Productie en evaluatie van elektrogesponnen TEOS-gebaseerde nanovezelmembranen als SALDI-substraten voor fecale metabolomics via LA-REIMS
Binnen een klinische en biomedische context zijn snelle en robuuste analysemethoden voor untargeted metabolomics essentieel. Laser-assisted rapid evaporative ionisation massaspectrometrie (LA-REIMS) maakt directe analyse van biofluïda mogelijk, maar de analytische prestaties worden bepaald door de intrinsieke matrixeigenschappen van het staal. Elektrogesponnen nanovezelmembranen kunnen via surface-assisted laser desorption/ionisation (SALDI) de desorptie en ionisatie verbeteren en zo de analyses versterken. Het potentieel van silicagebaseerde nanovezelmembranen als SALDI-substraten binnen LA-REIMS-gebaseerde metabolomics is echter nog onvoldoende geëvalueerd.
In deze studie wordt onderzocht in welke mate elektrogesponnen tetraethylorthosilicaat (TEOS)-gebaseerde nanovezelmembranen de prestaties van LA-REIMS-analyses voor fecale metabolomics beïnvloeden.
De productie van TEOS-membranen omvat het elektrospinnen van een sol-geloplossing, gevolgd door een thermische behandeling om een superhydrofiel membraan te verkrijgen. De morfologie en hydrofiliciteit worden gekarakteriseerd met scanning-elektronenmicroscopie, watercontacthoekmetingen en infraroodspectrometrie. De analytische prestaties worden geëvalueerd via LA-REIMS-analyse van fecale stalen en vergeleken met rechtstreekse analyse van feces en met geoptimaliseerde MetaSAMP-membranen. Data-analyse omvat principal component analysis, evaluatie van reproduceerbaarheid en vergelijking van metabolomische dekking.
LA-REIMS-analyses tonen aan dat met fecale stalen geïmpregneerde TEOS-membranen een metabolomische vingerafdruk genereren die vergelijkbaar is met die van feces as-such, met detectie van een groter aantal features. Tegelijkertijd worden, vergeleken met zowel MetaSAMP-membranen als feces as-such, beperkingen vastgesteld in reproduceerbaarheid en signaalintensiteit, met lagere signaalintensiteiten en meer variabele features (p < 0,01).
Na optimalisatie van de membraandikte en het staalvolume worden TEOS-membranen verkregen die significant hogere signaalintensiteiten opleveren dan feces as-such (p < 0,01; g > 1), met een hoger aantal gedetecteerde features (p < 0,01) en een aanvaardbare reproduceerbaarheid (> 75 % van de features met een variatiecoëfficiënt ≤ 30 %).
De resultaten tonen aan dat elektrogesponnen TEOS-gebaseerde nanovezelmembranen doeltreffend zijn als SALDI-substraat binnen LA-REIMS-gebaseerde metabolomics. Toekomstige studies kunnen zich richten op het optimaliseren van de membraanproductie, functionalisatiestappen en het verder afstemmen van de LA-REIMS-methode.
Meer lezen