New mass spectrometric methods for trace gas analysis of human breath.

Název:

Název v češtině:

Nové metody hmotnostní spektrometrie pro stopovou analýzu látek v lidském dechu.

Typ:

Disertační práce

Autor:

Mgr. Regina Brůhová Michalčíková

Školitel:

prof. RNDr. Dr. Patrik Španěl, Ph.D.

Oponenti:

Mgr. Miroslav Polášek, Ph.D.

prof. RNDr. Milan Tichý, DrSc.

Konzultant:

prof. RNDr. Eva Tesařová, CSc.

Id práce:

128434

Fakulta:

Přírodovědecká fakulta (PřF)

Pracoviště:

Katedra fyzikální a makromol. chemie (31-260)

Program studia:

Fyzikální chemie (P1404)

Obor studia:

-

Přidělovaný titul:

Ph.D.

Datum obhajoby:

9. 12. 2019

Výsledek obhajoby:

Prospěl/a

Jazyk práce:

Angličtina

Klíčová slova:

kinetika reakcí iontů s molekulami, selected ion flow tube mass spectrometry

Klíčová slova v angličtině:

kinetics of ion molecule reactions, selected ion flow tube mass spectrometry

Abstrakt:

Abstrakt Tato disertační práce shrnuje výsledky experimentů, na kterých jsem pracovala během svého postgraduálního studia zaměřeného na nové metody hmotnostní spektrometrie pro stopovou analýzu látek v lidském dechu. Disertační práce je rozdělena na teoretickou a experimentální část. Úvodní kapitola shrnuje současný výzkum v oblasti analýzy dechu, přičemž popisuje metabolity běžně obsažené v dechu, benefity a podněty této metody pro terapeutické monitorování, klinickou diagnózu a též současné oblasti aplikace. Další kapitola teoretické části popisuje techniky vhodné pro tuto oblast výzkumu, se zvláštním důrazem na hmotnostně spektrometrické techniky (zejména pak hmotnostní spektrometrii v proudové trubici s vybranými ionty, SIFT-MS, metodu, jež umožňuje přesnou kvantifikaci stopových plynů a par ve vlhkém vzduchu/lidském dechu). Obě kapitoly jsou zpracovány formou rešerše. Navazující kapitoly se pak přímo týkají mého vlastního výzkumu a popisují provedené experimenty i dosažené výsledky. Experimentální část „Výsledky a diskuze“ je rozdělena do několika podkapitol, jež jsou koncipovány jako komentáře již publikovaných výsledků v impaktovaných časopisech. První podkapitola se detailně zabývá iontovou chemií (základ metody SIFT-MS), včetně stanovení poměrů větvení a rychlostních konstant reakcí reakčních iontů s vybranými karboxylovými kyselinami a možnými biomarkery zánětlivých onemocnění střev, IBD. Další sekce se pak věnují třístranným asociačním reakcím u reakcí, kde hraje duležitou roli přítomnost vodní páry ve vzorku (právě případ analýzy dechu) a optimalizací SIFT-MS kinetické knihovny pro přesnou kvantifikaci pomocí této metody. Poslední dvě sekce se již věnují aplikaci SIFT-MS pro analýzu dechu a popisují nejen výsledky získané v oblasti IBD, ale taktéž problémy, na které jsme během mého výzkumu narazili - zejména problematiku nečistot uvolňovaných z Nalophanových sáčků (off-line analýza), jež mohou významně ovlivnit analýzu dechu pomocí SIFT-MS, kde jsou stanovovány látky o velmi nízké koncentraci.

Abstract v angličtině:

Abstract This dissertation thesis summarizes results of experiments that have been carried out during my PhD studies related to the new mass spectrometric methods for trace gas analysis of human breath. The thesis is divided into the theoretical and experimental part. The chapter at the beginning of this dissertation summarizes the current research in the area of breath analysis. It is describing the common breath metabolites, benefits and challenges of the method for therapeutic monitoring and clinical diagnosis and current applications. The next chapter of the theoretical introduction describes the techniques suitable for this area of research, with a special emphasis on mass-spectrometric techniques (in particular the selected ion flow tube mass spectrometry, SIFT-MS, method that allows accurate quantification of trace gases and vapours in humid air/human breath). All these parts are elaborated via the scientific literature review. The following chapters are then directly related to my own research and describes the conducted experiment, including the results obtained. This experimental part “Results and Discussion” is divided to the individual subsections, which are conceived as the commentaries to the enclosed research papers published in peer reviewed journals. The first is the detailed step by step overview of the kinetics of ion molecule reactions (the basis of SIFT-MS) including the determination of rate constants and product branching ratios for several ion-molecule reactions of H3O+, NO+ and O2+• reagent ions with carboxylic acids and possible Inflammatory Bowel Disease, IBD, biomarkers. The latter subsections are focused on three-body association reactions related to experiments, where the samples are influenced by the presence of water vapour (case of breath analysis), and on optimization of SIFT-MS kinetic library for accurate quantifications by this method. The last two sections finally concern the application of SIFT-MS for the breath analysis and describe not only results gathered in the area of IBD, but also challenges, which are connected with the off- line analysis and utilisation of Nalophan sampling bags, that have been encountered during my research - mainly the problematic of impurities released from the Nalophan sampling bags (off line analysis), that could significantly involve the SIFT-MS breath analysis, where low-level substances are determined.

Dokumenty

Stáhnout	Dokument	Autor	Velikost
Stáhnout	Text práce	Mgr. Regina Brůhová Michalčíková	4.46 MB
Stáhnout	Příloha k práci	Mgr. Regina Brůhová Michalčíková	2.63 MB
Stáhnout	Abstrakt v českém jazyce	Mgr. Regina Brůhová Michalčíková	259 kB
Stáhnout	Abstrakt anglicky	Mgr. Regina Brůhová Michalčíková	261 kB
Stáhnout	Autoreferát / teze disertační práce	Mgr. Regina Brůhová Michalčíková	613 kB
Stáhnout	Posudek oponenta	Mgr. Miroslav Polášek, Ph.D.	205 kB
Stáhnout	Posudek oponenta	prof. RNDr. Milan Tichý, DrSc.	154 kB
Stáhnout	Záznam o průběhu obhajoby	doc. RNDr. Tomáš Obšil, Ph.D.	154 kB

Repozitář závěrečných prací

Veřejné aplikace

New mass spectrometric methods for trace gas analysis of human breath.