<ul>
<li>Je možné využít tento analytický nástroj jako neinvazivní metodiku vedle genetického testování?</li>
<li>Lze odhalit markery rakoviny a jiných vážných onemocnění?</li>
</ul>
Zjistěte více v novém aplikačním listu <a href="https://gcms.cz/library?search=breath+biopsy+with+td-gc-orbitrap%3A+a+non-invasive+approach+for+disease+detection&amp;mainauthorItems=3&amp;instrumentationItems=5-17">Breath Biopsy with TD-GC-Orbitrap: a non-invasive approach for disease detection</a> a porovnejte možnosti této techniky na bázi vysoko rozlišující hmotnostní spektrometrie se současnými trendy v instrumentální analýze, kde se <a href="https://www.pragolab.cz/chromatografie-a-ms/gc-ms/gc-orbitrap">GC-Orbitrap</a> stal nejvýkonnějším přístrojem v oblasti <a href="https://gcms.cz/products?category=22&amp;manufacturerItems=3">GC-HRMS</a> a díky svému vysokému rozlišení poskytuje vysokou selektivitu i citlivost.
<h3>Včasná detekce onemocnění pomocí analýzy dechu</h3>
Koncept použití vzorků dechu k identifikaci změn našeho zdravotního stavu a detekci různých nemocí není nový. Po desetiletí výzkumníci zkoumali složení dechu, včetně měření těkavých organických sloučenin (VOC) ve vydechovaném vzduchu, aby zkoumali potenciální změny v biologii a zdraví člověka.
Jak můžeme vidět na obrázku 1, analýza dechu nabízí přímočarý, neinvazivní způsob monitorování naší biologie, poskytuje nástroj pro včasnou detekci nemocí, a optimální a cílenou léčbu, a proto zájem o breathomiku tak rychle roste.
<img src="https://storage.googleapis.com/labrulez-bucket-strapi-h3hsga3/Pragolab_Biopsie_dechu_pomoci_technologie_GC_Orbitrap_neinvazivni_pristup_k_odhaleni_nemoci_a3cf8cff46/Pragolab-Biopsie-dechu-pomoci-technologie-GC-Orbitrap-neinvazivni-pristup-k-odhaleni-nemoci.png" alt="Pragolab: Přehled podílu exogenních i endogenních faktorů na složení vzorku dechu. Tento pohled je důležitý, protože zdraví jednotlivců ovlivňují všechny faktory."/>
<h5>Pomocí stanovení chemických sloučenin přítomných v dechu, můžeme:</h5>
<ul>
<li>Identifikovat kritické biomarkery onemocnění</li>
<li>Odhalit nemoci v jejich nejranějších stádiích</li>
<li>Monitorovat reakce na léky a další léčebné terapie</li>
<li>Posoudit expozici nebezpečným látkám</li>
</ul>
<h3>Kompletní analytické řešení</h3>
Obrázek 3 znázorňuje kompletní postup od odběru vzorků, jejich analýzy a poskytnutí výsledků, které toto jedinečné řešení poskytuje.
<img src="https://storage.googleapis.com/labrulez-bucket-strapi-h3hsga3/Pragolab_Obrazek_3_Pracovni_postup_biopsie_dechu_od_odberove_stanice_pro_biopsii_dechu_vcetne_Re_CIVA_Breath_Sampler_az_po_analyzu_TD_GC_Orbitrap_a_zpracovani_dat_pomoci_Compound_Discoverer_8034b275bd/Pragolab-Obrazek-3.-Pracovni-postup-biopsie-dechu-od-odberove-stanice-pro-biopsii-dechu-(vcetne-ReCIVA-Breath-Sampler)-az-po-analyzu-TD-GC-Orbitrap-a-zpracovani-dat-pomoci-Compound-Discoverer..jpg" alt="Pragolab: Obrázek 3. Pracovní postup biopsie dechu, od odběrové stanice pro biopsii dechu (včetně ReCIVA vzorkovače dechu) až po analýzu TD-GC-Orbitrap a zpracování dat pomocí Compound Discoverer."/>
<h3>Důvěra v detekci sloučenin na všech úrovních</h3>
V této studii se podíváme na vzorky získané od kuřáků a nekuřáků, ukážeme si rozdíly mezi těmito vzorky a provedeme spolehlivou identifikaci sloučenin.
Námi použité analytické řešení spočívá v komplexním spojení odběru vzorku dechu, termální desorpce (TD) a měření s využitím hmotnostní spektrometrie s vysokým rozlišením (HRAM) s cílem získat komplexní profil vzorků dechu.
<img src="https://storage.googleapis.com/labrulez-bucket-strapi-h3hsga3/Pragolab_Obrazek_5_TIC_vice_vzorku_dechu_ukazujici_siroky_rozsah_koncentraci_se_kterymi_se_setkavame_pri_analyze_dechu_Slouceniny_pritomne_v_5_radech_b4981740fc/Pragolab-Obrazek-5.-TIC-vice-vzorku-dechu-ukazujici-siroky-rozsah-koncentraci-se-kterymi-se-setkavame-pri-analyze-dechu.-Slouceniny-pritomne-v-5-radech..jpg" alt="Pragolab: Obrázek 5. TIC několika vzorků dechu ukazující široký rozsah koncentrací, se kterými se setkáváme při analýze dechu. Sloučeniny přítomné v 5ti řádech."/>
<h3>Experimentální část</h3>
Vzorkovač dechu ReCIVA, který zachycuje a předem koncentruje VOC na patrony pro biopsii dechu (Owlstone Medical Ltd.)
<h5>Parametry automatické termální desorpce <a href="https://gcms.cz/products/97">Markes TD100-xr</a></h5>
<ul>
<li>Doba desorbce trubičky: 10,0 min</li>
<li>Průtok desorbce trubičky: 50 ml/min</li>
<li>Teplota desorbce: 210 ˚C</li>
<li>Doba desorbce fokusačního trapu: 3,0 min</li>
</ul>
<h5>Parametry plynového chromatografu <a href="https://gcms.cz/products/3">Thermo TRACE 1310 GC</a></h5>
<ul>
<li>Provozní režim: Konstantní průtok</li>
<li>Nosný plyn: Helium; 3,00 ml/min</li>
<li>Teplotní rampa: 40 – 250 ˚C</li>
</ul>
<h5>Parametry hmotnostního spektrometru <a href="https://gcms.cz/products/18">Thermo Q Exactive GC Orbitrap</a></h5>
<ul>
<li>Teplota transfer line: 250 ˚C</li>
<li>Typ ionizace: EI, CI (methan)</li>
<li>Teplota iontového zdroje: 280 ˚C</li>
<li>Energie elektronů: 35, 70 eV</li>
<li>Režim akvizice: Full scan</li>
<li>Hmotnostní rozsah: 35 – 350 m/z</li>
<li>Rozlišení: 60 000 (FWHM při m/z 200)</li>
<li>Lock masses: 207,03235; 281,05114; 355,06994 m/z</li>
</ul>
<h3>Závěr</h3>
Odběrová stanice pro biopsii dechu v kombinaci s TD-GC-Orbitrap představuje kompletní analytické řešení, jehož cílem je umožnit akademickým a klinickým výzkumníkům analyzovat vzorky dechu v rutinních i výzkumných aplikacích. Tento přístup nabízí robustní sběr vzorků a vysoce selektivní získávání dat s kompletními nástroji pro informatiku/zpracování dat a reportování.
<blockquote>
Kompletní informace naleznete v aplikačním listu <a href="https://gcms.cz/labrulez-bucket-strapi-h3hsga3/application::paper.paper/wp-10727-td-gc-ms-metabolites-breath-wp10727-en.pdf">Breath Biopsy with TD-GC-Orbitrap: a non-invasive approach for disease detection</a> 
</blockquote>

Biopsie dechu pomocí technologie GC-Orbitrap – neinvazivní přístup k odhalení nemoci?

Cílem této technické poznámky je ukázat vhodnost systému pyrolýza - plynová chromatografie - Orbitrap hmotnostní spektrometrie pro detekci a identifikaci běžných polymerů ve vzorcích potravin a životního prostředí.
<h3>Úvod</h3>
Plasty zahrnují širokou škálu syntetických a polosyntetických polymerů s jedinečnými fyzikálními a chemickými vlastnostmi a používají se ve výrobcích, které se vyskytují ve všech aspektech každodenního života. Velkokapacitní výroba syntetických polymerů začala v 50. letech 20. století a na konci minulého desetiletí se odhadovalo, že celosvětová produkce plastů přesáhla 400 milionů tun ročně, z čehož přibližně 85 % nebylo recyklováno.
Mikroplasty jsou malé částice ze syntetických polymerů o průměru obvykle mezi 5 mm a 1 μm, zatímco nanočástice zahrnují částice o velikostech pod 1 μm. Rozlišují se dva zdroje mikroplastů.
Primárním zdrojem jsou kosmetické a zdravotnické výrobky, do nichž byly mikročástice - typicky polypropylen, polyethylen a polystyren - přidány záměrně.
<img src="https://storage.googleapis.com/labrulez-bucket-strapi-h3hsga3/jordan_beltran_Axdlcxa_Modc_unsplash_24c73742a7/jordan-beltran-AxdlcxaModc-unsplash.jpg" alt="Unsplash/Jordan Beltran: Identifikace mikroplastů ve vodě a potravinách pomocí pyrolýzní GC s HRMS Orbitrap"/>
Sekundárním zdrojem jsou úlomky vzniklé roztříštěním větších předmětů ze syntetických polymerů, které se do životního prostředí obvykle dostávají nevhodnou likvidací. K fragmentaci dochází v důsledku mechanického namáhání a atmosférických podmínek.
Byly přijaty některé právní kroky k omezení používání mikroplastů v kosmetických výrobcích, nicméně za hlavní zdroj znečištění mikroplasty jsou považovány sekundární zdroje. V současné době jsou mikroplasty přítomny v suchozemském i vodním prostředí. Vzhledem k jejich malým rozměrům mohou snadno migrovat z životního prostředí do potravního řetězce.
Mikroplasty se mohou skládat nejen z čistého syntetického polymeru, ale mohou obsahovat i zbytky monomeru, změkčovadla, zpomalovače hoření a mnoho dalších toxických přísad, které mohou mít negativní dopad na lidské zdraví. V průběhu času mohou mikroplasty obsahovat kontaminanty životního prostředí, například stopové kovy.
Ke screeningu vzorků za účelem zjištění přítomnosti a identifikace chemické podstaty mikroplastových částic se běžně používá infračervená spektroskopie s Fourierovou transformací (FTIR), Ramanova spektroskopie a techniky založené na mikroskopii. Zejména v případě analýzy založené na mikroskopii je však počet vzorků, které lze prověřit, omezený.
Pyrolýzní plynová chromatografie s hmotnostní spektrometrií (py-GC-MS) představuje slibnou alternativu pro monitoring a identifikaci mikroplastů tam, kde je kritická průchodnost. Tento analytický přístup navíc umožňuje časově úspornou detekci velkého množství mikroplastů a nanoplastů pod spodní hranicí velikosti mikroskopických technik.
<img src="https://storage.googleapis.com/labrulez-bucket-strapi-h3hsga3/Thermo_TRACE_1600_Series_GC_and_Orbitrap_Exploris_GC_240_e5c5602240/Thermo-TRACE-1600-Series-GC-and-Orbitrap-Exploris-GC-240.jpg" alt="Pragolab: Thermo TRACE 1600 Series GC a Orbitrap Exploris GC 240"/>
Přečtěte si více o analýze mikroplastů při použití:
<ul>
<li>extraktoru <a href="https://gcms.cz/article/2510">Thermo Scientific Dionex ASE 350 (Accelerated Solvent Extractor)</a></li>
<li>pyrolyzéru (Frontier Laboratories)</li>
<li>plynového chromatografu Thermo Scientific <a href="https://gcms.cz/products/3">TRACE 1310</a> (nyní <a href="https://gcms.cz/products/486">TRACE 1610</a>)</li>
<li>ve spojení s hmotnostním spektrometrem <a href="https://gcms.cz/products/473">Thermo Scientific Orbitrap Exploris GC 240</a></li>
</ul>
K separaci produktů pyrolýzy byla použita kapilární kolona <a href="https://gcms.cz/library?mainauthorItems=3&amp;search=TG-5SilMS">Thermo Scientific TraceGOLD TG-5SilMS</a> 30 m × 0,25 mm I.D. × 0,25 μm.
Data byla zpracována pomocí <a href="https://gcms.cz/library?mainauthorItems=3&amp;search=Compound+Discoverer">softwaru Thermo Scientific Compound Discoverer</a> a <a href="https://gcms.cz/products/76">Thermo Scientific Chromeleon Chromatography Data System (CDS)</a>.
💡 Další podrobnosti se dozvíte v <a href="https://gcms.cz/labrulez-bucket-strapi-h3hsga3/tn_001155_gc_orbitrap_exploris_pyrolysis_microplastics_tn001155_na_en_20d1f01570/tn-001155-gc-orbitrap-exploris-pyrolysis-microplastics-tn001155-na-en.pdf">přiložené aplikaci</a> nebo nás neváhejte kontaktovat na eliasova@pragolab.cz.
<h3>Přehled GC/MS aplikací Thermo Scientific se zaměřením na analýzu mikroplastů v <a href="https://gcms.cz/library?mainauthorItems=3&amp;search=microplastic">knihovně LabRulezGCMS</a></h3>
<ul>
<li>Dioxins: Identification of microplastics in water and food using pyrolysis GC with high resolution Orbitrap mass spectrometry (Postery | 2022)
</li>
<li>RAFA: Identification of microplastics in water and food using pyrolysis GC with high resolution Orbitrap mass spectrometry (Postery | 2022)
</li>
<li>Pyrolysis-GC-Orbitrap MS - A Powerful Analytical Tool for Identification and Quantification of Microplastics in a Biological Matrix (Prezentace)
</li>
<li>Identification of microplastic particles in environmental water and food using pyrolysis GC with high resolution Orbitrap mass spectrometry (Aplikace | 2022)
</li>
<li>Pyrolysis-GC-Orbitrap MS - a powerful analytical tool for identification and quantification of microplastics in a biological matrix (Aplikace | 2018)
</li>
<li>RAFA: Quantification Of Decabromodiphenyl Ether In Microplastics Using Direct Insert Probe Coupled With Magnetic Sector High Resolution Mass Spectrometer In Full Scan Mode (Postery | 2019)
</li>
<li>RAFA: Recent developments in the analysis of pesticides and contaminants in food using LC- and GC-Orbitrap Technology (Prezentace | 2019)
</li>
<li>RAFA: Implementing new GC-MS and LC-MS technologies to stay ahead with your food safety analysis from pesticides to PFAS and microplastics (Prezentace | 2022)
</li>
<li>Meeting the requirements of US and European water standards (Příručky | 2020)
</li>
</ul>
<h3>Vybrané webináře Thermo Scientific na téma GC/MS analýzy mikroplastů</h3>
<h5>1. <a href="https://gcms.cz/webinar/280">Sampling and Analysis of Emerging Pollutants</a></h5>
<ul>
<li>ZÁZNAM | Proběhlo Út, 22.9.2020</li>
</ul>
V tomto webináři Vám představíme pokročilé vzorkování a analýzu mikroplastů ze vzduchu a vody pomocí termální desorpce ve spojení s GC/MS.
<h5>2. <a href="https://gcms.cz/webinar/1605">Contaminants in food - Microplastics</a></h5>
<ul>
<li>ZÁZNAM | Proběhlo St, 5.10.2022</li>
</ul>
Tento webinář bude diskutovat o tom, jak s jistotou testovat převládající fytoxiny a mykotoxiny nebo o různých možnostech GC-MS od jednotkového rozlišení po vysoké rozlišení v kombinaci s pyrolýzou.

Identifikace mikroplastů ve vodě a potravinách pomocí pyrolýzní GC s HRMS Orbitrap

V tomto aplikačním listu se dozvíte o možnostech využití <a href="https://gcms.cz/products?category=134&amp;distributorItems=42&amp;manufacturerItems=3">plynové chromatografie ve spojení s Orbitrap hmotnostní spektrometrií</a> a softwarem <a href="https://gcms.cz/library?instrumentationItems=17-3-5&amp;mainauthorItems=3&amp;search=Compound+Discoverer">Thermo Scientific Compound Discoverer</a> pro detekci a identifikaci necíleně přidaných látek (NIAS) ve vzorku plastové fólie.
<blockquote>
💡 <a href="https://gcms.cz/products/473">Thermo Orbitrap Exploris GC 240 Mass Spectrometer</a>
</blockquote>
V Evropské unii (EU) by materiály a předměty z plastů určené pro styk s potravinami měly být v souladu s nařízením Komise (EU) č. 10/2022 a jeho změnami. Toto nařízení obsahuje seznam povolených monomerů, dalších výchozích látek, makromolekul získaných mikrobiální fermentací, aditiv a pomocných látek pro výrobu polymerů (cíleně přidané látky), které lze použít pro výrobu plastových materiálů určených pro styk s potravinami (food contact materials - FCM).
Během výrobních procesů a použití těchto plastových materiálů však může docházet k reakci a degradaci produktů, což vede ke vzniku dalších sloučenin (necíleně přidaných látek) v plastovém materiálu. Z tohoto důvodu je třeba před povolením FCM posoudit riziko spojené s přítomností a možným uvolňováním necíleně přidaných látek.
<img src="https://storage.googleapis.com/labrulez-bucket-strapi-h3hsga3/Thermo_TRACE_1600_Series_GC_and_Orbitrap_Exploris_GC_240_e5c5602240/Thermo-TRACE-1600-Series-GC-and-Orbitrap-Exploris-GC-240.jpg" alt="Pragolab: GC Thermo Scientific TRACE 1610 a MS Thermo Scientific Orbitrap Exploris GC 240"/>
Vzhledem k širokému rozsahu těkavosti a polarit těchto látek se pro provedení komplexní studie používají různé chromatografické techniky. Většina uváděných metod pro necílenou analýzu plastových FCM je založena na <a href="https://lcms.cz/library?instrumentationItems=31-30-33&amp;mainauthorItems=3&amp;search=FCM">kapalinové chromatografii (LC) ve spojení s hmotnostní spektrometrií s vysokým rozlišením (HRAM)</a>.
K analýze těkavé frakce migrujících látek se pak používá plynová chromatografie, často vybavená headspace autosamplerem, ve spojení s hmotnostní spektrometrií (headspace GC-MS).
V této charakterizační fázi nabízí HRAM MS oproti MS řadu výhod. V případě výskytu neznámé sloučeniny poskytuje HRAM, jako je Orbitrap MS, vysoce kvalitní přesná hmotnostní data s využitím elektronové ionizace (EI) nebo chemické ionizace (CI) k identifikaci molekulárních iontů a provedení fragmentačních studií pomocí MS/MS a kvantifikaci k určení koncentrace analytu.
<img src="https://storage.googleapis.com/labrulez-bucket-strapi-h3hsga3/Pragolab_MS_2_spektrum_methylpalmitatu_s_ionty_popsanymi_fragmentaci_in_silico_b37895f67a/Pragolab-MS2-spektrum-methylpalmitatu-s-ionty-popsanymi-fragmentaci-in-silico.jpg" alt="Pragolab: MS² spektrum methylpalmitátu s ionty popsanými fragmentací in silico"/>
U takto kvalitních a komplexních dat je nezbytné, aby existoval intuitivní SW, který umožní extrahovat všechny funkce, vizualizovat výsledky a vyvodit smysluplné závěry. Pro tento účel lze použít software Compound Discoverer, který umožňuje provádět studie chemické migrace od detekce až po statistické porovnání a identifikaci sloučenin, a to vše v rámci jediného softwarového prostředí.
<img src="https://storage.googleapis.com/labrulez-bucket-strapi-h3hsga3/Pragolab_Pracovni_postup_softwaru_PCI_Compound_Discoverer_pouzivany_k_potvrzeni_sloucenin_identifikovanych_v_EI_pracovnim_postupu_b5c6d07190/Pragolab-Pracovni-postup-softwaru-PCI-Compound-Discoverer-pouzivany-k-potvrzeni-sloucenin-identifikovanych-v-EI-pracovnim-postupu..jpg" alt="Pragolab: Pracovní postup softwaru PCI Compound Discoverer používaný k potvrzení sloučenin identifikovaných v EI pracovním postupu"/>
Cílem této studie bylo vyvinout analytickou metodu pro předběžnou identifikaci neznámých migrujících látek v plastových materiálech určených pro styk s potravinami pomocí GC-MS Orbitrap a prokázat výhody softwaru Compound Discoverer pro tuto aplikaci.
Analýza byla provedena pomocí <a href="https://gcms.cz/products/486">plynového chromatografu Thermo Scientific TRACE 1610</a> a <a href="https://gcms.cz/products/473">hmotnostního spektrometru Thermo Scientific Orbitrap Exploris GC 240</a>.
Veškeré podrobnosti naleznete <a href="https://gcms.cz/labrulez-bucket-strapi-h3hsga3/an_001607_gc_orbitrap_ms_compound_discoverer_nias_plastic_food_an001607_na_en_9149fdb87a/an-001607-gc-orbitrap-ms-compound-discoverer-nias-plastic-food-an001607-na-en.pdf">v přiložené aplikaci</a>, nebo nás neváhejte kontaktovat na eliasova@pragolab.cz.
Přehled nejnovějších aplikací Thermo GC/Orbitrap <a href="https://gcms.cz/library?from=2022&amp;instrumentationItems=3-17-5&amp;manufacturerItems=2&amp;to=2023">v knihovně LabRulezGCMS</a>
<ul>
<li>Identification of lithium-ion battery degradation products using GC Orbitrap mass spectrometry (Aplikace | 2022)
</li>
<li>Metabolomics: Developing and optimizing a robust HRAM GC-MS pipeline for on-breath global biomarker analysis (Postery | 2022)
</li>
<li>ASMS: Using flow-modulated GC×GC technology coupled with GC-Orbitrap mass spectrometry for the profiling of automotive diesel (Postery | 2022)
</li>
<li>ASMS: Using GC Orbitrap mass spectrometry for the identification of lithium-ion battery degradation products (Postery | 2022)
</li>
<li>NEMC: A consolidated approach for routine analysis of soil contaminants using GC-Orbitrap mass spectrometry (Postery | 2022)
</li>
<li>EPRW: Applying high resolution GC-Orbitrap mass spectrometry for the quantitative analysis of environmental contaminants in food (Postery | 2022)
</li>
<li>Identification of microplastic particles in environmental water and food using pyrolysis GC with high resolution Orbitrap mass spectrometry (Aplikace | 2022)
</li>
<li>Dioxins: Identification of microplastics in water and food using pyrolysis GC with high resolution Orbitrap mass spectrometry (Postery | 2022)
</li>
<li>RAFA: Applying high resolution GC-Orbitrap mass spectrometry for the quantitative analysis of environmental contaminants in food (Postery | 2022)
</li>
<li>RAFA: Identification of microplastics in water and food using pyrolysis GC with high resolution Orbitrap mass spectrometry (Postery | 2022)
</li>
<li>RAFA: Implementing new GC-MS and LC-MS technologies to stay ahead with your food safety analysis from pesticides to PFAS and microplastics (Prezentace | 2022)
</li>
<li>Untargeted screening and identification of substances in plastic food contact materials using an Orbitrap Exploris GC 240 mass spectrometer (Aplikace | 2022)
</li>
<li>Enhance sensitivity using variable electron voltage (VeV) on Orbitrap Exploris GC Mass Spectrometers (Technické články | 2022)
</li>
</ul>

Screening a identifikace látek v plastových materiálech přicházejících do styku s potravinami pomocí hmotnostního spektrometru Orbitrap Exploris GC 240

V laboratoři profesora Radka Cibulky se dlouhodobě snaží vyvinout systémy, které by usnadnily chemické reakce, a tak i cestu k některým léčivům či dalším užitečným látkám. Prestižní časopis Chemical Science nyní opublikoval nový systém pro chemické redukce založený na deprotonovaných flavinech, derivátech vitaminu B2. Systém byl vyvinut v rámci spolupráce týmů z VŠCHT Praha a Univerzity Adama Mickiewicze v rámci projektu Grantové agentury České republiky a polské grantové agentury NCN.„Připadáme si jako montéři. Odebrání jedné součástky (protonu) z molekuly téměř bezbarvého 3-methyllumichromu – látky, která je s flaviny příbuzná – vyvolá strukturní změny, které vedou ke vzniku oranžového flavinového aniontu. Tento flavinový anion je unikátní, neboť jeho protonovaná forma neexistuje. My jsme ten anion navíc využili jako katalyzátor redukcí. Stačí na něj posvítit tyrkysovým světlem a redukce probíhá.“ říká Radek Cibulka.<blockquote><h4>Původní článek</h4><h4><a target="_blank" rel="noopener noreferrer" href="https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2025/sc/d5sc01630d">Introduction of flavin anions into photoredox catalysis: acid–base equilibria of lumichrome allow photoreductions with an anion of an elusive 10-unsubstituted isoalloxazine</a></h4>Dorota Prukała, Ekaterina Zubova, Eva Svobodová, Ludmila Šimková, Naisargi Varma, Josef Chudoba, Jiří Ludvík, Gotard Burdzinski, Iwona Gulaczyk, Marek Sikorski and &nbsp;Radek CibulkaChem. Sci., 2025,16, 11255-11263<a target="_blank" rel="noopener noreferrer" href="https://doi.org/10.1039/D5SC01630D">https://doi.org/10.1039/D5SC01630D</a><h6>licensed under <a target="_blank" rel="noopener noreferrer" href="https://creativecommons.org/licenses/by/3.0/">CC-BY 3.0</a></h6></blockquote>Následují vybrané části článku. Formát a hypertextové odkazy byly převzaty z originálu.AbstraktFlaviny se osvědčily jako účinné katalyzátory v oxidační fotoredoxní katalýze. Naopak jejich použití v redukční fotokatalýze zůstává omezené, hlavně kvůli relativně nízké stabilitě přechodných flavinových radikálů (semichinonů), které se používají ve fotoredukcích. Plně redukované formy flavinů jsou také nevýhodné ve fotokatalýze, protože absorbují světlo v UV oblasti spíše než ve viditelné oblasti. V této práci představujeme nový přístup k redukční fotokatalýze flavinů, který využívá flavinový (izoalloxazinový) anion odvozený od těžko dostupného 10-nesubstituovaného 3,7,8-trimethylisoalloxazinu, nestabilního tautomeru 3-methyllumichromu. Zjistili jsme podmínky, za kterých se tento isoalloxazinový aniont tvoří in situ deprotonací/izomerizací ze snadno dostupného 3-methyllumichromu, a následně jsme jej použili jako fotoredoxní katalyzátor při redukční dehalogenaci aktivovaných bromoarenů a jejich C–P kopulační reakci s trimethylfosfitem za vzniku arylfosfonátu. Spektroskopie v ustáleném stavu a přechodná absorpční spektroskopie, NMR a cyklická voltametrie spolu s kvantově chemickými výpočty ukázaly, že anion oxidovaného isoalloxazinu má oproti jiným formám flavinů používaných ve fotoredukcích několik výhod, jako je vysoká stabilita i v přítomnosti kyslíku, absorpční maximum ve viditelné oblasti, což umožňuje použití excitačního světla mezi 470 a 505 nm, a relativně dlouhá životnost singletového excitovaného stavu.<h4>Materiály a metody</h4>Spektra nukleární magnetické rezonance (NMR) byla naměřena v CD3CN, DMSOd6 , DMF-d6, TFA-d3 nebo v jejich směsích na přístroji Agilent 400-MR DDR2 (399,94 MHz pro 1H, 100,58 MHz pro 13C), JEOL-ECZL400G (400 MHz pro 1H, 101 MHz pro 13C) nebo Bruker Avance III 600 MHz (600 MHz pro 1H a 151 MHz pro 13C) při 298 K. Údaje pro 1H NMR jsou uvedeny následovně: chemický posun (δ ppm), multiplicita (s = singlet, d = doublet, t = triplet, q = kvartet, m = multiplet, dd = doublet doubletů, dt = doublet tripletů, br = široký atd.), vazebná konstanta (Hz) a integrace. Všechna NMR spektra byla zpracována a přiřazena pomocí <a target="_blank" rel="noopener noreferrer" href="https://icpms.labrulez.com/products?distributorItems=298&amp;manufacturerItems=464">MestreNova</a>.Hmotnostní spektra s vysokým rozlišením byla získána na <a target="_blank" rel="noopener noreferrer" href="https://lcms.labrulez.com/library?mainauthorItems=5&amp;search=Q-Tof+Micro">Q-Tof Micro</a> (Waters), vybaveným kvadrupólem a analyzátorem doby letu (TOF) a multikanálovým deskovým (MCP) detektorem. Analýza GC-MS byla provedena na plynovém chromatografu <a target="_blank" rel="noopener noreferrer" href="https://gcms.labrulez.com/library?mainauthorItems=3&amp;search=Trace+GC+Ultra">Trace Ultra</a> (Themo Scientific) s kvadrupólovým hmotnostním spektrometrem <a target="_blank" rel="noopener noreferrer" href="https://gcms.labrulez.com/library?mainauthorItems=3&amp;search=DSQ+II">DSQ II</a> (Thermo Scientific) vybaveným kapilární kolonou DB-5ms (30 m x 0,25 mm, fólie 0,25 um) nebo na plynovém chromatografu <a target="_blank" rel="noopener noreferrer" href="https://gcms.labrulez.com/library?mainauthorItems=10&amp;search=7890">7890</a> (Agilent) s <a target="_blank" rel="noopener noreferrer" href="https://gcms.labrulez.com/products/473">hmotnostním spektrometrem Orbitrap Exploris 240</a> (Thermo Scientific) vybaveným kapilární kolonou DB-5ms (30 m x 0,25 mm, fólie 0,25 um). V pozitivním režimu byl použit <a target="_blank" rel="noopener noreferrer" href="https://gcms.labrulez.com/library?manufacturerItems=50&amp;search=SICRIT">SICRIT</a> (Soft Ionization by Chemical Reaction In Transfer – Plasmion GmbH, Německo).Teploty tání byly měřeny na aparatuře Boetius a nejsou korigovány. Fotoredoxní katalýza byla provedena pomocí Luxeon Star LED 470 nm (65 lm @ 700mA) s dominantními vlnovými délkami 460–485 nm v tvrzeném hliníkovém bloku (uspořádání viz S3) a Luxeon Star LED 505 nm (76 lm @ 350mA) s dominantními vlnovými délkami 490–515 nm. Absorpční spektra UV-Vis byla zaznamenána na spektrofotometru <a target="_blank" rel="noopener noreferrer" href="https://icpms.labrulez.com/library?mainauthorItems=1&amp;search=UV-2550">UV-2550</a> (Schimadzu). Emisní spektra v ustáleném stavu a spektra excitace fluorescence byla zaznamenána na spektrofluorometru Jobin Yvon-SpexFluorolog 3-22. Upozorňujeme, že spektra byla zaznamenána při použití stejných excitačních a emisních štěrbin pro jednotné spektrální rozlišení a citlivost. Měření životnosti fluorescence všech sloučenin byla provedena metodou časově korelovaného počítání jednotlivých fotonů (TCSPC). Rozpad byl měřen pomocí TCSPC Triple Illuminator jako příslušenství ke spektrofluorometru Fluorologs 3-22 pro měření v ustáleném stavu, který přidává schopnost měření životnosti v časové doméně. Jako zdroj excitace byly použity diody NanoLED (λexc = 368 nm a 389 nm) od IBH. Přístroj v této hardwarové konfiguraci je schopen měřit doby života krátké až 400 ps. Dekonvoluce křivek rozpadu fluorescence byla provedena pomocí softwaru IBH Consultants. Experimentální nejistoty v dobách života jsou 10 %. Nastavení pro měření přechodných absorpčních spekter UV-Vis: Tripletové stavy byly generovány a analyzovány pomocí laserové flash fotolýzy s použitím nanosekundového Q-spínaného Nd: YAG laseru v kombinaci s optickým parametrickým oscilátorem (OPO) pracujícím na 470 nm; energie laserového pulzu byla udržována kolem 0,5 mJ/pulz. Roztok vzorku byl před měřením zbaven kyslíku probubláváním argonem po dobu 15 minut. Spektra byla stanovena pomocí kinetiky shromážděné v rozmezí 350–700 nm s intervalem 10 nm. Podrobnosti viz ref. 1.Elektrochemická měření (cyklická voltametrie) byla prováděna pomocí počítačem řízeného potenciostatu <a target="_blank" rel="noopener noreferrer" href="https://lcms.labrulez.com/library?search=PGSTAT101">PGSTAT101 </a>(Autolab-Metrohm) s použitím softwaru NOVA 1.11, podrobnosti viz kapitola 5.

Práce týmu prof. Cibulky na obálce časopisu Chemical Science

Webináře

Aplikace

Akademie

Osobnosti

Plasty

Životní prostředí

Potraviny

Vody

Zdraví

Přednáška

Vědecký článek

Rozhovor

Toxikologie

Popularizace

Věda a výzkum

Software

Covid-19

Kariéra

Článek

Laboratoře

Různé

Produkt

Video

Poster

Nejbližší akce

Typ novinky

Zaměření

Vysoká  škola chemicko-technologická v Praze spojuje tradici s nejmodernějšími nano- a biotechnologiemi a dalšími progresivními směry a obory ve vědě a výzkumu. Spolu s vynikajícím mezinárodním renomé a špičkovým přístrojovým vybavením otevírá každému studentovi možnosti zapojit se do vědeckých projektů dle vlastního výběru, umožňuje zahraniční stáže a je následně vstupenkou k prestižnímu, dobře ohodnocenému uplatnění doma i v zahraničí.

Vysoká škola chemicko-technologická v Praze

Jsme jedním z lídrů na českém a slovenském trhu v oblasti laboratorních zařízení a svým zákazníkům přinášíme špičkové přístroje z oboru analytické chemie a fyzikálních měření více než 25 let.

Pragolab

Shimadzu at ISC 2026

DataApex at ISC 2026

Představení přístroje Revo od společnosti Nicoya

ICP-MS for Hybrid Photoelectrode Characterization

Modern Methods for Faster Microbial Analysis

Addressing LC Method Optimization - Scaling For Efficiency, Throughput And Reproducibility