Спосіб діагностики інфекційних захворювань мас-спектрометричним методом та пристрій для його реалізації

Изобретение относится к медицине, в частности, к масс-спектрометрическому анализу с ионизацией анализируемых веществ и может быть использовано для экспресс-диагностики острых форм инфекционных заболеваний. Известен способ диагностики инфекционных заболеваний, выбранный в качестве прототипе, заключающийся в культивировании микроорганизмов, пиролизе с последующей ионизацией фрагментов пиролиза и распределением масс этих фрагментов в виде спектра, который затем сравнивают со спектрами известных микроорганизмов [1], Известно устройство, выбранное нами в качестве прототипа, содержащее источник ионов, в составе пиролизного устройства и камеры ионизации, масс-анализатор и вычислительное устройство [1]. Недостаток известного способа и устройства заключается в том, что они не обеспечивают быстрое и точное установление диагноза Это объясняется тем, что культивирование микробов с последующим их исследованием требует много времени. Кроме - того, известный масс-спектральный метод обнаружения микроорганизмов не определяет их токсигенность, а обнаружение этих микроорганизмов в биоматериале человека может лишь подтвердить факт заражения человека и только предполагать заболевание. В этом случае необходима дальнейшая дифференциальная диагностика между бактерионосительством и заболеванием. Существующим методом-невозможно обнаружить токсический белок, в частности, дифтерийный, так как он не содержит групп небелковой природы, которые отличали бы его от других белков. Поэтому пиролиз биоматериала и последующая диссоциативная ионизация создает многолинейчатые массспектры токсигенных и нетоксигенных микроорганизмов схожих между собою. Основным отличием токсического белка является его молекулярная масса. В основу изобретения поставлена задача создания способа диагностики инфекционных заболеваний масс-спектрометрическим методом и устройства для его осуществления путем мягкой ионизации молекул охлажденного биоматериала, что позволяет молекуле сохранять свою целостность и обеспечивает обнаружение и идентификацию непосредственно токсина в биоматериале. Поставленная задача обеспечивается тем, что в способе диагностики инфекционных заболеваний массспектрометрическим методом, включающем ионизацию молекул биоматериала, масс-спектральный анализ и обработку масс-спектра, согласно изобретению, молекулы биоматериала подвергаются мягкой ионизации после предварительного охлаждения до температуры предотвращающей пиролиза, а масс-спектральный анализ проводят по молекулярной массе токсина. Поставленная цель достигается также тем, что устройство для реализации способа, содержащее источник ионизации, масс-анализатор, вычислительное устройство, согласно изобретению дополнительно содержит антипиролизное устройство, размещенное в источнике ионов. Охлаждение молекул биоматериала до температуры, предотвращающей пиролиз перед ионизацией, с помощью антипиролизного устройства позволяет предотвратить диссоциацию неустойчивых белковых молекул токсина в процессе вакуумирования и ионизации и идентифицировать в процессе массспектрометрического анализа непосредственно токсин. Это позволяет сделать вывод, что заявляемые изобретения связаны между собой единым изобретательским замыслом, Ионизация охлажденных молекул биоматериала позволяет произвести "мягкую" (неразрушающую) ионизацию. Благодаря этому обеспечивается возможность идентификации по молекулярной массе токсина, а если токсин состоит из нескольких слабосвязанных белковых групп, то - по получению спектра молекулярных массовых линий этих гр упп. На чертеже показано устройство для реализации способа диагностики инфекционных заболеваний массспектрометрическим методом, которое включает источник ионов 1 с размещенным в нем антипиролизным устройством 2, масс-анализатор 3 и вычислительное устройство 4, В источнике ионов 1 тяжелыми ядрами калифорния 252 осуществляется "мягкая" ионизация биоматериала, нанесенного на подложку антипиролизного устройства 2. Одновременно на вычислительное устройство поступает сигнал "старт", свидетельствующий о начале образования иона, который далее поступает во время- пролетный масс-анализатор 3, где происходит анализ по массе иона и далее сведения поступают опять в вычислительное устройство 4, где регистрируется сигнал "стоп" и происходит обработка полученных данных. Способ иллюстрируется следующим примером. Исследуют ди фтерийный токсин (масса М=58358), состоящий из фрагмента А (М-=21164) и фрагмента В (M=37t94) (2). Для масс-спектрального анализа используют ее-рийный масс-спектрометр МСВХ (3) с встроенным антипиролизным устройством в источнике ионов. Препарированный до жидкого вида биоматериал с помощью серийного электроепрея УНП-2 (3) наносят на подложку антипиролизного устройства, где биоматериал охлаждают до температуры -30°С. В источнике спонтанный распад атомов калифорния 252 образует два тяжелых осколка, разлетающихся с энергией 100 МэВ в противоположные направления. Один из осколков производит "мягкую" ионизацию молекулы биоматериала, второй осколок выбивает из тонкой фольги источника тяжелых ядер вторичные электроны и образует сигнал "старт" на вычислительном устройстве, свидетельствующий о факте образования иона. Ион молекулы биоматериала ускоряется сеткой до потенциала U=30 кВ. Получив скорость (15300 м/сек для фрагмента А и около 11520 м/с для фрагмента В), далее ион дрейфует во время пролетном масс-анализаторе с длиною дрейфа I=1 м. время дрейфа измеряют компьютером и фиксируют приход иона на регистратор и образование сигнала "стоп". Связь между временем прихода сигналов "старт" и "стоп" массой молекулы определяется формулой М= К t 2 где К - приборная постоянная (кН50 • 1010) t-время дрейфа t=І/V=653 -10-7 сек, M=50 х1010 426 • 10-1О=21300. Использование предлагаемого способа диагностики инфекционных заболеваний масс спектрометрическим методом позволит быстро и точно установить диагноз, что имеет важное значение в лечении инфекционных заболеваний. Одновременно следует отметить, что существующие методы не позволяют однозначно судить о наличии заболевания, а дают возможность судить лишь об инфицировании. Предлагаемый метод эту задачу решает.