanhas altas, e aos espectrómetros em massa.

É uma honra para receber esta concessão e para ter a oportunidade de unir um simpósio sobre como a espectrometria em massa avançou ao longo dos anos.

Crédito de imagem: Shutterstock/Yurchanka Siarhei

O título de seu simpósio da concessão é “espectrometria em massa analítica: Como nós obtivemos aqui, onde estamos nós que vamos?” Pode você dar-nos alguma introspecção nesse tema?

Eu tornei-me interessado na espectrometria em massa quando eu era um aluno diplomado 45 anos há.

Então, os espectrómetros em massa eram grandes, instrumentos metálicos - o controle de computador nem sequer foi sonhado aproximadamente nesse ponto. Caracterizaram sectores magnéticos grandes e foram projectados medir coisas na física ou na química física, não usados para a química analítica porque são hoje.

A espectrometria em massa mudou dramàtica sobre os 40 anos passados, e desde então, transformou-se a bandeira de ouro para a química analítica.

É interessante pensar sobre porque isto é, mas não há nenhuma questão do impacto da espectrometria em massa; transformou-se o método de escolha para as aplicações que variam da análise ambiental à análise biomedicável e que selecionam neonatos.

De facto, cada ano nos Estados Unidos apenas, quase 10 milhão bebês são testados para problemas médicos herdados, salvar milhares deles de uma morte adiantada. Aquele é um exemplo notável do impacto que a espectrometria em massa tem hoje.

Aonde a espectrometria em massa está indo?

Eu penso que apenas obtem mais grande e melhor. Eu olhei para trás em quando eu me transformei primeiramente um membro da faculdade da universidade de Florida 40 anos há e em uma das primeiras introduções da química analítica (o jornal) para ver quanto dos papéis estavam na espectrometria em massa - era um papel fora de cinqüênta.

Contudo, se você olha no máximo a introdução recente da química analítica, um terço dos papéis está na espectrometria em massa. Este exemplo mostra esse crescimento notável.

Unir o simpósio para esta concessão era uma possibilidade escolher quatro oradores que poderiam falar sobre onde a espectrometria em massa está indo.

Nós temos Alan Marshall do estado de Florida, que ganhou esta concessão dez anos há. Está indo falar sobre a espectrometria que em massa a mais de alta resolução nós podemos fazer - Fiurier transforma a espectrometria em massa - e onde aquele está indo.

Nós igualmente temos o padeiro de Erin do estado de North Carolina, uma das estrelas novas da espectrometria em massa, falando sobre como a metodologia multi-dimensional que usa a mobilidade do íon está conduzindo 'a análise de Omics.

O terceiro orador é Susan Richardson da universidade de South Carolina. É o presidente actual da sociedade americana para a espectrometria em massa e estará falando sobre como a espectrometria em massa conduziu a análise ambiental e onde esse campo da aplicação está indo em seguida.

Finalmente, John Yates do instituto de investigação de Scripps está indo falar sobre fazer a única análise do neurônio usando a espectrometria em massa.

O simpósio fornecerá uma vista fantástica de onde a espectrometria em massa esteja indo, junto com alguma perspectiva em como obteve aqui.

Crédito de imagem: Shutterstock/Guschnkova

A espectrometria em massa é uma ferramenta analítica útil essa massa das medidas às relações de carga das moléculas. Que nova tecnologia e técnicas melhoraram o processo ao longo do tempo?

Eu posso apontar a três áreas diferentes onde a instrumentação e a metodologia da espectrometria em massa mudaram ao longo do tempo.

O primeiro é métodos da ionização. Historicamente, nós poderíamos ionizar as coisas que você poderia pôr na fase de gás batendo as com elétrons (ionização do elétron). Hoje, nós podemos facilmente ionizar proteínas e peptize as moléculas biológicas muito grandes, mesmo ADN. Isso foi conduzido por avanços em métodos da ionização.

O segundo envolve maneiras novas de unir analisadores em massa. Durante todo minha carreira, eu trabalhei na maior parte com espectrometria em massa em tandem, algo que nós não tivemos quando eu era um aluno diplomado. Desde então, a espectrometria em massa de alta resolução com tipos novos dos analisadores tornou-se incredibly importante.

Finalmente, há a realização que a espectrometria em massa produz quantidades enormes de dados. A automatização da espectrometria em massa assentou bem em cada vez mais importante, e em você para precisar hoje um disco rígido ao lado de seu espectrómetro em massa que guardara Terabyte dos dados para tomar mesmo uma semana ou o valor dois dos dados.

A espectrometria em massa é usada para aplicações diversas, incluindo datar do carbono, teste da droga, e identificação da proteína. Que faz a espectrometria em massa excepcionalmente poderosa para a investigação científica?

É interessante pensar sobre porque o espectrómetro em massa cresceu tão dramàtica em tão muitas áreas. Quando eu era uma estudante licenciado, a espectroscopia óptica era o método analítico instrumental dominante, mas aquele mudado.

Em um espectrómetro óptico, você passa uma amostra na cubeta, na luz da passagem ou nos outros tipos da radiação eletromagnética através dela, e classifica então para fora a luz. Contudo, em um espectrómetro em massa, você ioniza-o as moléculas, e tipo para fora as moléculas - realmente classificando as coisas que você está medindo.

A espectrometria em massa é excepcionalmente entre a técnica espectroscópica desde que lhe dá não somente um espectro, ele é igualmente uma técnica de separação onde as moléculas ionizadas elas mesmas sejam separadas fisicamente pela massa-à-carga.

Isto faz a espectrometria em massa excepcionalmente poderosa para resolver problemas complicados, que é uma das razões subjacentes pelas quais tem tornado das metodologias dominantes do cal do analyti do século XXI.

Crédito de imagem: Shutterstock/BillionPhotos

Que está na loja para você e sua pesquisa?

Minha esposa pensa que eu devo se ter aposentado diversos anos há, mas eu estou tendo demasiado divertimento fazer a pesquisa. Minha própria pesquisa está pela maior parte em áreas biomedicáveis hoje, especificamente o metabolomics - moléculas pequenas em organismos vivos. A maioria de nosso trabalho humano-é baseado, olhando doenças.

Nós criamos um grande centro metabolomic aqui na universidade de Florida, e eu dirijo o consórcio do Metabolomics do NIH para o todo o país. Eu igualmente ainda amo estar na sala de aula. Eu estou ensinando a caloiros este semestre e estou tentando-o obtê-los tão entusiasmado sobre a química como nós éramos quando nós éramos mais novos.

Com o ritmo crescente do avanço tecnologico nesta década, as técnicas de laboratório científicas estão evoluindo constantemente. Que você prevê para o futuro da tecnologia do laboratório?

Uma coisa que eu gostaria de ver é uma técnica da ionização que segure os tipos de moléculas biológicas nós trabalhamos com cada dia, mas que também trabalhos assim como ionização eletrônica. Isto significaria que tudo está ionizado universal - não importa o que a molécula é, eles que todos obtêm ionizados ingualmente. Nenhuma técnica da ionização para grandes moléculas faz aquela.

Em segundo lugar, eu gostaria de uma técnica de separação cromatográfica para grande e moléculas involatile de substituir a cromatografia líquida, uma que trabalha assim como a definição fenomenal capilar da cromatografia, do oferecimento de gás e muito fácil se aplicar. A HPLC e UHPLC são em nenhuma parte próximo tão poderosos quanto a separação capillatry clássica do GC.

Estes são dois avanços particulares que eu amaria ver na espectrometria em massa durante a década ou os dois seguintes.

Analytic Mass Spectrometry

Espectrometria em massa analítica de AZoNetwork em Vimeo.

O grupo de investigação de Yost conduz a pesquisa com impacto na análise clínica, farmacológica, biotecnológica, ambiental e judicial. Como este espaço multidisciplinar impacta suas perguntas da pesquisa?

Um de meus colegas disse uma vez que meu grupo era tão diverso no que nós fizemos que não era realmente um grupo de investigação. Mas um outro colega indicou que nosso grupo é original que nós construímos instrumentos novos, e nós os aplicamos para resolver problemas originais através de todas as disciplinas.

Que a sinergia entre a revelação da instrumentação, os fundamentos, e as aplicações é incredibly importante em conduzir a ciência para a frente, e nela foi certamente a aproximação que nós recolhemos meu laboratório durante as últimas quatro décadas.

Como o director do centro do sudeste para Integrated Metabolomics (NIH), que papel este centro joga em promover a pesquisa inovativa?

Quando nós unimos o centro aproximadamente dez anos há, reflectiu a realização no NIH que, apesar de todo seu investimento grande na genómica (que estuda o ADN que define o que você herdou de seus pais) e o proteomics (as proteínas que é codificado directamente por genes), ele ainda forneceu uma imagem incompleta da saúde biológica e humana.

Eu realizei que era hora de ir para trás a onde nós começamos na espectrometria em massa, olhando moléculas pequenas - metabolomics.

NIH investiu muitos recursos ao longo da última década em conduzir o metabolomics para a frente. A parte daquela está no metabolomics visado, onde você é de procura e de determinação marcadores específicos. Por exemplo, quando você vê que seus médico e pedem um banco dos testes determinar o que está acontecendo ou para verificar apenas uma linha de base, esta é análise visada.

O metabolomics de Untargeted procura os compostos que mudam ao longo do tempo em uma pessoa, investigando muda nos povos com ou sem uma doença ou após ter tratado uma doença. Este tipo do metabolomics global untargeted está conduzindo a descoberta de biomarkers novos.

Como um professor da patologia, imunologia, e medicina do laboratório na universidade de Florida, como você vê sua pesquisa traduzir em seu ensino?

Eu já falei sobre a largura do espaço da aplicação que é importante na química analítica, e desde que a espectrometria em massa se transformou uma ferramenta tão importante na biomedicina, faz o sensatez para que eu tenha uma nomeação na faculdade da medicina.

Mesmo hoje, quando eu estou ensinando a caloiros a química introdutória, nós gastamos muito tempo a fala sobre a química que é a base da saúde humana e da doença. Isto impacta minha pesquisa, e porque a maioria de meus alunos diplomados estão interessados nas aplicações biomedicáveis da espectrometria em massa, impacta minhas ideias de ensino também.

Tem sido divertimento que tem um pé na porta da ciência básica e do departamento de química e um pé na porta da medicina.

Que influência Pittcon tem na publicidade e no impacto de sua pesquisa?

Minha primeira conferência de Pittsburgh era em 1976, e eu tenho atendido a quase cada ano desde então.

Pittcon é uma conferência principal essa focos na largura da química analítica. É uma oportunidade fantástica de ver simpósios por líderes mundiais no campo para falar sobre onde a ciência está indo, e para ver os instrumentos e as ferramentas que nós todo o uso fazer isso.

Eu organizei um simpósio com Pittcon quase cada ano pelos últimos 30 anos porque é uma oportunidade tão fantástica de obter junto químicos e cientistas analíticos da medida de todo o mundo à conversa sobre onde nossas disciplinas sobrepor e se estão tornando.

Você tem que admirar o quadro dos povos em Pittsburgh que puseram tanto em tornar esta conferência possível e na manter viva cada ano, incluindo este ano, onde se está guardarando virtualmente.

Por que você acredita Pittcon é importante nas indústrias da ciência e da tecnologia?

Sobre o ano passado, nós movemos quase tudo sobre para ser virtuais, e as reuniões frente a frente devem ser pequenas se nós as temos de todo.

Eu penso que embora nós sejamos todo o sofrimento da neutralização do zoom, comunicar a ciência junto, mesmo virtualmente, é ainda incredibly importante. Está certamente importante para meus alunos diplomados e outro em meu grupo que está cedo em suas carreiras.

Todos está olhando para a frente a ser traseiro pessoalmente junto devido ao valor notável da interacção autónoma e informal que nós temos em conferências frente a frente. É duro reproduzir isto em um ajuste virtual.

A longo prazo, eu penso que conseguindo o milhares de pessoas junto falar sobre suas disciplinas e compartilhar de seu trabalho continuarão a ser apenas tão importantes como nunca foi. Pittcon é um exemplo maravilhoso daquele.

Sobre Richard Yost

A pesquisa em nosso grupo centra ao redor três aspectos da espectrometria em massa analítica e de técnicas relacionadas: instrumentação, fundamentos, e aplicações. A revelação da instrumentação inclui a mobilidade da espectrometria em massa (MS/MS) e do íon dos projectos em tandem, incluindo a revelação do primeiro sistema do microprobe MS/MS do laser capaz aos níveis de traço da imagem de drogas e de biomoléculas em espécimes do tecido. Os estudos fundamentais em nosso grupo empregam a experiência e a modelagem do computador/simulação para explorar edições como interacções do movimento e da íon-molécula do íon na mobilidade do íon do alto-campo. As aplicações das técnicas desenvolvidas em nosso grupo incluem uma vasta gama de estudos na análise clínica, farmacológica, biotecnológica, ambiental, e judicial.

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    Pittcon. (2021, March 03). Espectrometria em massa analítica: Como nós obtivemos aqui, de onde somos nós que vamos?. News-Medical. Retrieved on July 25, 2021 from https://www.news-medical.net/news/20210303/Analytical-Mass-Spectrometry-How-Did-We-Get-Here-Where-are-We-Going.aspx.

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