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Desorción/ionización láser asistida por matriz

Espectrómetro de masas MALDI TOF

En espectrometría de masas , la desorción/ionización láser asistida por matriz ( MALDI ) es una técnica de ionización que utiliza una matriz de absorción de energía láser para crear iones a partir de moléculas grandes con una fragmentación mínima. [1] Se ha aplicado al análisis de biomoléculas ( biopolímeros como ADN , proteínas , péptidos y carbohidratos ) y diversas moléculas orgánicas (como polímeros , dendrímeros y otras macromoléculas ), que tienden a ser frágiles y fragmentarse cuando son ionizadas por más Métodos de ionización convencionales. Tiene un carácter similar a la ionización por electropulverización (ESI) en que ambas técnicas son formas relativamente suaves (baja fragmentación) de obtener iones de moléculas grandes en la fase gaseosa, aunque MALDI normalmente produce muchos menos iones multicargados.

La metodología MALDI es un proceso de tres pasos. Primero, la muestra se mezcla con un material de matriz adecuado y se aplica a una placa de metal. En segundo lugar, un láser pulsado irradia la muestra, provocando la ablación y desorción de la muestra y el material de la matriz. Finalmente, las moléculas del analito se ionizan protonándolas o desprotonándolas en la columna caliente de gases extirpados, y luego pueden acelerarse en cualquier espectrómetro de masas que se utilice para analizarlas. [2]

Historia

El término ionización por desorción láser asistida por matriz (MALDI) fue acuñado en 1985 por Franz Hillenkamp , ​​Michael Karas y sus colegas. [3] Estos investigadores descubrieron que el aminoácido alanina podría ionizarse más fácilmente si se mezclaba con el aminoácido triptófano y se irradiaba con un láser pulsado de 266 nm. El triptófano absorbía la energía del láser y ayudaba a ionizar la alanina que no se absorbía. Péptidos hasta el péptido melitina de 2843 Da podrían ionizarse cuando se mezclan con este tipo de "matriz". [4] El gran avance para la ionización por desorción láser de moléculas grandes se produjo en 1987 cuando Koichi Tanaka de Shimadzu Corporation y sus compañeros de trabajo utilizaron lo que llamaron el "método de matriz líquida y metal ultrafino" que combinaba partículas de cobalto de 30 nm en glicerol con una matriz líquida de 337 nm. Láser de nitrógeno nm para ionización. [5] Utilizando esta combinación de láser y matriz, Tanaka pudo ionizar biomoléculas tan grandes como la proteína carboxipeptidasa-A de 34.472 Da. Tanaka recibió una cuarta parte del Premio Nobel de Química de 2002 por demostrar que, con la combinación adecuada de longitud de onda láser y matriz, se puede ionizar una proteína. [6] Karas y Hillenkamp posteriormente pudieron ionizar la proteína albúmina de 67 kDa utilizando una matriz de ácido nicotínico y un láser de 266 nm. [7] Se realizaron mejoras adicionales mediante el uso de un láser de 355 nm y los derivados del ácido cinámico , ácido ferúlico , ácido cafeico y ácido sinapínico como matriz. [8] La disponibilidad de láseres de nitrógeno pequeños y relativamente económicos que funcionan a una longitud de onda de 337 nm y los primeros instrumentos comerciales introducidos a principios de la década de 1990 acercaron MALDI a un número cada vez mayor de investigadores. [9] Hoy en día, se utilizan principalmente matrices orgánicas para la espectrometría de masas MALDI.

Matriz

La matriz está formada por moléculas cristalizadas , de las cuales las tres más utilizadas son el ácido sinapínico , el ácido α-ciano-4-hidroxicinámico (α-CHCA, alfa-ciano o matriz alfa) y el ácido 2,5-dihidroxibenzoico (DHB). [15] Se prepara una solución de una de estas moléculas, a menudo en una mezcla de agua altamente purificada y un disolvente orgánico como acetonitrilo (ACN) o etanol. Generalmente se agrega una fuente de contraiones, como el ácido trifluoroacético (TFA), para generar los iones [M+H]. Un buen ejemplo de una solución matriz sería 20 mg/ml de ácido sinapínico en ACN:agua:TFA (50:50:0,1).

Notación para sustituciones de ácido cinámico.

La identificación de compuestos de matriz adecuados se determina hasta cierto punto mediante prueba y error, pero se basa en algunas consideraciones de diseño molecular específicas. Tienen un peso molecular bastante bajo (para permitir una fácil vaporización), pero son lo suficientemente grandes (con una presión de vapor lo suficientemente baja) como para no evaporarse durante la preparación de la muestra o mientras permanecen en el espectrómetro de masas. A menudo son ácidos, por lo que actúan como fuente de protones para fomentar la ionización del analito. También se han informado matrices básicas. [16] Tienen una fuerte absorción óptica en el rango UV o IR, [17] de modo que absorben rápida y eficientemente la irradiación láser. Esta eficiencia se asocia comúnmente con estructuras químicas que incorporan varios dobles enlaces conjugados , como se ve en la estructura del ácido cinámico . Están funcionalizados con grupos polares, lo que permite su uso en soluciones acuosas. Generalmente contienen un cromóforo .

La solución de matriz se mezcla con el analito (por ejemplo, muestra de proteína ). Una mezcla de agua y disolvente orgánico permite que tanto las moléculas hidrófobas como las solubles en agua ( hidrófilas ) se disuelvan en la solución. Esta solución se aplica sobre una placa MALDI (generalmente una placa de metal diseñada para este propósito). Los disolventes se vaporizan, dejando sólo la matriz recristalizada, pero ahora con las moléculas del analito incrustadas en cristales MALDI. Se dice que la matriz y el analito están cocristalizados. La cocristalización es una cuestión clave a la hora de seleccionar una matriz adecuada para obtener un espectro de masas de buena calidad del analito de interés.

En el análisis de sistemas biológicos, las sales inorgánicas, que también forman parte de los extractos de proteínas, interfieren en el proceso de ionización. Las sales se pueden eliminar mediante extracción en fase sólida o lavando las manchas MALDI de gotitas secas con agua fría. [18] Ambos métodos también pueden eliminar otras sustancias de la muestra. La mezcla matriz-proteína no es homogénea porque la diferencia de polaridad conduce a una separación de las dos sustancias durante la cocristalización. El diámetro del punto del objetivo es mucho mayor que el del láser, lo que hace necesario realizar muchos disparos de láser en diferentes lugares del objetivo para obtener el promedio estadístico de la concentración de sustancia dentro del punto del objetivo.

La naftaleno y compuestos similares a la naftaleno también se pueden utilizar como matriz para ionizar una muestra.

La matriz se puede utilizar para afinar el instrumento para ionizar la muestra de diferentes maneras. Como se mencionó anteriormente, las reacciones de tipo ácido-base a menudo se utilizan para ionizar la muestra; sin embargo, las moléculas con sistemas pi conjugados , como los compuestos similares a la naftaleno, también pueden servir como aceptor de electrones y, por lo tanto, como matriz para MALDI/TOF. [19] Esto es particularmente útil en el estudio de moléculas que también poseen sistemas pi conjugados. [20] La aplicación más utilizada para estas matrices es el estudio de compuestos similares a las porfirinas , como la clorofila . Se ha demostrado que estas matrices tienen mejores patrones de ionización que no dan lugar a patrones de fragmentación extraños ni a la pérdida completa de las cadenas laterales. [21] También se ha sugerido que las moléculas similares a la porfirina conjugada pueden servir como matriz y escindirse a sí mismas, eliminando la necesidad de un compuesto de matriz separado. [22]

Instrumentación

Diagrama de un instrumento MALDI TOF. La matriz de muestra ionizada por energía radiante se expulsa de la superficie. La muestra viaja al analizador de masas y se detecta sustancialmente.

Existen varias variaciones de la tecnología MALDI y hoy en día se producen instrumentos comparables para propósitos muy diferentes, desde más académicos y analíticos hasta más industriales y de alto rendimiento. El campo de la espectrometría de masas se ha expandido hasta el punto de requerir espectrometría de masas de resolución ultraalta, como los instrumentos FT-ICR [23] [24] , así como más instrumentos de alto rendimiento. [25] Como muchos instrumentos MALDI MS se pueden comprar con una fuente de ionización intercambiable ( ionización por electropulverización , MALDI, ionización a presión atmosférica , etc.), las tecnologías a menudo se superponen y muchas veces se podría utilizar cualquier método de ionización suave. Para conocer más variaciones de métodos de ionización suave, consulte: Desorción por láser suave o Fuente de iones .

Láser

Las técnicas MALDI suelen emplear láseres UV , como láseres de nitrógeno (337 nm) y láseres Nd:YAG de frecuencia triplicada y cuadriplicada (355 nm y 266 nm respectivamente). [26]

Las longitudes de onda del láser infrarrojo utilizadas para MALDI infrarrojo incluyen el láser Er:YAG de 2,94 μm, el oscilador paramétrico óptico de IR medio y el láser de dióxido de carbono de 10,6 μm . Aunque no son tan comunes, los láseres infrarrojos se utilizan debido a su modo de ionización más suave. [27] IR-MALDI también tiene la ventaja de una mayor eliminación de material (útil para muestras biológicas), menos interferencia de baja masa y compatibilidad con otros métodos de espectrometría de masas con desorción láser sin matriz.

Tiempo de vuelo

Objetivo de muestra para un espectrómetro de masas MALDI

El tipo de espectrómetro de masas más utilizado con MALDI es el espectrómetro de masas de tiempo de vuelo (TOF), principalmente debido a su amplio rango de masas. El procedimiento de medición TOF también es ideal para el proceso de ionización MALDI, ya que el láser pulsado realiza "disparos" individuales en lugar de trabajar en funcionamiento continuo. Los instrumentos MALDI-TOF suelen estar equipados con un reflectrón (un "espejo de iones") que refleja los iones mediante un campo eléctrico. Esto aumenta la trayectoria de vuelo de los iones, aumentando así el tiempo de vuelo entre iones de diferentes m/z y aumentando la resolución. Los instrumentos TOF de reflectrón comerciales modernos alcanzan un poder de resolución m/Δm de 50.000 FWHM (ancho completo medio máximo, Δm definido como el ancho del pico al 50% de la altura del pico) o más. [28]

MALDI se ha acoplado con IMS -TOF MS para identificar péptidos fosforilados y no fosforilados. [29] [30]

Se ha demostrado que MALDI- FT-ICR MS es una técnica útil cuando se desean mediciones MALDI-MS de alta resolución. [31]

Presión atmosférica

La desorción/ionización láser asistida por matriz (MALDI) a presión atmosférica (AP) es una técnica de ionización (fuente de iones) que, a diferencia del vacío, MALDI funciona en un entorno atmosférico normal. [32] La principal diferencia entre el vacío MALDI y AP-MALDI es la presión en la que se crean los iones. En MALDI al vacío, los iones normalmente se producen a 10 mTorr o menos, mientras que en AP-MALDI los iones se forman a presión atmosférica. En el pasado, la principal desventaja de la técnica AP-MALDI en comparación con la técnica MALDI de vacío convencional ha sido su sensibilidad limitada; sin embargo, los iones se pueden transferir al espectrómetro de masas con alta eficiencia y se han informado límites de detección de atómicos. [33] AP-MALDI se utiliza en espectrometría de masas (MS) en una variedad de aplicaciones que van desde la proteómica hasta el descubrimiento de fármacos. Los temas populares que aborda la espectrometría de masas AP-MALDI incluyen: proteómica; análisis masivo de ADN, ARN, PNA, lípidos, oligosacáridos, fosfopéptidos, bacterias, moléculas pequeñas y polímeros sintéticos, aplicaciones similares a las disponibles también para instrumentos MALDI de vacío. La fuente de iones AP-MALDI se acopla fácilmente a un espectrómetro de masas con trampa de iones [34] o cualquier otro sistema MS equipado con ionización por electropulverización (ESI) o fuente nanoESI.

Se sabe que MALDI con ionización a presión reducida produce principalmente iones con carga única (consulte "Mecanismo de ionización" a continuación). Por el contrario, la ionización a presión atmosférica puede generar analitos altamente cargados, como se demostró por primera vez con los láseres infrarrojos [35] y más tarde también con los láseres de nitrógeno. [36] La carga múltiple de analitos es de gran importancia, porque permite medir compuestos de alto peso molecular, como proteínas, en instrumentos que solo proporcionan rangos de detección m/z más pequeños , como los cuadrupolos. Además de la presión, la composición de la matriz es importante para conseguir este efecto.

Aerosol

En la espectrometría de masas de aerosoles , una de las técnicas de ionización consiste en disparar un láser a gotas individuales. Estos sistemas se denominan espectrómetros de masas de partícula única (SPMS) . [37] Opcionalmente, la muestra se puede mezclar con una matriz MALDI antes de la aerosolización.

Mecanismo de ionización

El láser se dispara a los cristales de la matriz en el punto de la gota seca. La matriz absorbe la energía del láser y se cree que principalmente la matriz es desorbida e ionizada (mediante la adición de un protón ) por este evento. La columna de calor producida durante la ablación contiene muchas especies: moléculas de matriz neutras e ionizadas, moléculas de matriz protonadas y desprotonadas, grupos de matriz y nanogotas . Las especies extraídas pueden participar en la ionización del analito, aunque el mecanismo de MALDI aún se debate. Entonces se cree que la matriz transfiere protones a las moléculas del analito (p. ej., moléculas de proteína), cargando así el analito. [38] Un ion observado después de este proceso consistirá en la molécula neutra inicial [M] con iones agregados o eliminados. Esto se llama ion cuasimolecular, por ejemplo [M+H] + en el caso de un protón añadido, [M+Na] + en el caso de un ion sodio añadido , o [MH] − en el caso de un protón eliminado. . MALDI es capaz de crear iones con carga única o iones con carga múltiple ([M+nH] n+ ) dependiendo de la naturaleza de la matriz, la intensidad del láser y/o el voltaje utilizado. Tenga en cuenta que todas estas son especies de electrones pares. Las señales iónicas de cationes radicales (moléculas fotoionizadas) se pueden observar, por ejemplo, en el caso de moléculas de matriz y otras moléculas orgánicas.

El modelo de transferencia de protones en fase gaseosa, [2] implementado como modelo de dinámica física y química acoplada (CPCD), [39] del láser UV MALDI postula procesos primarios y secundarios que conducen a la ionización. [40] Los procesos primarios implican la separación de carga inicial mediante la absorción de fotones por la matriz y la agrupación de la energía para formar pares de iones de la matriz. La formación de iones primarios se produce mediante la absorción de un fotón UV para crear moléculas en estado excitado mediante

S 0 + hν → S 1
S 1 + S 1 → S 0 + S norte
S 1 + S norte → M + + M −

donde S 0 es el estado electrónico fundamental, S 1 el primer estado electrónico excitado y S n es un estado electrónico excitado superior. [39] Los iones producto pueden ser pares de iones de transferencia de protones o de transferencia de electrones, indicados por M + y M − arriba. Los procesos secundarios implican reacciones ion-molécula para formar iones analitos.

En el modelo del superviviente afortunado, se pueden formar iones positivos a partir de grupos altamente cargados producidos durante la ruptura del sólido que contiene la matriz y el analito.

El modelo del superviviente afortunado (mecanismo de ionización de racimos [2] ) postula que las moléculas del analito se incorporan a la matriz manteniendo el estado de carga de la solución. [41] [42] La formación de iones se produce mediante la separación de carga tras la fragmentación de grupos eliminados con láser. [2] Los iones que no se neutralizan mediante recombinación con fotoelectrones o contraiones son los llamados supervivientes afortunados.

El modelo térmico postula que la alta temperatura facilita la transferencia de protones entre la matriz y el analito en la matriz líquida fundida. [43] La relación ion-neutro es un parámetro importante para justificar el modelo teórico, y la cita errónea de la relación ion-neutro podría dar lugar a una determinación errónea del mecanismo de ionización. [44] El modelo predice cuantitativamente el aumento en la intensidad total de iones en función de la concentración y la afinidad de protones de los analitos, y la relación ion-neutro en función de las fluencias del láser. [45] [46] Este modelo también sugiere que los aductos de iones metálicos (por ejemplo, [M+Na] + o [M+K] + ) se generan principalmente a partir de la disolución de la sal inducida térmicamente. [47]

El método de ionización asistida por matriz (MAI) utiliza una preparación de matriz similar a MALDI pero no requiere ablación con láser para producir iones analitos de compuestos volátiles o no volátiles. [48] ​​Simplemente exponer la matriz con el analito al vacío del espectrómetro de masas crea iones con estados de carga casi idénticos a los de la ionización por electropulverización. [49] Se sugiere que probablemente existan puntos en común mecanicistas entre este proceso y MALDI. [42]

Por lo general, se estima que el rendimiento de iones oscila entre 10 −4 y 10 −7 , [50] y algunos experimentos sugieren rendimientos aún más bajos de 10 −9 . [51] La cuestión de los bajos rendimientos de iones se había abordado poco después de la introducción de MALDI mediante varios intentos, incluida la posionización utilizando un segundo láser. [52] La mayoría de estos intentos mostraron sólo un éxito limitado, con bajos aumentos de señal. Esto podría atribuirse al hecho de que se utilizaron instrumentos de tiempo de vuelo axiales, que operan a presiones en la región de origen de 10 −5 a 10 −6 , lo que resulta en una rápida expansión de la pluma con velocidades de partículas de hasta 1000 m/ s. [53] En 2015, se informó sobre una posionización láser exitosa, utilizando una fuente MALDI modificada operada a una presión elevada de ~3 mbar acoplada a un analizador de masas de tiempo de vuelo ortogonal y empleando un láser de posionización ajustable en longitud de onda. , operó a una longitud de onda de 260 nm a 280 nm, por debajo del umbral de ionización de dos fotones de las matrices utilizadas, lo que elevó la producción de iones de varios lípidos y moléculas pequeñas hasta en tres órdenes de magnitud. [54] Este enfoque, llamado MALDI-2, debido al segundo láser y al segundo proceso de ionización similar a MALDI, fue adoptado posteriormente para otros espectrómetros de masas, todos equipados con fuentes que operan en el rango bajo de mbar. [55] [56]

Aplicaciones

Bioquímica

En proteómica , MALDI se utiliza para la identificación rápida de proteínas aisladas mediante electroforesis en gel : SDS-PAGE , cromatografía de exclusión por tamaño , cromatografía de afinidad , intercambio iónico fuerte/débil, marcaje de proteínas codificadas por isótopos (ICPL) y electroforesis en gel bidimensional . La toma de huellas dactilares de masas de péptidos es la aplicación analítica más popular de los espectrómetros de masas MALDI-TOF. Los espectrómetros de masas MALDI TOF/TOF se utilizan para revelar la secuencia de aminoácidos de péptidos mediante la desintegración posterior a la fuente o la disociación inducida por colisión de alta energía (para más usos, consulte espectrometría de masas ).

MALDI-TOF se ha utilizado para caracterizar modificaciones postraduccionales . Por ejemplo, se ha aplicado ampliamente para estudiar la metilación y desmetilación de proteínas . [57] [58] Sin embargo, se debe tener cuidado al estudiar las modificaciones postraduccionales por MALDI-TOF. Por ejemplo, se ha informado que la pérdida de ácido siálico se ha identificado en artículos cuando se ha utilizado ácido dihidroxibenzoico (DHB) como matriz para el análisis MALDI MS de péptidos glicosilados. Utilizando ácido sinapínico, 4-HCCA y DHB como matrices, S. Martin estudió la pérdida de ácido siálico en péptidos glicosilados por desintegración metaestable en MALDI/TOF en modo lineal y modo reflector. [59] Un grupo de Shimadzu Corporation derivatizó el ácido siálico mediante una reacción de amidación como una forma de mejorar la sensibilidad de detección [60] y también demostró que la matriz líquida iónica reduce la pérdida de ácido siálico durante el análisis MALDI/TOF MS de oligosacáridos sialilados. [61] THAP, [62] DHAP, [63] y una mezcla de 2-aza-2-tiotimina y fenilhidrazina [64] se han identificado como matrices que podrían usarse para minimizar la pérdida de ácido siálico durante el análisis MALDI MS de glicosilados. péptidos. Se ha informado que se puede lograr una reducción en la pérdida de algunas modificaciones postraduccionales si se usa IR MALDI en lugar de UV MALDI. [sesenta y cinco]

Además de las proteínas, MALDI-TOF también se ha aplicado para estudiar los lípidos . [66] Por ejemplo, se ha aplicado para estudiar las reacciones catalíticas de las fosfolipasas . [67] [68] Además de los lípidos, los oligonucleótidos también se han caracterizado mediante MALDI-TOF. Por ejemplo, en biología molecular, se puede utilizar una mezcla de ácido 5-metoxisalicílico y espermina como matriz para el análisis de oligonucleótidos en espectrometría de masas MALDI, [69] por ejemplo después de la síntesis de oligonucleótidos .

Química Orgánica

Algunas macromoléculas sintéticas, como catenanos y rotaxanos , dendrímeros y polímeros hiperramificados, y otros conjuntos, tienen pesos moleculares que se extienden hasta miles o decenas de miles, donde la mayoría de las técnicas de ionización tienen dificultades para producir iones moleculares. MALDI es un método analítico simple y rápido que puede permitir a los químicos analizar rápidamente los resultados de dichas síntesis y verificar sus resultados. [ cita necesaria ]

Polímeros

En química de polímeros, MALDI se puede utilizar para determinar la distribución de masa molar . [70] Los polímeros con polidispersidad superior a 1,2 son difíciles de caracterizar con MALDI debido a la discriminación de la intensidad de la señal contra oligómeros de mayor masa. [71] [72] [73]

Una buena matriz para polímeros es el ditranol [74] o AgTFA. [75] La muestra primero debe mezclarse con ditranol y luego agregarse AgTFA; de lo contrario, la muestra precipitará fuera de la solución.

Microbiología

Ejemplo de un algoritmo de análisis de posible infección bacteriana en casos sin objetivos específicamente solicitados (no bacterias, micobacterias, etc.), con las situaciones y agentes más comunes observados en un hospital comunitario de Nueva Inglaterra. MALDI-TOF se ve en múltiples situaciones en la fila de "pruebas del mismo día" en el centro-inferior.

Los espectros MALDI-TOF se utilizan a menudo para la identificación de microorganismos como bacterias u hongos. Una porción de una colonia del microbio en cuestión se coloca sobre el objetivo de la muestra y se cubre con una matriz. Los espectros de masas de las proteínas expresadas generadas se analizan mediante un software específico y se comparan con los perfiles almacenados para la determinación de especies en lo que se conoce como biotipado. Ofrece beneficios a otros procedimientos inmunológicos o bioquímicos y se ha convertido en un método común para la identificación de especies en laboratorios microbiológicos clínicos. [76] [77] Se han demostrado los beneficios de la MALDI-MS de alta resolución realizada en una espectrometría de masas por resonancia ciclotrón de iones con transformada de Fourier (también conocida como FT-MS) para tipificar y subtipificar virus mediante la detección de un solo ion conocida como proteotipificación, con un particular centrarse en los virus de la influenza. [78]

Una ventaja principal sobre otros métodos de identificación microbiológica es su capacidad para identificar de forma rápida y fiable, a bajo coste, una amplia variedad de microorganismos directamente a partir del medio selectivo utilizado para aislarlos. La ausencia de la necesidad de purificar la colonia sospechosa o "presunta" [79] permite tiempos de respuesta mucho más rápidos. Por ejemplo, se ha demostrado que MALDI-TOF se puede utilizar para detectar bacterias directamente en hemocultivos. [80]

Otra ventaja es el potencial para predecir la susceptibilidad de las bacterias a los antibióticos. Un solo pico espectral de masas puede predecir la resistencia a la meticilina de Staphylococcus aureus . [81] MALDI también puede detectar carbapenemasas de enterobacterias resistentes a carbapenémicos , [82] incluidas Acinetobacter baumannii [83] y Klebsiella pneumoniae . [84] Sin embargo, la mayoría de las proteínas que median la resistencia a los antibióticos son mayores que el rango de 2000-20 000 Da del MALDI-TOF para la interpretación del pico de proteína y solo ocasionalmente, como en el brote de carbapenemasa de Klebsiella pneumoniae (KPC) de 2011 en los NIH, se encontró una correlación entre un pico y se pueden producir proteínas que confieren resistencia. [85]

parasitología

Los espectros MALDI-TOF se han utilizado para la detección e identificación de diversos parásitos como tripanosomátidos , [86] Leishmania [87] y Plasmodium . [88] Además de estos parásitos unicelulares , MALDI/TOF se puede utilizar para la identificación de insectos parásitos como piojos [89] o cercarias , la etapa de trematodos que nada libremente . [90]

Medicamento

Los espectros MALDI-TOF se utilizan a menudo junto con otras técnicas de análisis y espectroscopia en el diagnóstico de enfermedades. MALDI/TOF es una herramienta de diagnóstico con mucho potencial porque permite la rápida identificación de proteínas y cambios en las proteínas sin el costo o la potencia informática de la secuenciación ni la habilidad o el tiempo necesarios para resolver una estructura cristalina en cristalografía de rayos X. [ cita necesaria ]

Un ejemplo de esto es la enterocolitis necrotizante (ECN), que es una enfermedad devastadora que afecta los intestinos de los bebés prematuros. Los síntomas de la ECN son muy similares a los de la sepsis y muchos bebés mueren en espera de un diagnóstico y tratamiento. MALDI/TOF se utilizó para identificar bacterias presentes en la materia fecal de bebés positivos para ECN. Este estudio se centró en la caracterización de la microbiota fecal asociada con la ECN y no abordó el mecanismo de la enfermedad. Existe la esperanza de que se pueda utilizar una técnica similar como herramienta de diagnóstico rápida que no requiera secuenciación. [91]

Otro ejemplo del poder diagnóstico de MALDI/TOF está en el área del cáncer . El cáncer de páncreas sigue siendo uno de los cánceres más mortales y difíciles de diagnosticar. [92] Durante mucho tiempo se ha sospechado que la alteración de la señalización celular debida a mutaciones en las proteínas de la membrana contribuye al cáncer de páncreas. [93] MALDI/TOF se ha utilizado para identificar una proteína de membrana asociada con el cáncer de páncreas y en un momento puede incluso servir como técnica de detección temprana. [94] [ se necesita fuente no primaria ]

MALDI/TOF también puede usarse potencialmente para dictar el tratamiento y el diagnóstico. MALDI/TOF sirve como método para determinar la resistencia de las bacterias a los medicamentos, especialmente a los β-lactámicos (familia de las penicilinas). El MALDI/TOF detecta la presencia de carbapenemasas, lo que indica resistencia a los antibióticos estándar. Se predice que esto podría servir como método para identificar una bacteria resistente a los medicamentos en tan solo tres horas. Esta técnica podría ayudar a los médicos a decidir si recetar antibióticos más agresivos inicialmente. [95]

Detección de complejos proteicos.

Tras las observaciones iniciales de que algunos complejos péptido-péptido podrían sobrevivir a la deposición e ionización de MALDI, [96] se han informado estudios de grandes complejos de proteínas utilizando MALDI-MS. [97] [98]

Ver también

Referencias

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Bibliografía

enlaces externos