Ερευνητές στο Πανεπιστήμιο Περντού των Ηνωμένων Πολιτειών ανέπτυξαν μια νέα αναλυτική τεχνική, την απεικόνιση εξαγωγής μέσω επαφής επιφάνειας (STEi), η οποία υπόσχεται να απλοποιήσει σημαντικά τις εργαστηριακές αναλύσεις. Η μέθοδος αυτή καταργεί τον τεμαχισμό, την άλεση και τη χημική προετοιμασία των δειγμάτων, επιτρέποντας την απευθείας εξέταση ακανόνιστων επιφανειών – όπως τμήματα ιστών ή τροφίμων – με φασματομετρία μάζας. Η διαδικασία διατηρεί ανέπαφο το δείγμα και παρέχει ακριβείς χωρικές πληροφορίες για τη συγκέντρωση χημικών ουσιών, πρωτεϊνών και ρύπων σε λίγα μόλις δευτερόλεπτα.
- Η τεχνική STEi επιτρέπει την ανάλυση ανώμαλων επιφανειών χωρίς την ανάγκη τεμαχισμού ή καταστροφής του δείγματος.
- Η διαδικασία δειγματοληψίας διαρκεί μόλις 5 έως 15 δευτερόλεπτα ανά σημείο επαφής.
- Οι ερευνητές έχουν ήδη ανακτήσει περίπου 2.000 διαφορετικές πρωτεΐνες από μυϊκό ιστό βοοειδών.
Απευθείας σάρωση ανώμαλων επιφανειών χωρίς προετοιμασία
Η παραδοσιακή υγρή χρωματογραφία και φασματομετρία μάζας (LC-MS/MS) αποτελεί θεμελιώδες εργαλείο της αναλυτικής χημείας για την ταυτοποίηση βιομορίων, ωστόσο η προετοιμασία των δειγμάτων απορροφά σημαντικό μέρος του χρόνου και του προϋπολογισμού ενός εργαστηρίου. Σύμφωνα με την ερευνητική ομάδα, υπό την Κριστίνα Φερέιρα και τον Ράιαν Χίλγκερ, η συμβατική διαδικασία περιλαμβάνει ανάμειξη, φυγοκέντρηση και ξήρανση, στάδια που καταστρέφουν το υλικό και εξαλείφουν τις χωρικές πληροφορίες για τη θέση των χημικών ενώσεων.
Η νέα τεχνική επιτρέπει στον χειριστή να τοποθετήσει ένα ανέπαφο δείγμα στη συσκευή και να δημιουργήσει έναν χημικό χάρτη χωρίς να χρειαστεί να το κόψει ή να το αλέσει.
Η συσκευή χρησιμοποιεί ενσωματωμένη κάμερα και λογισμικό που χαρτογραφούν την επιφάνεια του δείγματος. Στη συνέχεια, μια λεπτή ακίδα με αισθητήρα πίεσης ακουμπά τα καθορισμένα σημεία, δημιουργώντας μια υγρή γέφυρα με διαλύτη (όπως νερό ή ακετονιτρίλιο) για την εκχύλιση των ουσιών σε διάστημα 5 έως 15 δευτερολέπτων.
Ταχύτερα αποτελέσματα και διατήρηση του δείγματος
Η σημασία της καινοτομίας έγκειται στην εξοικονόμηση χρόνου και στη διατήρηση των δειγμάτων. Η αυτοματοποιημένη διαδικασία επιτρέπει ακόμη και σε λιγότερο εξειδικευμένο προσωπικό να διεξάγει αναλύσεις υψηλής ακρίβειας, καθώς ο αισθητήρας εξασφαλίζει σταθερή επαφή ανεξάρτητα από το σχήμα της επιφάνειας.
Για έναν επιστήμονα ασφάλειας τροφίμων, η διαδικασία εξέτασης μετατρέπεται από μια καταστροφική δοκιμασία μισής ημέρας σε μια αυτοματοποιημένη σάρωση λίγων λεπτών.
Επιπλέον, επειδή το δείγμα παραμένει ουσιαστικά ανέπαφο, οι ερευνητές μπορούν να το αναλύουν επανειλημμένα σε διαφορετικές χρονικές στιγμές. Τα δεδομένα μετατρέπονται σε χάρτες θερμότητας, αποκαλύπτοντας την ακριβή τοπογραφική συγκέντρωση μεταβολιτών, λιπιδίων ή τοξικών ουσιών.
Προοπτικές στην ασφάλεια τροφίμων και τη φαρμακολογία
Οι εφαρμογές της τεχνολογίας STEi εκτείνονται από τον έλεγχο τροφίμων έως την προκλινική τοξικολογία. Στον τομέα της διατροφής, η μέθοδος μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την ανίχνευση ρύπων σε συσκευασίες, τη διακρίβωση της ποιότητας και την παρακολούθηση της αλλοίωσης νωπών προϊόντων, όπως ψάρια, γαλακτοκομικά και κρέατα, μέσω διαδοχικών αναλύσεων.
Στην τοξικολογία και τη φαρμακευτική έρευνα, η συνδυασμένη χρήση της STEi με εργαλεία φασματομετρίας μάζας επιτρέπει τη χαρτογράφηση της κατανομής φαρμάκων σε ιστούς ήπατος, νεφρών, εγκεφάλου και εντέρου από ζωικά μοντέλα. Η ερευνητική ομάδα, η οποία έχει υποβάλει αίτηση για δίπλωμα ευρεσιτεχνίας μέσω του γραφείου Purdue Innovates, αναζητά πλέον συνεργάτες για τη δοκιμή της τεχνολογίας σε ευρύτερη κλίμακα.
Πιστεύετε ότι η απλοποίηση των εργαστηριακών αναλύσεων μπορεί να επιταχύνει την εμπορική διάθεση ασφαλέστερων τροφίμων και φαρμάκων; Μοιραστείτε την άποψή σας στα σχόλια.
