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呼吸道飞沫

收集作为呼吸气溶胶而呼出的呼吸道飞沫能够收集非挥发性生物标志物,以便使用一系列已建立的分析技术进行分析

呼吸道飞沫包含多种生物标志物

除了气体和挥发性化合物,呼出的空气中还充满了微小的呼吸道飞沫,每个都不到100微米。这些呼吸道飞沫的含量包括非挥发性物质,它们可以成为检测和治疗疾病的有用生物标志物。

呼吸飞沫以呼吸气溶胶的形式被呼出,通常被研究为细气溶胶(<5微米)和粗气溶胶(>5微米)。每个呼吸道飞沫都含有非挥发性代谢物、蛋白质、脂类、核苷酸和病毒颗粒。

类型的生物标志物

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为什么收集呼吸气溶胶?

呼吸飞沫中的呼吸生物标记物有许多可能的应用。呼吸气溶胶收集被体育组织用于反兴奋剂测试[1-3],也可以用来检测一系列非法娱乐药物[4-6]。通过检测细胞因子和其他免疫信号分子,飞沫在识别炎症方面已被证明是有用的。也有证据表明,呼吸道飞沫在传染病中使用RNA或DNA作为病原体存在的生物标记物。


收集呼吸道飞沫作为生物标记物的来源有各种好处:

  • 它是非侵入性的,确保病人舒适
  • 它在任何地方都很便宜,很容易做
  • 它不需要医疗经验或专业培训
  • 它与广泛的已建立的分析工作流无缝集成

呼吸道飞沫的来源

呼吸气溶胶中的生物标记物尤其值得关注,因为它们产生于肺部的深气道[7,8],靠近气体交换发生的地方和几个严重的肺部感染所在的地方。

呼吸飞沫被认为是通过一种叫做细支气管液膜破裂(BFFB)的过程形成的,这种过程是由正常呼吸[9]时低细支气管的关闭和重新打开引起的。肺部的气道里布满了含有表面活性剂的液体,可以降低表面张力。在呼气接近尾声时,这些液体会在较小的气道上形成膜。当细支气管在吸入过程中再次打开时,这些液体薄膜破裂,释放出作为气溶胶颗粒的飞沫,这些飞沫被吸入肺泡,然后在下一次呼气时排出。通过深呼和快速吸入,可增加呼吸气溶胶中飞沫的产生。

气溶胶的形成
在呼气结束时,液体膜在深肺的小气道闭合。在吸入过程中,气道再次打开,薄膜破裂并产生气溶胶颗粒。这一过程类似于气泡破裂时薄膜的崩塌。

呼吸道飞沫的用途

从呼吸道飞沫中可以捕获和分析的颗粒的多样性意味着它们有广泛的潜在应用。他们已经在竞技体育的反兴奋剂中发现了一些价值,可以收集类固醇、激素治疗和兴奋剂等药物,并通过液相色谱-质谱(LC-MS)方法直接识别。在检测安非他明、四氢大麻酚等药物滥用标志方面,也探索了类似的应用。正在调查的其他用途包括检测与肺损伤特别相关的炎症、确定环境暴露和检测病原体,特别是流感等呼吸道病毒。

呼出的气溶胶的收集和分析仍然是一个发展中的领域,有许多潜在的应用尚未被探索,进入联系来了解更多。

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参考文献

  1. Theviset al。(2016)运用互补矩阵进行运动药物检测:优势与局限性。J Pharm Biomed Anal。; 130:220 - 230。doi:10.1016 / j.jpba.2016.03.055
  2. Bowers & Bigard(2017)反兴奋剂研究的成就与挑战。地中海运动科学。; 62:77 - 90。doi:10.1159 / 000460702
  3. Theviset al。(2017)扩大运动药物检测的分析选择:质谱法检测呼出气体中的违禁物质。快速Commun。质量。范围。; 31:1290 - 1296。doi:10.1002 / rcm.7903
  4. Arvidssonet al。(2019年)使用呼气和口服液对有物质使用障碍的成年人进行药物滥用筛查。药物测试肛门。; 11(1):新。doi:10.1002 / dta.2384
  5. Ullah.(2018)液相色谱-串联质谱法测定呼出中28种非挥发性药物滥用。J Pharm Biomed Anal。; 148:251 - 258。doi:10.1016 / j.jpba.2017
  6. Ljungkvistet al。(2017)采用两种技术对呼吸中的非挥发性物质进行采样——以美沙酮为例。J呼吸Res。12(1): 016011。doi:10.1088 / 1752 - 7163 / aa8b25
  7. Gebhartet al。(1988)人类肺作为气溶胶发生器。j .地中海气溶胶。1:196-7。
  8. Effroset al。(2005)慢性阻塞性肺疾病患者和正常人上皮衬里液溶质浓度。应用物理杂志(1985), 99(4): 1286 - 92。doi:10.1152 / japplphysiol.00362.2005
  9. 约翰逊et al。(2009)呼吸气溶胶的形成机制。J气雾剂Med Pulm给药。, 22(3): 229 - 37。doi:10.1089 / jamp.2008.0720
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