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L'interesse per l'analisi dei composti organici volatili (COV) nell'aria espirata è cresciuto negli ultimi due decenni. Permangono incertezze riguardo alla normalizzazione del campionamento e all'eventuale influenza dei composti organici volatili (COV) nell'aria interna sulla curva dei COV nell'aria espirata. Valutare i COV nell'aria interna presso i siti di campionamento di routine del respiro in ambiente ospedaliero e determinare se ciò influenzi la composizione del respiro. Il secondo obiettivo era studiare le fluttuazioni giornaliere del contenuto di COV nell'aria interna. L'aria interna è stata raccolta in cinque punti al mattino e al pomeriggio utilizzando una pompa di campionamento e una sonda a desorbimento termico (TD). Raccogliere campioni di respiro solo al mattino. Le sonde TD sono state analizzate mediante gascromatografia accoppiata a spettrometria di massa a tempo di volo (GC-TOF-MS). Nei campioni raccolti sono stati identificati 113 COV in totale. L'analisi multivariata ha mostrato una netta separazione tra aria respirata e aria ambiente. La composizione dell'aria interna cambia durante il giorno e diverse posizioni presentano COV specifici che non influenzano il profilo respiratorio. I respiri non hanno mostrato alcuna separazione in base alla posizione, il che suggerisce che il campionamento può essere effettuato in punti diversi senza influenzare i risultati.
I composti organici volatili (COV) sono composti a base di carbonio che si presentano allo stato gassoso a temperatura ambiente e sono il prodotto finale di numerosi processi endogeni ed esogeni1. Per decenni, i ricercatori hanno studiato i COV per il loro potenziale ruolo come biomarcatori non invasivi di patologie umane. Tuttavia, permane incertezza riguardo alla standardizzazione della raccolta e dell'analisi dei campioni di respiro.
Un'area chiave della standardizzazione per l'analisi del respiro è il potenziale impatto dei COV di fondo nell'aria ambiente indoor. Studi precedenti hanno dimostrato che i livelli di COV di fondo nell'aria ambiente indoor influenzano i livelli di COV presenti nell'aria espirata3. Boshier et al. Nel 2010, la spettrometria di massa a flusso ionico selezionato (SIFT-MS) è stata utilizzata per studiare i livelli di sette composti organici volatili in tre contesti clinici. Sono stati identificati diversi livelli di composti organici volatili nell'ambiente nelle tre regioni, il che a sua volta ha fornito indicazioni sulla capacità dei composti organici volatili diffusi nell'aria indoor di essere utilizzati come biomarcatori di malattia. Nel 2013, Trefz et al. L'aria ambiente in sala operatoria e i modelli respiratori del personale ospedaliero sono stati monitorati anche durante la giornata lavorativa. Hanno scoperto che i livelli di composti esogeni come il sevoflurano sia nell'aria ambiente che nell'aria espirata aumentavano di 5 volte entro la fine della giornata lavorativa, sollevando interrogativi su quando e dove i pazienti dovrebbero essere sottoposti a campionamento per l'analisi del respiro per ridurre al minimo il problema di tali fattori confondenti. Ciò è correlato allo studio di Castellanos et al. Nel 2016, hanno rilevato sevoflurano nel respiro del personale ospedaliero, ma non in quello del personale esterno. Nel 2018, Markar et al. hanno cercato di dimostrare l'effetto delle variazioni nella composizione dell'aria interna sull'analisi del respiro nell'ambito del loro studio per valutare la capacità diagnostica dell'aria espirata nel cancro esofageo7. Utilizzando un banco polmone in acciaio e SIFT-MS durante il campionamento, hanno identificato otto composti organici volatili nell'aria interna che variavano significativamente a seconda del luogo di campionamento. Tuttavia, questi COV non sono stati inclusi nel loro modello diagnostico dei COV nell'ultimo respiro, quindi il loro impatto è stato annullato. Nel 2021, Salman et al. hanno condotto uno studio per monitorare i livelli di COV in tre ospedali per 27 mesi. Hanno identificato 17 COV come discriminatori stagionali e hanno suggerito che concentrazioni di COV espirate superiori al livello critico di 3 µg/m³ sono considerate improbabili, secondarie all'inquinamento di fondo da COV8.
Oltre a stabilire livelli soglia o escludere completamente i composti esogeni, le alternative per eliminare questa variazione di fondo includono la raccolta di campioni di aria ambiente abbinati contemporaneamente al campionamento dell'aria espirata, in modo da poter determinare eventuali livelli di COV presenti ad alte concentrazioni nell'ambiente respirabile. estratti dall'aria espirata. L'aria 9 viene sottratta dal livello per fornire un "gradiente alveolare". Pertanto, un gradiente positivo indica la presenza del composto endogeno 10. Un altro metodo consiste nell'inalare aria "purificata" teoricamente priva di inquinanti COV11. Tuttavia, questa procedura è macchinosa, richiede tempo e l'apparecchiatura stessa genera ulteriori inquinanti COV. Uno studio di Maurer et al. Nel 2014, i partecipanti che respiravano aria sintetica hanno ridotto di 39 COV ma aumentato di 29 COV rispetto all'aria ambiente interna12. L'uso di aria sintetica/purificata limita inoltre notevolmente la portabilità delle apparecchiature per il campionamento del respiro.
Si prevede inoltre che i livelli di COV ambientali varino nel corso della giornata, il che potrebbe influire ulteriormente sulla standardizzazione e l'accuratezza del campionamento del respiro.
I progressi nella spettrometria di massa, tra cui il desorbimento termico abbinato alla gascromatografia e alla spettrometria di massa a tempo di volo (GC-TOF-MS), hanno inoltre fornito un metodo più robusto e affidabile per l'analisi dei VOC, in grado di rilevare simultaneamente centinaia di VOC, consentendo così un'analisi più approfondita dell'aria nella stanza. Ciò consente di caratterizzare in modo più dettagliato la composizione dell'aria ambiente nella stanza e di osservare come campioni di grandi dimensioni variano con il luogo e il tempo.
L'obiettivo principale di questo studio era determinare i diversi livelli di composti organici volatili nell'aria ambiente indoor in siti di campionamento comuni in ambito ospedaliero e come ciò influenzi il campionamento dell'aria espirata. Un obiettivo secondario era determinare se vi fossero significative variazioni diurne o geografiche nella distribuzione dei COV nell'aria ambiente indoor.
Campioni di respiro, così come i corrispondenti campioni di aria interna, sono stati raccolti al mattino da cinque diverse località e analizzati con GC-TOF-MS. Sono stati rilevati complessivamente 113 COV ed estratti dal cromatogramma. Le misurazioni ripetute sono state convolte con la media prima di eseguire un'analisi delle componenti principali (PCA) delle aree dei picchi estratti e normalizzati per identificare e rimuovere i valori anomali. L'analisi supervisionata tramite analisi discriminante dei minimi quadrati parziali (PLS-DA) è stata quindi in grado di mostrare una netta separazione tra i campioni di aria espirata e quelli di aria ambiente (R2Y = 0,97, Q2Y = 0,96, p < 0,001) (Fig. 1). L'analisi supervisionata tramite analisi discriminante dei minimi quadrati parziali (PLS-DA) è stata quindi in grado di mostrare una netta separazione tra i campioni di aria espirata e quelli di aria ambiente (R2Y = 0,97, Q2Y = 0,96, p < 0,001) (Fig. 1). Stato dell'analisi di controllo con il metodo di analisi dei dati discreti (PLS-DA) смог показать четкое composizione del valore dell'indicatore e del comando dell'acqua (R2Y = 0,97, Q2Y = 0,96, p <0,001) (ris. 1). Quindi l'analisi controllata con analisi discriminante dei minimi quadrati parziali (PLS-DA) è stata in grado di mostrare una netta separazione tra i campioni di aria espirata e quelli di aria ambiente (R2Y=0,97, Q2Y=0,96, p<0,001) (Figura 1).通过偏最小二乘法进行监督分析——判别分析(PLS-DA)然后能够显示呼吸e室内空气样本之间的明显分离（R2Y = 0,97, Q2Y = 0,96, p < 0,001）（图1）.通过 偏 最 小 二乘法 进行 监督 分析 分析 判别 判别 分析 分析 (PLS-DA) 然后 能够 显示呼吸 室内 空气 样本 的 明显 （（（（（（（（, , q2y = 0,96, p <0,001） （1）。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。 Controllo dell'analisi con il metodo di analisi discriminante standard (PLS-DA) nell'elenco смог показать четкое rapporto tra la misurazione e l'intensità del dosaggio (R2Y = 0,97, Q2Y = 0,96, p <0,001) (ris. 1). L'analisi controllata con analisi discriminante dei minimi quadrati parziali (PLS-DA) è stata quindi in grado di mostrare una netta separazione tra i campioni di respiro e quelli di aria interna (R2Y = 0,97, Q2Y = 0,96, p < 0,001) (Figura 1). La separazione dei gruppi è stata determinata da 62 VOC diversi, con un punteggio di proiezione di importanza variabile (VIP) > 1. Un elenco completo dei VOC che caratterizzano ciascun tipo di campione e i rispettivi punteggi VIP sono disponibili nella Tabella supplementare 1. La separazione dei gruppi è stata determinata da 62 VOC diversi, con un punteggio di proiezione di importanza variabile (VIP) > 1. Un elenco completo dei VOC che caratterizzano ciascun tipo di campione e i rispettivi punteggi VIP sono disponibili nella Tabella supplementare 1. La composizione dei gruppi è stata completata con 62 diversi VOC con procedure permanenti (VIP) > 1. Polnoyy descrizione dei COV, caratteristiche qualunque tipo di operazione e le sue opinioni VIP possono trovarsi nella tabella aggiuntiva 1. Il raggruppamento è stato determinato da 62 VOC diversi con un punteggio di proiezione dell'importanza variabile (VIP) > 1. Un elenco completo dei VOC che caratterizzano ciascun tipo di campione e i rispettivi punteggi VIP sono disponibili nella Tabella supplementare 1.组分离由62 种不同的VOC 驱动,变量重要性投影(VIP) 分数> 1.组分离由62 种不同的VOC 驱动,变量重要性投影(VIP) 分数> 1. La composizione del gruppo è composta da 62 diversi LОС con procedure permanenti (VIP) > 1. La separazione dei gruppi è stata determinata da 62 VOC diversi con un punteggio di proiezione di importanza variabile (VIP) > 1.Un elenco completo dei COV che caratterizzano ciascun tipo di campione e dei rispettivi punteggi VIP è disponibile nella Tabella supplementare 1.
L'aria respirabile e quella degli ambienti chiusi presentano distribuzioni diverse di composti organici volatili. L'analisi supervisionata con PLS-DA ha mostrato una netta separazione tra i profili dei VOC nell'aria espirata e nell'aria ambiente raccolti durante la mattinata (R2Y = 0,97, Q2Y = 0,96, p < 0,001). L'analisi supervisionata con PLS-DA ha mostrato una netta separazione tra i profili dei VOC nell'aria espirata e nell'aria ambiente raccolti durante la mattinata (R2Y = 0,97, Q2Y = 0,96, p < 0,001). L'analisi di controllo con PLS-DA ha visualizzato la selezione dei profili dei professionisti dell'organizzazione unione nel выдыхаемом воздухе e in termini di valori di riferimento (R2Y = 0,97, Q2Y = 0,96, p <0,001). L'analisi controllata PLS-DA ha mostrato una netta separazione tra i profili dei composti organici volatili nell'aria espirata e in quella interna raccolti al mattino (R2Y=0,97, Q2Y=0,96, p<0,001).Il valore PLS-DA è inferiore a 0,97%; 0,96, p < 0,001）.使用 PLS-DA L'analisi di controllo dell'utilizzo di PLS-DA ha visualizzato il profilo di creazione del profilo ЛОС e la creazione di suggerimenti, собранных утром (R2Y = 0,97, Q2Y = 0,96, p <0,001). L'analisi controllata mediante PLS-DA ha mostrato una netta separazione dei profili VOC dell'aria espirata e dell'aria interna raccolti al mattino (R2Y=0,97, Q2Y=0,96, p<0,001).Le misurazioni ripetute sono state ridotte alla media prima della costruzione del modello. Le ellissi mostrano gli intervalli di confidenza al 95% e i centroidi del gruppo degli asterischi.
Sono state studiate le differenze nella distribuzione dei composti organici volatili nell'aria interna al mattino e al pomeriggio utilizzando PLS-DA. Il modello ha identificato una separazione significativa tra i due punti temporali (R2Y = 0,46, Q2Y = 0,22, p < 0,001) (Fig. 2). Il modello ha identificato una separazione significativa tra i due punti temporali (R2Y = 0,46, Q2Y = 0,22, p < 0,001) (Fig. 2). Il modello ha ottenuto un rapporto ottimale tra il doppio del tempo (R2Y = 0,46, Q2Y = 0,22, p <0,001) (ris. 2). Il modello ha rivelato una separazione significativa tra i due punti temporali (R2Y = 0,46, Q2Y = 0,22, p < 0,001) (Figura 2).Il valore di riferimento è （R2Y = 0,46, Q2Y = 0,22, p < 0,001）（图2）.Il valore di riferimento è （R2Y = 0,46, Q2Y = 0,22, p < 0,001）（图2）. Il modello ha ottenuto un rapporto ottimale tra il doppio del tempo (R2Y = 0,46, Q2Y = 0,22, p <0,001) (ris. 2). Il modello ha rivelato una separazione significativa tra i due punti temporali (R2Y = 0,46, Q2Y = 0,22, p < 0,001) (Figura 2). Ciò è stato determinato da 47 COV con un punteggio VIP > 1. I COV con il punteggio VIP più alto che caratterizzavano i campioni del mattino includevano più alcani ramificati, acido ossalico ed esacosano, mentre i campioni del pomeriggio presentavano più 1-propanolo, fenolo, acido propanoico, 2-metil-, 2-etil-3-idrossiesile estere, isoprene e nonanale. Ciò è stato determinato da 47 COV con un punteggio VIP > 1. I COV con il punteggio VIP più alto che caratterizzavano i campioni del mattino includevano più alcani ramificati, acido ossalico ed esacosano, mentre i campioni del pomeriggio presentavano più 1-propanolo, fenolo, acido propanoico, 2-metil-, 2-etil-3-idrossiesile estere, isoprene e nonanale. Questo è stato un elenco di 47 lettori organizzatori con un amico VIP > 1. LОС con il nostro vino оценкой VIP, personaggi ostruzione delle pareti, inclusione di piccoli residui di alcani, pietre preziose e geeksakozan, in tutto il tempo come i lavori giornalieri sono stati coordinati più 1-propanolo, fenolo, cicli di propanolo, 2-metil-, 2-etilo-3-idroossigenasi, isoproprio e non casuale. Ciò era dovuto alla presenza di 47 composti organici volatili con un punteggio VIP > 1. I COV con il punteggio VIP più alto nei campioni del mattino includevano diversi alcani ramificati, acido ossalico ed esacosano, mentre i campioni diurni contenevano più 1-propanolo, fenolo, acidi propanoici, 2-metil-, 2-etil-3-idrossiesile etere, isoprene e nonanale.这是由47 种VIP 评分> 1 的VOC 驱动的.这是由47 种VIP 评分> 1 的VOC 驱动的. Contiene 47 VOC con un'area VIP > 1. Ciò è facilitato da 47 VOC con un punteggio VIP > 1.I COV con il punteggio VIP più elevato nel campione del mattino includevano vari alcani ramificati, acido ossalico ed esadecano, mentre il campione del pomeriggio conteneva più 1-propanolo, fenolo, acido propionico, 2-metil-, 2-etil-3-idrossiesil estere, isoprene e nonanale.Un elenco completo dei composti organici volatili (COV) che caratterizzano i cambiamenti giornalieri nella composizione dell'aria interna è disponibile nella Tabella supplementare 2.
La distribuzione dei COV nell'aria interna varia nel corso della giornata. L'analisi supervisionata con PLS-DA ha mostrato una separazione tra i campioni di aria ambiente raccolti durante la mattina o durante il pomeriggio (R2Y = 0,46, Q2Y = 0,22, p < 0,001). L'analisi supervisionata con PLS-DA ha mostrato una separazione tra i campioni di aria ambiente raccolti durante la mattina o durante il pomeriggio (R2Y = 0,46, Q2Y = 0,22, p < 0,001). Controllo dell'analisi con PLS-DA che consente di impostare le operazioni di elaborazione in un'area di controllo e giorno (R2Y = 0,46, Q2Y = 0,22, p < 0,001). L'analisi controllata con PLS-DA ha mostrato una separazione tra i campioni di aria interna raccolti al mattino e al pomeriggio (R2Y = 0,46, Q2Y = 0,22, p < 0,001).Il valore PLS-DA è pari a 0,46; 0,22, p < 0,001）.使用 PLS-DA Analisi dell'indicatore con l'utilizzo di PLS-DA, visualizzazione del problema relativo all'alimentazione dell'utente, dall'esterno o днем (R2Y = 0,46, Q2Y = 0,22, p < 0,001). L'analisi di sorveglianza mediante PLS-DA ha mostrato una separazione dei campioni di aria interna raccolti al mattino o al pomeriggio (R2Y = 0,46, Q2Y = 0,22, p < 0,001).Le ellissi mostrano gli intervalli di confidenza al 95% e i centroidi del gruppo degli asterischi.
I campioni sono stati raccolti da cinque diverse sedi del St Mary's Hospital di Londra: una sala endoscopica, una sala di ricerca clinica, un complesso di sale operatorie, un ambulatorio e un laboratorio di spettrometria di massa. Il nostro team di ricerca utilizza regolarmente queste sedi per il reclutamento dei pazienti e la raccolta dei campioni di aria espirata. Come in precedenza, l'aria interna è stata raccolta al mattino e al pomeriggio, mentre i campioni di aria espirata sono stati raccolti solo al mattino. L'analisi PCA ha evidenziato una separazione dei campioni di aria ambiente in base alla posizione attraverso l'analisi multivariata permutazionale della varianza (PERMANOVA, R2 = 0,16, p < 0,001) (Fig. 3a). L'analisi PCA ha evidenziato una separazione dei campioni di aria ambiente in base alla posizione attraverso l'analisi multivariata permutazionale della varianza (PERMANOVA, R2 = 0,16, p < 0,001) (Fig. 3a). PCA ha risolto il problema del comando di alimentazione in combinazione con l'aiuto di un numero limitato di persone Analisi di dispersione (PERMANOVA, R2 = 0,16, p <0,001) (рис. 3а). L'analisi PCA ha rivelato la separazione dei campioni di aria ambiente in base alla posizione utilizzando l'analisi multivariata permutazionale della varianza (PERMANOVA, R2 = 0,16, p < 0,001) (Fig. 3a). PCA 通过置换多变量方差分析（PERMANOVA,R2 = 0,16,p < 0,001）强调了房间空气样本的位置分离（图3a）.PCA PCA è collegato al programma di registrazione locale del comando di gestione dell'acqua con l'aiuto di un numero limitato di persone Analisi di dispersione (PERMANOVA, R2 = 0,16, p <0,001) (cifra 3a). L'analisi PCA ha evidenziato la segregazione locale dei campioni di aria ambiente utilizzando l'analisi multivariata permutazionale della varianza (PERMANOVA, R2 = 0,16, p < 0,001) (Fig. 3a).Sono stati quindi creati modelli PLS-DA accoppiati in cui ogni posizione viene confrontata con tutte le altre posizioni per determinare le firme delle caratteristiche. Tutti i modelli erano significativi e i VOC con punteggio VIP > 1 sono stati estratti con il rispettivo carico per identificare il contributo del gruppo. Tutti i modelli erano significativi e i VOC con punteggio VIP > 1 sono stati estratti con il rispettivo carico per identificare il contributo del gruppo. Tutti i modelli sono stati preferiti e LOS ANGELES con VIP VIP > 1 sono stati inclusi con la tua licenza preferita per gestione del gruppo. Tutti i modelli erano significativi e i VOC con un punteggio VIP > 1 sono stati estratti con un caricamento appropriato per determinare il contributo del gruppo.所有模型均显着，VIP 评分> 1 的VOC 被提取并分别加载以识别组贡献.所有模型均显着, VIP 评分> 1 的VOC Tutti i modelli sono famosi, e VOC con balli VIP> 1 tutti gli accessori e i giochi sono esclusi dall'aggiornamento групповых вкладов. Tutti i modelli erano significativi e i VOC con punteggi VIP > 1 sono stati estratti e caricati separatamente per determinare i contributi del gruppo.I nostri risultati mostrano che la composizione dell'aria ambiente varia a seconda della posizione e abbiamo identificato caratteristiche specifiche della posizione utilizzando il modello di consenso. L'unità di endoscopia è caratterizzata da elevati livelli di undecano, dodecano, benzonitrile e benzaldeide. I campioni provenienti dal Dipartimento di Ricerca Clinica (noto anche come Dipartimento di Ricerca sul Fegato) hanno mostrato maggiori concentrazioni di alfa-pinene, diisopropilftalato e 3-carene. L'aria mista della sala operatoria è caratterizzata da un contenuto più elevato di decano ramificato, dodecano ramificato, tridecano ramificato, acido propionico, 2-metil-, 2-etil-3-idrossiesil etere, toluene e 2-crotonaldeide. L'ambulatorio (Paterson Building) presenta un contenuto più elevato di 1-nonanolo, vinil lauril etere, alcol benzilico, etanolo, 2-fenossi, naftalene, 2-metossi, salicilato di isobutile, tridecano e tridecano a catena ramificata. Infine, l'aria interna raccolta nel laboratorio di spettrometria di massa ha evidenziato una maggiore presenza di acetammide, 2'2'2-trifluoro-N-metil-, piridina, furano, 2-pentil-, undecano ramificato, etilbenzene, m-xilene, o-xilene, furfurale ed etilanizzato. Vari livelli di 3-carene erano presenti in tutti e cinque i siti, il che suggerisce che questo VOC sia un contaminante comune con i livelli più elevati osservati nell'area dello studio clinico. Un elenco dei COV concordati che condividono ciascuna posizione è disponibile nella Tabella Supplementare 3. Inoltre, è stata eseguita un'analisi univariata per ciascun COV di interesse e tutte le posizioni sono state confrontate tra loro utilizzando un test di Wilcoxon a coppie seguito da una correzione di Benjamini-Hochberg. I grafici a blocchi per ciascun COV sono presentati nella Figura Supplementare 1. Le curve dei composti organici volatili respiratori sono apparse indipendenti dalla posizione, come osservato in PCA seguito da PERMANOVA (p = 0,39) (Figura 3b). Inoltre, sono stati generati modelli PLS-DA a coppie tra tutte le diverse posizioni dei campioni di respiro, ma non sono state identificate differenze significative (p > 0,05). Inoltre, sono stati generati modelli PLS-DA a coppie tra tutte le diverse posizioni dei campioni di respiro, ma non sono state identificate differenze significative (p > 0,05). Inoltre, il modello PLS-DA è stato anche creato con tutte le diverse dimensioni del processo di elaborazione, no существенных различий il risultato non è stato positivo (p > 0,05). Sono stati inoltre generati modelli PLS-DA accoppiati tra tutte le diverse posizioni dei campioni di respiro, ma non sono state riscontrate differenze significative (p > 0,05).此外,在呼吸样本的所有不同位置之间也生成了成对PLS-DA 模型,但未发现显着差异(p > 0,05)。 PLS-DA 模型,但未发现显着差异(p > 0,05)。 Cromato, il modello PLS-DA è anche un grande generatore con tutti i tipi di strumenti di lavoro дыхания, no существенных la differenza non è stata raggiunta (p > 0,05). Sono stati inoltre generati modelli PLS-DA accoppiati tra tutte le diverse posizioni dei campioni di respiro, ma non sono state riscontrate differenze significative (p > 0,05).
Variazioni nell'aria ambiente interna ma non nell'aria espirata, la distribuzione dei COV varia a seconda del sito di campionamento, l'analisi non supervisionata mediante PCA mostra una separazione tra campioni di aria interna raccolti in luoghi diversi ma non i corrispondenti campioni di aria espirata. Gli asterischi indicano i centroidi del gruppo.
In questo studio abbiamo analizzato la distribuzione dei COV nell'aria interna in cinque comuni siti di campionamento del respiro per comprendere meglio l'effetto dei livelli di COV di fondo sull'analisi del respiro.
La separazione dei campioni di aria interna è stata osservata in tutte e cinque le diverse località. Ad eccezione del 3-carene, presente in tutte le aree studiate, la separazione è stata causata da diversi COV, conferendo a ciascuna località una caratteristica specifica. Nel campo della valutazione endoscopica, i composti organici volatili che inducono la separazione sono principalmente monoterpeni come il beta-pinene e alcani come dodecano, undecano e tridecano, comunemente presenti negli oli essenziali comunemente utilizzati nei prodotti per la pulizia13. Considerata la frequenza di pulizia dei dispositivi endoscopici, questi COV sono probabilmente il risultato di frequenti processi di pulizia interna. Nei laboratori di ricerca clinica, come in endoscopia, la separazione è dovuta principalmente a monoterpeni come l'alfa-pinene, ma probabilmente anche ad agenti detergenti. Nella complessa sala operatoria, la firma dei COV è costituita principalmente da alcani ramificati. Questi composti possono essere ottenuti dagli strumenti chirurgici poiché sono ricchi di oli e lubrificanti14. In ambito chirurgico, i VOC tipici includono una gamma di alcoli: 1-nonanolo, presente negli oli vegetali e nei prodotti per la pulizia, e alcol benzilico, presente nei profumi e negli anestetici locali.15,16,17,18 I VOC in un laboratorio di spettrometria di massa sono molto diversi da quelli previsti in altre aree, poiché questa è l'unica area non clinica valutata. Sebbene siano presenti alcuni monoterpeni, un gruppo più omogeneo di composti condivide quest'area con altri composti (2,2,2-trifluoro-N-metil-acetammide, piridina, undecano ramificato, 2-pentilfurano, etilbenzene, furfurale, etilanizzato), ortoxilene, metaxilene, isopropanolo e 3-carene), inclusi idrocarburi aromatici e alcoli. Alcuni di questi VOC potrebbero essere secondari alle sostanze chimiche utilizzate in laboratorio, che comprende sette sistemi di spettrometria di massa operanti in modalità TD e iniezione di liquidi.
Con PLS-DA, è stata osservata una forte separazione tra l'aria interna e i campioni di respiro, causata da 62 dei 113 COV rilevati. Nell'aria interna, questi COV sono esogeni e includono diisopropilftalato, benzofenone, acetofenone e alcol benzilico, comunemente utilizzati in plastificanti e profumi19,20,21,22; questi ultimi possono essere presenti nei prodotti per la pulizia16. Le sostanze chimiche presenti nell'aria espirata sono una miscela di COV endogeni ed esogeni. I COV endogeni sono costituiti principalmente da alcani ramificati, sottoprodotti della perossidazione lipidica23, e isoprene, un sottoprodotto della sintesi del colesterolo24. I COV esogeni includono monoterpeni come beta-pinene e D-limonene, che possono essere ricondotti agli oli essenziali di agrumi (anch'essi ampiamente utilizzati nei prodotti per la pulizia) e ai conservanti alimentari13,25. L'1-propanolo può essere endogeno, derivante dalla scomposizione degli amminoacidi, o esogeno, presente nei disinfettanti26. Rispetto all'aria interna respirabile, si riscontrano livelli più elevati di composti organici volatili, alcuni dei quali sono stati identificati come possibili biomarcatori di malattia. L'etilbenzene ha dimostrato di essere un potenziale biomarcatore per diverse malattie respiratorie, tra cui il cancro ai polmoni, la BPCO27 e la fibrosi polmonare28. Rispetto ai pazienti senza cancro ai polmoni, livelli di N-dodecano e xilene sono stati riscontrati a concentrazioni più elevate anche nei pazienti con cancro ai polmoni29 e di metacimolo nei pazienti con colite ulcerosa attiva30. Pertanto, anche se le differenze nell'aria interna non influenzano il profilo respiratorio complessivo, possono influenzare specifici livelli di COV, pertanto il monitoraggio dell'aria di fondo interna può comunque essere importante.
Si è riscontrata anche una separazione tra i campioni di aria interna raccolti al mattino e al pomeriggio. Le caratteristiche principali dei campioni del mattino sono gli alcani ramificati, spesso presenti in forma esogena nei prodotti per la pulizia e nelle cere31. Ciò può essere spiegato dal fatto che tutte e quattro le stanze cliniche incluse in questo studio sono state pulite prima del campionamento dell'aria ambiente. Tutte le aree cliniche sono separate da diversi COV, quindi questa separazione non può essere attribuita alla pulizia. Rispetto ai campioni del mattino, i campioni del pomeriggio hanno generalmente mostrato livelli più elevati di una miscela di alcoli, idrocarburi, esteri, chetoni e aldeidi. Sia l'1-propanolo che il fenolo sono presenti nei disinfettanti26,32, il che è prevedibile data la pulizia regolare dell'intera area clinica durante il giorno. Il respiro viene raccolto solo al mattino. Ciò è dovuto a molti altri fattori che possono influenzare il livello di composti organici volatili nell'aria espirata durante il giorno, che non possono essere controllati. Tra questi, il consumo di bevande e cibo33,34 e vari gradi di esercizio fisico35,36 prima del campionamento dell'aria espirata.
L'analisi dei VOC rimane all'avanguardia nello sviluppo della diagnostica non invasiva. La standardizzazione del campionamento rimane una sfida, ma la nostra analisi ha dimostrato in modo conclusivo che non vi erano differenze significative tra i campioni di respiro raccolti in luoghi diversi. In questo studio, abbiamo dimostrato che il contenuto di composti organici volatili nell'aria interna dipende dal luogo e dall'ora del giorno. Tuttavia, i nostri risultati mostrano anche che ciò non influisce in modo significativo sulla distribuzione dei composti organici volatili nell'aria espirata, suggerendo che il campionamento del respiro può essere eseguito in luoghi diversi senza influenzare significativamente i risultati. Si preferisce includere più siti e duplicare le raccolte di campioni su periodi di tempo più lunghi. Infine, la separazione dell'aria interna da luoghi diversi e la mancanza di separazione nell'aria espirata mostrano chiaramente che il sito di campionamento non influisce in modo significativo sulla composizione del respiro umano. Questo è incoraggiante per la ricerca sull'analisi del respiro in quanto elimina un potenziale fattore di confondimento nella standardizzazione della raccolta dei dati sul respiro. Sebbene tutti i modelli di respiro di un singolo soggetto rappresentassero una limitazione del nostro studio, potrebbero ridurre le differenze in altri fattori di confondimento influenzati dal comportamento umano. Progetti di ricerca monodisciplinari sono stati precedentemente utilizzati con successo in molti studi37. Tuttavia, sono necessarie ulteriori analisi per trarre conclusioni definitive. Si raccomanda ancora il campionamento di routine dell'aria interna, insieme al campionamento del respiro per escludere composti esogeni e identificare inquinanti specifici. Raccomandiamo di eliminare l'alcol isopropilico a causa della sua prevalenza nei prodotti per la pulizia, soprattutto in ambito sanitario. Questo studio è stato limitato dal numero di campioni di respiro raccolti in ciascun sito e sono necessari ulteriori studi con un numero maggiore di campioni di respiro per confermare che la composizione del respiro umano non influisca in modo significativo sul contesto in cui vengono raccolti i campioni. Inoltre, non sono stati raccolti dati sull'umidità relativa (UR) e, sebbene riconosciamo che le differenze di UR possono influenzare la distribuzione dei COV, le sfide logistiche sia nel controllo dell'UR che nella raccolta dei dati sull'UR sono significative negli studi su larga scala.
In conclusione, il nostro studio dimostra che i COV nell'aria interna variano in base al luogo e al momento, ma questo non sembra essere il caso per i campioni di respiro. A causa delle dimensioni ridotte del campione, non è possibile trarre conclusioni definitive sull'effetto dell'aria interna sul campionamento del respiro e sono necessarie ulteriori analisi, pertanto si raccomanda di effettuare il campionamento dell'aria interna durante la respirazione per rilevare eventuali contaminanti, COV.
L'esperimento si è svolto per 10 giorni lavorativi consecutivi presso il St Mary's Hospital di Londra nel febbraio 2020. Ogni giorno sono stati prelevati due campioni di respiro e quattro campioni di aria interna da ciascuna delle cinque sedi, per un totale di 300 campioni. Tutti i metodi sono stati eseguiti in conformità con le linee guida e le normative vigenti. La temperatura di tutte e cinque le zone di campionamento è stata mantenuta a 25 °C.
Sono state selezionate cinque sedi per il campionamento dell'aria interna: Laboratorio di Strumentazione per Spettrometria di Massa, Ambulatorio Chirurgico, Sala Operatoria, Area di Valutazione, Area di Valutazione Endoscopica e Sala Studi Clinici. Ogni area è stata scelta perché il nostro team di ricerca la utilizza spesso per reclutare partecipanti per l'analisi del respiro.
L'aria ambiente è stata campionata attraverso tubi di desorbimento termico (TD) Tenax TA/Carbograph con rivestimento inerte (Markes International Ltd, Llantrisan, Regno Unito) a 250 ml/min per 2 minuti utilizzando una pompa di campionamento dell'aria di SKC Ltd. Difficoltà totale: applicare 500 ml di aria ambiente a ciascun tubo TD. I tubi sono stati quindi sigillati con tappi di ottone per il trasporto al laboratorio di spettrometria di massa. Campioni di aria interna sono stati prelevati a turno in ogni sede ogni giorno dalle 9:00 alle 11:00 e nuovamente dalle 15:00 alle 17:00. I campioni sono stati prelevati in duplicato.
Sono stati raccolti campioni di respiro da singoli soggetti sottoposti a campionamento dell'aria interna. Il processo di campionamento del respiro è stato eseguito secondo il protocollo approvato dal Comitato etico per la ricerca dell'NHS Health Research Authority—London—Camden & Kings Cross (riferimento 14/LO/1136). Il processo di campionamento del respiro è stato eseguito secondo il protocollo approvato dal Comitato etico per la ricerca dell'NHS Health Research Authority—London—Camden & Kings Cross (riferimento 14/LO/1136). Il processo di elaborazione del processo di risoluzione dei problemi con il protocollo medico è stato risolto исследований NHS — Londra — Comitato per l'etichetta pubblicata Camden & Kings Cross (pagina 14/LO/1136). Il processo di campionamento del respiro è stato eseguito in conformità al protocollo approvato dal Comitato etico per la ricerca della NHS Medical Research Authority – Londra – Camden & Kings Cross (Rif. 14/LO/1136).La procedura di campionamento dell'aria espirata è stata eseguita in conformità con i protocolli approvati dall'NHS-London-Camden Medical Research Agency e dal King's Cross Research Ethics Committee (rif. 14/LO/1136). Il ricercatore ha fornito il consenso informato scritto. Ai fini della normalizzazione, i ricercatori non avevano mangiato né bevuto dalla mezzanotte della notte precedente. L'aria espirata è stata raccolta utilizzando una sacca monouso in Nalophan™ (PET polietilene tereftalato) da 1000 ml realizzata su misura e una siringa in polipropilene utilizzata come boccaglio sigillato, come precedentemente descritto da Belluomo et al. Il Nalophan ha dimostrato di essere un eccellente mezzo di conservazione respiratoria grazie alla sua inerzia e alla capacità di fornire stabilità del composto fino a 12 ore38. Rimanendo in questa posizione per almeno 10 minuti, l'esaminatore espira nella sacca di campionamento durante la normale respirazione a riposo. Dopo aver riempito la sacca fino al volume massimo, la sacca viene chiusa con lo stantuffo di una siringa. Come per il campionamento dell'aria interna, utilizzare la pompa di campionamento dell'aria SKC Ltd. per 10 minuti per aspirare l'aria dal sacchetto attraverso il tubo TD: collegare un ago di grande diametro senza filtro alla pompa dell'aria all'altra estremità del tubo TD attraverso i tubi di plastica e SKC. Agopunturare il sacchetto e inalare a una velocità di 250 ml/min attraverso ciascun tubo TD per 2 minuti, caricando un totale di 500 ml di respiri in ciascun tubo TD. I campioni sono stati nuovamente raccolti in duplicato per ridurre al minimo la variabilità del campionamento. I respiri vengono raccolti solo al mattino.
Le provette TD sono state pulite utilizzando un condizionatore per provette TD TC-20 (Markes International Ltd, Llantrisant, Regno Unito) per 40 minuti a 330 °C con un flusso di azoto di 50 ml/min. Tutti i campioni sono stati analizzati entro 48 ore dal prelievo mediante GC-TOF-MS. Un GC Agilent Technologies 7890A è stato abbinato a un sistema di desorbimento termico TD100-xr e a un BenchTOF Select MS (Markes International Ltd, Llantrisan, Regno Unito). La provetta TD è stata inizialmente prelavata per 1 minuto a un flusso di 50 ml/min. Il desorbimento iniziale è stato effettuato a 250 °C per 5 minuti con un flusso di elio di 50 ml/min per desorbire i VOC su una trappola fredda (Material Emissions, Markes International, Llantrisant, Regno Unito) in modalità split (1:10) a 25 °C. Il desorbimento a trappola fredda (secondario) è stato eseguito a 250 °C (con riscaldamento balistico a 60 °C/s) per 3 minuti a una portata di He di 5,7 ml/min, e la temperatura del percorso di flusso verso il GC è stata riscaldata in continuo fino a 200 °C. La colonna era una colonna Mega WAX-HT (20 m×0,18 mm×0,18 μm, Chromalytic, Hampshire, USA). La portata della colonna è stata impostata a 0,7 ml/min. La temperatura del forno è stata inizialmente impostata a 35 °C per 1,9 minuti, quindi aumentata a 240 °C (20 °C/min, mantenimento per 2 minuti). La linea di trasmissione MS è stata mantenuta a 260 °C e la sorgente di ioni (impatto elettronico a 70 eV) è stata mantenuta a 260 °C. L'analizzatore MS è stato impostato per registrare da 30 a 597 m/s. All'inizio e alla fine di ogni ciclo di analisi sono stati eseguiti il desorbimento in una trappola fredda (senza provetta TD) e il desorbimento in una provetta TD pulita e condizionata per garantire l'assenza di effetti di trascinamento. La stessa analisi in bianco è stata eseguita immediatamente prima e immediatamente dopo il desorbimento dei campioni di respiro per garantire che i campioni potessero essere analizzati in modo continuo senza dover regolare la TD.
Dopo l'ispezione visiva dei cromatogrammi, i file di dati grezzi sono stati analizzati utilizzando Chromspace® (Sepsolve Analytical Ltd.). I composti di interesse sono stati identificati da campioni rappresentativi di aria espirata e ambiente. Annotazione basata sullo spettro di massa dei COV e sull'indice di ritenzione utilizzando la libreria di spettri di massa NIST 2017. Gli indici di ritenzione sono stati calcolati analizzando una miscela di alcani (nC8-nC40, 500 μg/mL in diclorometano, Merck, USA) 1 μL aggiunto a tre provette TD condizionate tramite un impianto di caricamento della soluzione di calibrazione e analizzato nelle stesse condizioni TD-GC–MS e dall'elenco dei composti grezzi, solo quelli con un fattore di corrispondenza inversa > 800 sono stati conservati per l'analisi. Gli indici di ritenzione sono stati calcolati analizzando una miscela di alcani (nC8-nC40, 500 μg/mL in diclorometano, Merck, USA) 1 μL aggiunto a tre provette TD condizionate tramite un impianto di caricamento della soluzione di calibrazione e analizzato nelle stesse condizioni TD-GC–MS e dall'elenco dei composti grezzi, solo quelli con un fattore di corrispondenza inversa > 800 sono stati conservati per l'analisi.Gli indici di ritenzione sono stati calcolati analizzando 1 µl di una miscela di alcani (nC8-nC40, 500 µg/ml in diclorometano, Merck, USA) in tre provette TD condizionate utilizzando un'unità di caricamento della soluzione di calibrazione e analizzate nelle stesse condizioni TD-GC-MS.e da un'analisi comparativa per l'analisi è stato necessario stabilire solo una combinazione con l'efficienza energetica compatibilità > 800. e dall'elenco originale dei composti, sono stati mantenuti per l'analisi solo i composti con un coefficiente di corrispondenza inversa > 800.通过分析烷烃混合物（nC8-nC40,500 μg/mL Merck, USA）计算保留指数,通过校准溶液加载装置将1 μL 加标到三个调节过的TD管上,并在相同的TD-GC-MS 条件下进行分析并且从原始化合物列表中，仅保留反向匹配因子> 800 的化合物进行分析.通过 分析 烷烃 （（nc8-nc40,500 μg/ml 在 中, merck, USA） 保留 指数, 通过 校准 加载 装置 将 1 μl 到并 在 在 在 在 在 在 在 在 在 在 在 在 在 在 在 在 在 在 在 在在 在 在 在 在 在 在 在 在 在 在 在 在 在 在 在 在 在 在 在 在 在 在 800 的化合物进行分析.Gli indici di ritenzione sono stati calcolati analizzando una miscela di alcani (nC8-nC40, 500 μg/ml in diclorometano, Merck, USA); 1 μl è stato aggiunto a tre provette TD condizionate calibrando il caricatore di soluzione e lì aggiunto.utilizzati in questi strumenti TD-GC-MS e da una sonda di controllo per l'analisi necessaria per l'analisi combinazione con preparatore alimentare risoluzione dei problemi > 800. eseguito nelle stesse condizioni TD-GC-MS e dall'elenco dei composti originale, sono stati mantenuti per l'analisi solo i composti con un fattore di adattamento inverso > 800.Vengono rimossi anche ossigeno, argon, anidride carbonica e silossani. Infine, sono stati esclusi anche tutti i composti con un rapporto segnale/rumore < 3. Infine, sono stati esclusi anche tutti i composti con un rapporto segnale/rumore < 3. Tuttavia, la connessione del segnale con l'accensione è <3 e sono state incluse. Infine, sono stati esclusi anche tutti i composti con un rapporto segnale/rumore <3.最后,还排除了信噪比< 3 的任何化合物.最后,还排除了信噪比< 3 的任何化合物. Tuttavia, la connessione del segnale con l'accensione è <3 e sono state incluse. Infine, sono stati esclusi anche tutti i composti con un rapporto segnale/rumore <3.L'abbondanza relativa di ciascun composto è stata quindi estratta da tutti i file di dati utilizzando l'elenco dei composti risultante. Rispetto al NIST 2017, sono stati identificati 117 composti nei campioni di respiro. La selezione è stata eseguita utilizzando il software MATLAB R2018b (versione 9.5) e Gavin Beta 3.0. Dopo un'ulteriore analisi dei dati, altri 4 composti sono stati esclusi mediante ispezione visiva dei cromatogrammi, lasciando 113 composti da includere nell'analisi successiva. L'abbondanza di questi composti è stata recuperata da tutti i 294 campioni elaborati con successo. Sei campioni sono stati rimossi a causa della scarsa qualità dei dati (tubi TD perdenti). Nei set di dati rimanenti, le correlazioni unilaterali di Pearson sono state calcolate tra 113 VOC in campioni di misurazioni ripetute per valutarne la riproducibilità. Il coefficiente di correlazione era 0,990 ± 0,016 e il valore p era 2,00 × 10–46 ± 2,41 × 10–45 (media aritmetica ± deviazione standard).
Tutte le analisi statistiche sono state eseguite su R versione 4.0.2 (R Foundation for Statistical Computing, Vienna, Austria). I dati e il codice utilizzati per analizzare e generare i dati sono disponibili pubblicamente su GitHub (https://github.com/simonezuffa/Manuscript_Breath). I picchi integrati sono stati prima trasformati in logaritmo e poi normalizzati utilizzando la normalizzazione dell'area totale. I campioni con misurazioni ripetute sono stati riportati al valore medio. I pacchetti "ropls" e "mixOmics" vengono utilizzati per creare modelli PCA non supervisionati e modelli PLS-DA supervisionati. La PCA consente di identificare 9 valori anomali del campione. Il campione di respiro primario è stato raggruppato con il campione di aria ambiente ed è stato quindi considerato una provetta vuota a causa di un errore di campionamento. I restanti 8 campioni sono campioni di aria ambiente contenenti 1,1'-bifenil, 3-metile. Ulteriori test hanno mostrato che tutti gli 8 campioni presentavano una produzione di COV significativamente inferiore rispetto agli altri campioni, suggerendo che queste emissioni fossero causate da un errore umano nel caricamento delle provette. La separazione delle posizioni è stata testata in PCA utilizzando PERMANOVA da un pacchetto vegano. PERMANOVA consente di identificare la divisione dei gruppi in base ai centroidi. Questo metodo è stato precedentemente utilizzato in studi metabolomici simili39,40,41. Il pacchetto ropls viene utilizzato per valutare la significatività dei modelli PLS-DA utilizzando la convalida incrociata casuale a sette volte e 999 permutazioni. I composti con un punteggio di proiezione di importanza variabile (VIP) > 1 sono stati considerati rilevanti per la classificazione e mantenuti significativi. I composti con un punteggio di proiezione di importanza variabile (VIP) > 1 sono stati considerati rilevanti per la classificazione e mantenuti significativi. Configurazione con possibilità di promozione permanente (VIP) > 1 numero di opzioni per classi classiche e сохранялись как значимые. I composti con un punteggio di proiezione di importanza variabile (VIP) > 1 sono stati considerati idonei per la classificazione e sono stati ritenuti significativi.具有可变重要性投影(VIP) 分数> 1 的化合物被认为与分类相关并保留为显着.具有可变重要性投影(VIP) 分数> 1 Configurazione con servizio permanente professionale (VIP) > 1 categoria di vantaggi per la classica e l'installazione значимыми. I composti con un punteggio di importanza variabile (VIP) > 1 sono stati considerati idonei per la classificazione e sono rimasti significativi.Sono stati inoltre estratti i carichi dal modello PLS-DA per determinare i contributi di gruppo. I VOC per una particolare località vengono determinati sulla base del consenso dei modelli PLS-DA accoppiati. Per fare ciò, i profili VOC di tutte le località sono stati testati l'uno contro l'altro e se un VOC con VIP > 1 era costantemente significativo nei modelli e attribuito alla stessa località, veniva considerato specifico della località. Per fare ciò, i profili VOC di tutte le località sono stati testati l'uno contro l'altro e se un VOC con VIP > 1 era costantemente significativo nei modelli e attribuito alla stessa località, veniva considerato specifico della località. Per questo profilo LОС tutti i professionisti hanno controllato i farmaci protettivi e se LОС con VIP> 1 был nome disponibile per i modelli e относился к одному и тому же месту, тогда он считался считался считался пецифифичнымы для местоположения. Per fare ciò, i profili VOC di tutte le località sono stati testati tra loro e, se un VOC con VIP > 1 era costantemente significativo nei modelli e si riferiva alla stessa località, allora veniva considerato specifico della località.为此,对所有位置的VOC 配置文件进行了相互测试,如果VIP > 1 的VOC在模型中始终显着并归因于同一位置,则将其视为特定位置.为 此, 对 所有 的 的 voc 配置 文件 了 相互 测试, 如果 vip> 1 的 voc 在 中 始终 显着 并 归因将 其 视为 特定。。。 位置 位置 位置 位置 位置 位置 位置 位置 位置 位置 位置位置In questo profilo del telefono LОС in tutti i tuoi servizi e LОС con VIP> 1 считался зависящим от местоположения, если он был постоянно значимым в местоположению. A tal fine, i profili VOC in tutte le località sono stati confrontati tra loro e un VOC con VIP > 1 è stato considerato dipendente dalla località se era costantemente significativo nel modello e si riferiva alla stessa località.Il confronto tra i campioni di respiro e quelli di aria interna è stato effettuato solo per i campioni prelevati al mattino, poiché non sono stati prelevati campioni di respiro nel pomeriggio. Il test di Wilcoxon è stato utilizzato per l'analisi univariata e il tasso di falsi positivi è stato calcolato utilizzando la correzione di Benjamini-Hochberg.
I set di dati generati e analizzati durante lo studio attuale sono disponibili presso i rispettivi autori su richiesta ragionevole.
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Castellanos, M., Xifra, G., Fernández-Real, JM e Sánchez, JM Le concentrazioni dei gas espirati rispecchiano l'esposizione al sevoflurano e all'alcol isopropilico in ambienti ospedalieri in condizioni non professionali. Castellanos, M., Xifra, G., Fernández-Real, JM e Sánchez, JM Le concentrazioni dei gas espirati rispecchiano l'esposizione al sevoflurano e all'alcol isopropilico in ambienti ospedalieri in condizioni non professionali.Castellanos, M., Xifra, G., Fernandez-Real, JM e Sanchez, JM Le concentrazioni di gas esalato riflettono l'esposizione al sevoflurano e all'alcol isopropilico in un ambiente ospedaliero in un ambiente non professionale. Castellanos, M., Xifra, G., Fernández-Real, JM & Sánchez, JM呼吸气体浓度反映了在非职业条件下的医院环境中暴露于七氟醚和异丙醇。 Castellanos, M., Xifra, G., Fernández-Real, JM & Sánchez, JMCastellanos, M., Xifra, G., Fernandez-Real, JM e Sanchez, JM Le concentrazioni di gas nelle vie aeree riflettono l'esposizione al sevoflurano e all'isopropanolo in un ambiente ospedaliero in un contesto laico.J. Breath res. 10(1), 016001 (2016).
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Data di pubblicazione: 28 settembre 2022