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一探 | Orbitrap助力環(huán)境研究實(shí)現(xiàn)突破

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                                                                                                            李宇翔 吳珊湖

Orbitrap

助力環(huán)境研究實(shí)現(xiàn)突破

Orbitrap 技術(shù)發(fā)展至今，憑借其卓yue的分辨率、靈敏度、多項(xiàng)創(chuàng)新技術(shù)等“硬實(shí)力”，圈“粉”無數(shù)，平均每小時(shí)就有一篇文章問世，也逐漸成為就科學(xué)家實(shí)現(xiàn)世界科研突破的有力伙伴。

今天我們就環(huán)境領(lǐng)域期刊ES&T近2年發(fā)表的研究，一探 Orbitrap 技術(shù)是如何助力實(shí)現(xiàn)突破的：

1

# 創(chuàng)新方法

助力重新認(rèn)識人與環(huán)境污染的潛在lian系 

人體皮膚的脂質(zhì)可以和氧化劑、臭氧和羥基自由基發(fā)生反應(yīng)，反應(yīng)產(chǎn)生的次生產(chǎn)物排放對室內(nèi)環(huán)境的影響越來越重要。研究者們創(chuàng)新性地使用Orbitrap高分辨率質(zhì)譜儀結(jié)合商業(yè)化的二次電噴霧電離（SESI）源的方法，評估了通過臭氧與手部皮膚脂質(zhì)的異質(zhì)反應(yīng)形成的次生化產(chǎn)物。在不到40分鐘的實(shí)時(shí)測量時(shí)間內(nèi)，檢測到600多個(gè)化合物離子，其中53個(gè)化合物離子在有臭氧存在時(shí)信號強(qiáng)度顯著升高。

研究者shou次發(fā)現(xiàn)，這些次生產(chǎn)物可能會通過人體皮膚釋放的親核氨（NH3）產(chǎn)生進(jìn)一步裂解。同時(shí)該研究展示的進(jìn)一步結(jié)果表明，人類本體是大量化合物的重要來源，這些化合物可顯著影響室內(nèi)環(huán)境中的空氣質(zhì)量。

（點(diǎn)擊查看大圖）

2

# 技術(shù)

助力突破氣溶膠研究分析手段瓶頸

當(dāng)前，用于在線分析氣溶膠成分的質(zhì)譜技術(shù)受到電離干擾和質(zhì)量分辨率限制，無法準(zhǔn)確的進(jìn)行分子表征。研究者結(jié)合了萃取電噴霧電離（EESI）的軟電離能力和Orbitrap質(zhì)譜的的超高質(zhì)量分辨率優(yōu)勢，對氣溶膠進(jìn)行了實(shí)時(shí)近分子表征。

 EESI-Orbitrap對實(shí)驗(yàn)室產(chǎn)生的二次氣溶膠和周圍顆粒物的過濾提取物進(jìn)行了進(jìn)一步評估，分辨率高達(dá)140000（m/z200）可以實(shí)現(xiàn)對氣溶膠分子的元素組成的準(zhǔn)確鑒定和與鄰近干擾成分的分離（這在分辨率只有20000的儀器上是無法分離的），同時(shí)獲取二級高分辨質(zhì)譜圖的功能可以對化合物結(jié)構(gòu)解析提供有效幫助。該研究所展示的新分析方法將更有信心的幫助我們增進(jìn)對大氣氣溶膠形成和演化的認(rèn)識。

3

# 獨(dú)樹一幟

奠基環(huán)境暴露與特定人群健康關(guān)系新發(fā)現(xiàn)

職業(yè)工人通常會更多地接觸高濃度的全氟化合物（PFAS），這使他們相較于一般人群面臨更大的健康風(fēng)險(xiǎn)。為評估健康風(fēng)險(xiǎn)，啟動了通過基于orbitrap質(zhì)譜的代謝組學(xué)分析方法詳細(xì)探究了相關(guān)職業(yè)接觸PFAS的潛在健康問題，研究對象為40名來自中國某工廠的職業(yè)工人，和52名一般人群作為對照組。

通過分析兩組血漿中的PFAS水平的差異，發(fā)現(xiàn)十三種檢測到的PFASs有六種PFAS同系物（Σ6PFAS）含量水平在職業(yè)工人和普通人群中差異巨大，同時(shí)偏小二乘法差異性分析模型表明二組的代謝物檢測結(jié)果存在明顯差異。終鑒定出14種潛在的生物標(biāo)志物，發(fā)現(xiàn)它們與氧化應(yīng)激，脂肪酸β-氧化紊亂和腎臟損傷有關(guān)。該研究結(jié)果表明職業(yè)性接觸PFAS人群的健康風(fēng)險(xiǎn)不容忽視。

4

# 獨(dú)出心裁

非靶向環(huán)境暴露組學(xué)研究迎突破

在制藥和化妝品行業(yè)中，對羥基苯甲酸酯被廣泛用作常用防腐劑。目前已有研究發(fā)現(xiàn)，對羥基苯甲酸酯的環(huán)境暴露，與人的代謝改變和代謝疾?。ɡ纾┑娘L(fēng)險(xiǎn)增加密切相關(guān)。但是，對羥基苯甲酸酯接觸相關(guān)的代謝途徑卻鮮有報(bào)道。中國研究團(tuán)隊(duì)，在88名孕婦的尿液樣品中測定了三種對羥基苯甲酸酯，并按測定的尿液濃度進(jìn)行分組，使用UHPLC和Orbitrap高分辨率質(zhì)譜聯(lián)用平臺對88個(gè)尿液樣本進(jìn)行代謝譜分析。

通過對來自不同對羥基苯甲酸酯暴露組的尿液樣品的特征篩選差異代謝物。鑒定出的代謝產(chǎn)物包括嘌呤，?；鈮A等，這表明對羥基苯甲酸酯會干擾諸如嘌呤代謝、脂肪酸β-氧化等代謝途徑。該團(tuán)隊(duì)shou次完成了針對對羥基苯甲酸酯暴露孕婦基于MS的非靶向代謝組學(xué)研究工作，這一發(fā)現(xiàn)不僅揭示了對羥基苯甲酸酯環(huán)境暴露的潛在健康風(fēng)險(xiǎn)，也為理解對羥基苯甲酸酯暴露與某些代謝性疾病間的聯(lián)系奠定了良好的研究基礎(chǔ)。

# Orbitrap #

作為環(huán)境研究*的手段，Orbitrap技術(shù)憑借高分辨能力和高質(zhì)量精度以及穩(wěn)定性好等優(yōu)勢，助力您實(shí)現(xiàn)多維度科研突破。

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參考文獻(xiàn)：

1. Environ. Sci. Technol. 2020 Nov 3;54(21):13478-13487. 

2. Environ. Sci. Technol. 2020 Apr 7;54(7):3871-3880. 

3. Environ. Sci. Technol. 2019 Aug 20;53(16):9800-9809. 

4. Environ. Sci. Technol. 2020 Mar 17;54(6):3447-3454.