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Espectrometría de masa analítica: ¿Cómo conseguimos aquí, de dónde somos nosotros que iban?

Thought LeadersRichard YostDepartment of ChemistryUniversity of Florida

En esta entrevista, negociaciones Noticia-Médicas de las ciencias de la vida a Richard Yost, ganador de la recompensa 2021 de la química analítica de Pittsburgh, sobre su investigación en la espectrometría de masa y su presentación en Pittcon.

Enhorabuena en la recepción de la recompensa de la química analítica de Pittsburgh.  ¿Cómo usted asierra al hilo sobre esta recompensa? 

Muy me humillan en la recepción de esta recompensa. La gente que la ganó en el pasado es pioneros y líderes en química analítica, y él es un honor para ensamblarlos. Esto es también una gran oportunidad de celebrar las herramientas que todos nos hemos convertido para medir cosas dentro de la química analítica.

Si pensamos en cualquier parte de vida, los avances tienden a ser impulsados por las herramientas para considerar o para medir cosas; todo del papel de tornasol hace mucho tiempo a los microscopios, a los telescopios en las altas montañas, y a los espectrómetros de masas.

Es un honor para recibir esta recompensa y para tener la oportunidad de juntar un simposio en cómo la espectrometría de masa ha avance a lo largo de los años.

Haber de imagen: Shutterstock/Yurchanka Siarhei

El título de su simposio de la recompensa es “espectrometría de masa analítica: Cómo conseguimos aquí, donde estamos que van?” ¿Puede usted darnos un cierto discernimiento en ese tema?

Hice interesado en espectrometría de masa cuando era estudiante de tercer ciclo hace 45 años.

En aquel entonces, los espectrómetros de masas eran instrumentos grandes, anticuados - el control informático ni siquiera era soñado alrededor en ese momento. Ofrecieron sectores magnéticos grandes y fueron diseñados medir cosas en la física o la química física, no utilizados para la química analítica pues son hoy.

La espectrometría de masa ha cambiado dramáticamente durante los últimos 40 años, y desde entonces, se ha convertido en el patrón oro para la química analítica.

Es interesante pensar en porqué es decir, pero no hay preguntar el impacto de la espectrometría de masa; se ha convertido en el método de opción para los usos que colocaban de análisis ambiental al análisis biomédico y que revisaban a recién nacidos.

De hecho, cada año en los Estados Unidos solamente, prueban a casi 10 millones de bebés para las dolencias heredadas, salvando millares de ellos de una muerte temprana. Ése es un ejemplo notable del impacto que la espectrometría de masa tiene hoy.

¿Adónde la espectrometría de masa va?

Pienso que apenas consigue más grande y mejor. Observaba detrás cuando primero hice un miembro del profesorado de la universidad de la Florida hace 40 años y a la una de las primeras aplicaciones la química analítica (el gorrón) para ver cuántos de los papeles estaban en la espectrometría de masa - era un papel fuera de cincuenta.

Sin embargo, si usted observa a lo más la aplicación reciente la química analítica, un tercero de los papeles está en la espectrometría de masa. Este ejemplo muestra ese incremento notable.

Juntar el simposio para esta recompensa era una ocasión de escoger a cuatro locutores que podrían hablar de donde va la espectrometría de masa.

Tenemos Alan Marshall del estado de la Florida, que ganó esta recompensa hace diez años. Él va a hablar de la espectrometría de masa más de alta resolución que podemos hacer - Fiurier transforma la espectrometría de masa - y donde va ése.

También tenemos el panadero de Erin del estado de Carolina del Norte, una de las estrellas jovenes de la espectrometría de masa, hablando de cómo la metodología multidimensional usando movilidad del ión está impulsando el 'análisis de Omics.

El tercer locutor es Susan Richardson de la universidad de Carolina del Sur. Ella es el presidente actual de la sociedad americana para la espectrometría de masa y hablará de cómo la espectrometría de masa ha impulsado análisis ambiental y de donde va ese campo del uso después.

Finalmente, Juan Yates del instituto de investigación de Scripps va a hablar de hacer único análisis de la neurona usando la espectrometría de masa.

El simposio ofrecerá una vista fantástica de donde va la espectrometría de masa, junto con una cierta perspectiva en cómo consiguió aquí.

Haber de imagen: Shutterstock/Guschnkova

La espectrometría de masa es una herramienta analítica útil esa masa de las dimensiones a las índices de carga de moléculas. ¿Qué nueva tecnología y técnicas han perfeccionado el proceso en un cierto plazo?

Puedo apuntar a tres diversas áreas donde la instrumentación y la metodología de la espectrometría de masa han cambiado en un cierto plazo.

El primer es métodos de la ionización. Históricamente, podríamos ionizar las cosas que usted podría poner en la fase de gas pegándolas con los electrones (ionización del electrón). Hoy, podemos ionizar fácilmente las proteínas y peptize las moléculas biológicas muy grandes, incluso DNA. Eso ha sido impulsada por avances en métodos de la ionización.

El segundo implica nuevas maneras de poner analizadores en masa juntos. En mi carrera, he trabajado sobre todo con la espectrometría de masa en tándem, algo que no teníamos cuando era estudiante de tercer ciclo. Desde entonces, la espectrometría de masa de alta resolución con nuevas clases de analizadores ha llegado a ser increíblemente importante.

Finalmente, hay la realización que la espectrometría de masa presenta cantidades enormes de datos. La automatización de la espectrometría de masa ha sentido bien cada vez más importante, y le para necesitar hoy una impulsión dura al lado de su espectrómetro de masas que lleva a cabo Terabyte de datos para tomar incluso una semana o el valor de dos de datos.

La espectrometría de masa se utiliza para los usos diversos, incluyendo la datación al carbono, la prueba de la droga, y la identificación de la proteína. ¿Qué hace la espectrometría de masa únicamente potente para la investigación científica?

Es interesante pensar en porqué el espectrómetro de masas ha crecido tan dramáticamente en tan muchas áreas. Cuando era estudiante de postgrado, la espectroscopia óptica era el método analítico instrumental dominante, pero ése cambiado.

En un espectrómetro óptico, usted pasa una muestra en la cubeta, la luz del pase u otras clases de radiación electromágnetica a través de ella, y después arregla la luz. Sin embargo, en un espectrómetro de masas, usted ioniza las moléculas, y le clase fuera las moléculas - real clasificación las cosas que usted está midiendo.

La espectrometría de masa está únicamente entre la técnica espectroscópica puesto que no sólo le da un espectro, él es también una técnica de separación donde las moléculas ionizadas ellos mismos son separadas físicamente por la masa-a-carga.

Esto hace la espectrometría de masa únicamente potente para resolver problemas complicados, que es una de las razones subyacentes por las que tiene convertido de las metodologías dominantes de la caloría del analyti del siglo XXI.

Haber de imagen: Shutterstock/BillionPhotos

¿Cuál está en el almacén para usted y su investigación?

Mi esposa piensa que debo haberme retirado hace varios años, pero me estoy divirtiendo demasiado el hacer de la investigación. Mi propia investigación está en gran parte en áreas biomédicas hoy, específicamente el metabolomics - pequeñas moléculas en organismos vivos. La mayor parte de nuestro trabajo humano-se basa, observando enfermedades.

Hemos creado un centro metabolomic grande aquí en la universidad de la Florida, y dirijo el consorcio de Metabolomics del NIH para el país entero. También todavía amo el estar en la sala de clase. Estoy enseñando los estudiantes de primer año a este semestre y estoy intentando conseguirlos tan emocionados sobre química como éramos cuando éramos más jovenes.

Con el paso cada vez mayor del adelanto tecnológico en esta década, las técnicas de laboratorio científicas se están desarrollando constante. ¿Qué usted preve para el futuro de la tecnología del laboratorio?

Una cosa que quisiera ver es una técnica de la ionización que maneja las clases de moléculas biológicas trabajamos con cada día, pero que también los trabajos e ionización electrónica. Esto significaría que todo está ionizada universal - no importa cuál es la molécula, ellos que todo consigue ionizado igualmente. Ninguna técnica de la ionización para las moléculas grandes hace eso.

En segundo lugar, quisiera que una técnica de separación cromatográfica para grande y las moléculas involatile reemplazara la cromatografía líquida, una que trabaja así como la resolución fenomenal capilar de la cromatografía, del ofrecimiento de gas y muy fácil de aplicarse. La CLAR y UHPLC son en ninguna parte cerca tan potentes como la separación capillatry clásica de la CROMATOGRAFÍA GASEOSA.

Éstos son dos avances determinados que amaría ver en espectrometría de masa durante la década o los dos siguientes.

Analytic Mass Spectrometry

Espectrometría de masa analítica de AZoNetwork en Vimeo.

El grupo de investigación de Yost conducto la investigación con impacto en análisis clínico, farmacológico, biotecnológico, ambiental y forense. ¿Cómo esta extensión multidisciplinaria afecta sus preguntas de la investigación?

Uno de mis colegas dijo una vez que mi grupo era tan diverso en lo que hicimos que no era realmente un grupo de investigación. Pero otro colega señaló que nuestro grupo es único en que construimos los nuevos instrumentos, y los aplicamos para resolver problemas únicos a través de todas las disciplinas.

Que la sinergia entre el revelado de la instrumentación, los fundamentales, y los usos es increíblemente importante en impulsar ciencia adelante, y ella ha estado ciertamente la aproximación que hemos admitido mi laboratorio durante las cuatro décadas pasadas.

¿Como el director del centro suroriental para Metabolomics integrado (NIH), qué papel este centro desempeña en ascender la investigación innovadora?

Cuando juntamos el centro hace aproximadamente diez años, reflejó la realización en el NIH que, a pesar de toda su inversión grande en la genómica (que estudia la DNA que define lo que usted heredó de sus padres) y el proteomics (las proteínas que es codificado directamente por los genes), él todavía ofreció un retrato incompleto de la salud biológica y humana.

Realicé que era hora de volver a donde comenzamos en espectrometría de masa, observando las pequeñas moléculas - metabolomics.

NIH ha invertido muchos recursos durante la última década en impulsar metabolomics adelante. La parte de ésa está en metabolomics apuntado, donde usted está que busca y de cuantificación de marcadores específicos. Por ejemplo, cuando usted ve que su médico y ellos ordenan una inclinación lateral de pruebas determinar qué está continuando o apenas verificar una línea de fondo, éste es análisis apuntado.

El metabolomics de Untargeted busca las composiciones que cambian en un cierto plazo en una persona, investigando cambia en gente con o sin una enfermedad o después de tratar una enfermedad. Esta clase de metabolomics global untargeted está impulsando el descubrimiento de nuevos biomarkers.

¿Como profesor de la patología, inmunología, y remedio del laboratorio en la universidad de la Florida, cómo usted ve su investigación traducir a su enseñanza?

Hablé ya de la anchura del espacio del uso que era importante en química analítica, y puesto que la espectrometría de masa se ha convertido en una herramienta tan importante en biomedecina, tiene la sensatez para que tenga una cita en la universidad del remedio.

Incluso hoy, cuando estoy enseñando los estudiantes de primer año a química introductoria, pasamos mucho tiempo hablar de la química que es la base de salud humana y de enfermedad. Esto afecta mi investigación, y porque la mayor parte de mis estudiantes de tercer ciclo están interesados en los usos biomédicos de la espectrometría de masa, afecta mis ideas de enseñanza también.

Tiene sido diversión que tiene un pie en la puerta de la ciencia básica y del departamento de química y un pie en la puerta del remedio.

¿Qué influencia Pittcon tiene en la publicidad y el impacto de su investigación?

Mi primera conferencia de Pittsburgh estaba en 1976, y he asistido a casi cada año desde entonces.

Pittcon es una conferencia importante esa los focos en la anchura de la química analítica. Es una oportunidad fantástica ver los simposios de los líderes mundiales en el campo para hablar de donde va la ciencia, y para ver los instrumentos y las herramientas que nosotros todo el uso de hacer eso.

He ordenado un simposio con Pittcon casi cada año por los 30 años pasados porque es una oportunidad tan fantástica conseguir químicos y a científicos analíticos de la medición juntos de todo el mundo hablar de donde nuestras disciplinas recubren y se están convirtiendo.

Usted tiene que admirar el cuadro de la gente en Pittsburgh que ha puesto tanto en la fabricación de esta conferencia posible y mantenerla activa cada año, incluyendo este año, donde se está esperando virtualmente.

¿Por qué usted cree Pittcon es importante en las industrias de la ciencia y de la tecnología?

Durante el año pasado, hemos movido casi todo encima a ser virtuales, y las reuniones cara a cara deben ser pequeñas si las tenemos en absoluto.

Pienso que aunque seamos todo el sufrimiento de la quemadura del zoom, la comunicación de la ciencia junta, incluso virtualmente, sigue siendo increíblemente importante. Está ciertamente importante para mis estudiantes de tercer ciclo y otras en mi grupo que están temprano en sus carreras.

Todo el mundo está observando adelante a ser trasero personalmente junto debido al valor notable de la acción recíproca fuera de línea e informal que tenemos en las conferencias cara a cara. Es duro reproducir esto en una fijación virtual.

A largo plazo, pienso que reuniendo a millares de gente hablar de sus disciplinas y compartir su trabajo continuarán ser apenas tan importantes como ha estado nunca. Pittcon es un ejemplo maravilloso de eso.

Sobre Richard Yost

La investigación en nuestro grupo centra alrededor tres aspectos de la espectrometría de masa analítica y de las técnicas relacionadas: instrumentación, fundamentales, y usos. El revelado de la instrumentación incluye proyectos en movilidad en tándem de la espectrometría de masa (MS/MS) y del ión, incluyendo el revelado del primer sistema del microsondeo electrónico MS/MS del laser capaz a los niveles de trazo de la imagen de drogas y a las biomoléculas en especímenes del tejido. Los estudios fundamentales en nuestro grupo emplean el experimento y el modelado/simulación de la computador para explorar las entregas tales como acciones recíprocas del movimiento y de la ión-molécula del ión en movilidad del ión del alto-campo. Los usos de las técnicas desarrolladas en nuestro grupo incluyen una amplia gama de estudios en análisis clínico, farmacológico, biotecnológico, ambiental, y forense.

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