Determinación de vapores en tiempo real mediante ionización secundaria por electrospray (sesi) acoplada a espectrometría de masasestudios mecanísticos y aplicaciones bioquímicas

Resumen

1. introducción o motivación de la tesis En esta Tesis Doctoral se ha aplicado la técnica de ionización secundaria por electrospray (SESI) acoplada a espectroscopia de masas de alta resolución (HRMS) en el campo de la bioquímica, más concretamente en aspectos relacionados con la microbiología y la medicina. SESI es una novedosa técnica de ionización suave de compuestos orgánicos volátiles (COVs). En comparación con cromatografía de gases, SESI es más rápida y permite analizar la muestra en tiempo real y sin tratamientos previos como, por ejemplo, pre-concentración. En comparación con SIFT-MS o PTR-MS, SESI es más sensible, ionizando una mayor cantidad de compuestos volátiles, principalmente polares. Además, SESI puede ser utilizado juntamente con espectrómetros de masa comerciales de alta resolución. SESI-HRMS permite ionizar compuestos volátiles, determinar su formula molecular e identificarlos por MS/MS. SESI tiene un gran potencial en el campo de la bioquímica ya que podría identificar cultivos bacterianos, monitorizar procesos industriales biotecnológicos y encontrar biomarcadores en el aliento útiles para diagnosticar el estado de salud de una persona. 2.contenido de la investigación En esta Tesis Doctoral se ha investigado sobre cuál es el principal mecanismo de ionización en SESI, con el objetivo de entender mejor el proceso por el cual los compuestos volátiles se ionizan al interaccionar con una pluma de electrospray. A continuación, se ha aplicado SESI-HRMS en el estudio del metabolismo de la levadura durante la fermentación de la glucosa en las fases de crecimiento exponencial y estacionario. Los experimentos se realizaron con glucosa marcada y con cepas naturales y mutantes, obteniendo información en tiempo real sobre las rutas metabólicas de cada cepa. Por último, se estudió el ciclo metabólico de los ácidos tricarboxílicos a través del aliento humano. Los resultados obtenidos demostraron la capacidad de SESI-HRMS para medir indirectamente a través del aliento metabolitos presentes en el torrente sanguíneo y en un futuro, la posibilidad de usarse en análisis y diagnóstico clínico. 3.conclusión El mecanismo de ionización principal en SESI transcurre mediante la ionización química de los gases por iones en fase vapor provenientes del electrospray. SESI-HRMS es una técnica analítica sensible y selectiva, adecuada para medir en tiempo real metabolitos volátiles producidos por S. cerevisiae durante su fase de crecimiento. Los resultados obtenidos permiten distinguir las distintas cepas de este microorganismo. Además, los perfiles en tiempo real de metabolitos volátiles aportan información clave para entender la cinética y rutas metabólicas. Esta técnica podría aplicarse a otros microorganismos tanto en el campo de la investigación como en la optimización de procesos biológicos en la industria. Finalmente, los resultados obtenidos por SESI-HRMS en el análisis del aliento permitirían investigar el metabolismo del ciclo de los ácidos tricarboxílicos de forma no invasiva y en tiempo real. 4. bibliografía Tejero Rioseras A., Gaugg M., Martinez-Lozano Sinues, P. Secondary electrospray ionization proceeds via gas-phase chemical ionization. Analytical Methods, 2017, 9: 5052-5057 Tejero Rioseras A.; García Gómez D.; Ebert B. E.; Blank L. M.; Ibáñez A. J.; Martínez-Lozano, P. Comprehensive Real-Time Analysis of the Yeast Volatilome. Scientific Reports, 2017, 7: 14236 Tejero Rioseras A.; Dev Singh K.; Nowak N.; Gaugg M. T.; Bruderer T.; Zenobi R.; Sinues, P. M. L. Real-time Monitoring of Tricaroboxylic Acid Metabolites in Exhaled Breath Analytical Chemistry, 2018, 90: 6453-6460