Электрофоретическое определение карбоновых кислот в сыворотке крови с внутрикапиллярным концентрированием

Abstract

Данное исследование посвящено разработке электрофоретических подходов к разделению и on-line концентрированию короткоцепочечных жирных кислот (КЦЖК) в сыворотке крови больных с воспалительными заболеваниями кишечника. Короткоцепочечные жирные кислоты - конечные продукты ферментации углеводов, не перевариваемые в кишечнике. Наиболее высокие концентрации КЦЖК обнаруживаются в проксимальном отделе толстой кишки, где они абсорбируются колоноцитами (эпителиальными клетками толстой кишки) и далее поступают в ткани и кровь. Изменение их содержания в сыворотке крови может свидетельствовать о нарушениях метаболизма и наличии воспалительных заболеваний кишечника. Недостаточная чувствительность метода капиллярного электрофореза (КЭ) требует применения он-лайн концентрирования для обеспечения возможности детектирования минорных концентраций КЦЖК в биологических жидкостях. При этом наличие высокосолевой матрицы существенно ограничивает использование классических методов внутрикапиллярного концентрирования, основанных на различии в проводимости фонового электролита (ФЭ) и матрицы пробы. В связи с этим актуальным является поиск экспрессного и высокочувствительного электрофоретического определения КЦЖК в сыворотке крови. Предлагаемый нами вариант стэкинга с усилением поля с водной пробкой, вводимой непосредственно перед дозированием анализируемой пробы, позволяет создавать зону низкой проводимости, попадая в которую аналиты ускоряются и концентрируются на границе с фоновым электролитом, обеспечивая заметное снижение пределов обнаружения (ПО). Достигнутые значения ПО составили ~ 50 - 70 нг/мл за счет концентрирования аналитов в 30 раз. Предложенный подход характеризуется минимальной пробоподготовкой и обеспечивает экспрессное определение КЦЖК в течение 15 мин.

Electrophoretic separation and on-line concentration of short-chain fatty acids (SCFAs) in human blood serum of the patients with the inflammatory bowel disease is described in the current investigation. SCFAs are end products of carbohydrate fermentation, which are indigestible in the intestine. The highest concentrations of SCFAs are in the proximal colon, where they are absorbed by the epithelial cells of the colon (colonocytes) and then enter the tissues and blood. The changes in their serum content can indicate the metabolism disorders and inflammatory bowel diseases. The low sensitivity of capillary electrophoresis requires application of on-line concentration in order to implement this method for the detection of low concentrations of SCFAs in biological fluids. Moreover, for the salt-matrix samples, an application of common concentration techniques based on the differences in conductivity of sample matrix and background electrolyte is limited. Therefore, the development of fast, efficient and highly sensitive approaches for the determination of SCFAs in blood serum is an important task. In the current work, the improvement of the sensitivity of SFCAs has been achieved by the application of a water plug, which was proposed to be injected directly before the sample in order to form a low conductivity area for the acceleration and concentration of the analytes. The proposed preconcentration and electrophoretic separation scheme provided decreased detection limits of SCFAs (~ 50 - 70 ng/mL) due to 30 times concentration of analytes as well as fast analytes’ determination (15 min).