Разработка нового подхода к онлайн-определению маркеров рака лёгких в выдыхаемом воздухе с помощью масс-спектрометрии импульсного тлеющего разряда (заключительный)

Разработан подход к прямому анализу летучих органических соединений и выдыхаемого человеком воздуха на основе масс-спектрометрии с импульсным тлеющим разрядом. Интерфейс разрядной ячейки тлеющего разряда, обычно используемой для твердотельных проб, был модифицирован для анализа ЛОС в воздухе и выдохе. Всесторонне исследованы процессы ионизации, фрагментации и ассоциации ЛОС, относящихся к различным классам (алканы, спирты, кислоты и ароматические соединения, амины). Проводилась оптимизация параметров разрядной ячейки, включая выбор разрядного газа, материала вспомогательного катода, время задержки выталкивающего импульса, длительность импульса, давление и напряжение в разрядной ячейке. Наибольшая интенсивность ЛОС наблюдалась с медным полым катодом. Сравнивались чувствительности для Пеннинговской и электронной ионизации, интенсивности протонированных, депротонированных, молекулярных ионов и ассоциатов летучих органических соединений. Показано, что путем варьирования параметров разряда можно управлять процессами ионизации. При использовании медного полого катода был обнаружен эффективный процесс ассоциации с ионами металла (материал вспомогательного катода). Использование данного механизма позволяет сместить зарегистрированные ионы в область больших масс с меньшим количеством помех и шумов, связанных с рассеянными ионами. Наиболее эффективным оказалось использование механизма Пеннинговской ионизации летучих органических соединений. Достигнутые пределы обнаружения находятся ниже ppb для большинства ЛОС, что позволяет использовать метод масс-спектрометрии тлеющего разряда для определения соединений в выдохе. Разработанный подход апробирован на 25 добровольцах, здоровых и больных раком легких. Были определены концентрации ЛОС – маркеров рака легкого – в выдохе и проведена хемометрическая обработка результатов. Метод имеет достаточно высокие чувствительность - 83%, специфичность - 100% и точность - 92%. Это делает разработанную технологию перспективной для использования в медицинских учреждениях для ранней диагностики заболеваний и может снизить нагрузку на здравоохранение за счет своевременного лечения рака легкого.