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人体泪液的无创采样与原位质谱分析

人体分泌的泪液不仅具有湿润眼球和产生免疫与防御作用,还含有大量与人体生理病理相关的信息。治疗药物与滥用药物的摄入也可能经由泪液分泌排出。此外,由于眼睛直接暴露于空气中,空气中的挥发物、气溶胶与可溶性颗粒也可能进入眼睛而转移至泪液中。因此,人体泪液的成分分析在疾病诊断、药物分析、毒品检测以及环境健康相关领域具有重要意义。在临床上,常用Schirmer试纸测试人体泪液分泌量,并根据泪液分泌量初步诊断干眼症。Schirmer试纸是一种含有刻度的无菌试纸,在泪液采集过程中具有安全无创和泪液分泌量测定快速准确的特点。然而,Schirmer试纸测试无法获得人体泪液成分组成的信息,亟需进一步与仪器分析方法联用。泪液成分的分析通常采用色谱质谱联用,一般需要较大体积的泪液样本和繁琐耗时的样品预处理如分离与富集等过程。由于泪液的采集具有严格的安全要求,且泪液分泌量小、盐度高、成分复杂、干扰大等特点,泪液组成的原位分析极具挑战性。


近日,暨南大学质谱仪器与大气环境研究所的胡斌副研究员(点击查看介绍)团队巧妙地将Schirmer试纸与纸喷雾质谱(PSMS)分析结合构建了Schirmer PSMS,成功地实现了微量泪液的安全无创采集与原位质谱分析。该方法泪液消耗低至一微升,在无需样品预处理的条件下,实现了泪液成分的直接质谱分析,快速获取分析的定性与定量信息。


该研究首先将Schirmer PSMS方法应用于干眼症的诊断及代谢标志物的筛查。通过Schirmer试纸上泪液湿润的长度初步判断干眼症,再采用Schirmer PSMS分析从而获得质谱特征信号图谱。通过质谱数据的主成分分析(PCA)可以很好地区分健康人群和干眼症患者人群,并采用偏最小二乘判别分析(PLS-DA)分别在正离子和负离子模式下筛查出45和23个潜在的干眼症代谢标记物。还采用Schirmer PSMS分析方法,测定了眼药如左氧氟沙星与苯扎氯铵在眼内给药后不同时间的动态变化,揭示了眼药动力学的规律,为眼药的分析研究提供了一种新的方法。该研究还考察了人体泪液中痕量毒品如可卡因与氯胺酮的测定,检测限达到皮克级,为基于泪液的法医刑侦领域提供了一种新的技术手段。此外,该工作还考察了环境中挥发性有机物刺激人体泪液的代谢变化,发现洋葱刺激产生的泪液比正常分泌的泪液含有更高浓度的葡萄糖和精氨酸;该研究还发现气溶胶和烟雾暴露人体后,即使眼睛感觉不到刺激性,在人眼泪液中也能观测到环境暴露标志物,如烟草烟雾痕量的尼古丁,并能进行准确的定量测定,为环境暴露与人眼健康的研究提供了新思路。


以上研究成果近期发表在Analytical Chemistry 上,文章的第一作者为暨南大学质谱仪器与大气环境研究所硕士研究生姚亚男,通讯作者为暨南大学质谱仪器与大气环境研究所胡斌副研究员。该研究受到国家自然科学基金、中央高校基本科研基金和暨南大学科研启动基金等项目的资助。


原文(扫描或长按二维码,识别后直达原文页面,或点此查看原文):

Schirmer Paper Noninvasive Microsampling for Direct Mass Spectrometry Analysis of Human Tears

Ya-Nan Yao, Dandan Di, Zi-Cheng Yuan, Lin Wu, Bin Hu*

Anal. Chem., 2020, 92, 6207−6212, DOI: 10.1021/acs.analchem.9b05078


导师介绍

胡斌

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