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Qualitative- and quantitative analysis of the metabolome of sweat sampled from the fingertips
Max Lennart Feuerstein
Art der Arbeit
Masterarbeit
Universität
Universität Wien
Fakultät
Fakultät für Chemie
Studiumsbezeichnung bzw. Universitätlehrgang (ULG)
Masterstudium Chemie
Betreuer*in
Christopher Gerner
DOI
10.25365/thesis.52442
URN
urn:nbn:at:at-ubw:1-29133.31163.429060-5
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(Print-Exemplar eventuell in Bibliothek verfügbar)
Abstracts
Abstract
(Deutsch)
Im Zuge dieser Arbeit wurde eine Methode zur ungezielten Analyse des Metaboloms von Blut und Schweiß aus dem Fingerabdruck entwickelt, wobei für die Analyse eine Ultra Performance Liquid Chro-matography (UPLC) Plattform in Kombination mit Massenspektrometrie (MS) verwendet wurde. Basierend auf tandem-massenspektrometrischer (MS2) Untersuchung von Blut- und Schweißproben von sieben Probanden, wobei die Probennahme vor- oder nach Einnahme von Kaffee oder Schokolade durchgeführt wurde, sowie verdünntem Kaffee und Schokoladenextrakt, wurde eine interne Datenbank entwickelt, in der 95 Metabolite enthalten waren. Im Rahmen zweier Interventionsstudien wurde das pharmakokinetische Verhalten der abundantesten xenobiotischen Verbindungen in Kaffee und Schokolade, sowie der primären und sekundären Metabolite von Koffein, nach Einnahme von Kaffee und Schokolade untersucht. Basierend auf den kinetischen Daten in Schweiß war es möglich zwischen dem Konsum von Kaffee und Schokolade zu unterscheiden, wobei der Koffein-, Paraxanthin- und The-obromingehalt in Schweißproben als Marker herangezogen wurde. Die chromatographische Methode wurde optimiert und ein Modell zur Quantifizierung von Koffein und seiner Primärmetabolite in Schweiß entwickelt und validiert. Im Rahmen einer Feldstudie wurde die Compliance teilnehmender Probanden bezogen auf den Konsum koffeinhaltiger Lebensmittel überprüft. Während der Doppel-blindstudie im Zentrum für Chronobiologie an den Universitären psychiatrischen Kliniken in Basel (UPK Basel) nahmen Probanden an drei Phasen der Studie teil, wobei entweder Koffein, oder ein Placebo eingenommen-, oder eine Entzugsphase durchlaufen wurde. Auf Filterpapier basierende Probennehmer wurden am Institut für Analytische Chemie der Universität Wien hergestellt und an die Partnergruppe geschickt. Die Schweißproben wurden im stationären Teil der Studie von unseren Partnern am UKP Basel gesammelt, während die Probanden im ambulanten Teil selbst die Probennahme durchführten. Die Proben wurden anschließend nach Wien zurückgesandt, wo Probenextraktion und Quantifizierung von Koffein und seiner Primärmetabolite durchgeführt wurden. Der Koffein-, Paraxanthin- und Theobromingehalt in extrahierten Schweißproben wurde erfolgreich zur Zuordnung der verblindeten Probenkohorten zu den jeweiligen Teilen der Doppelblindstudie und zur Überprüfung der Compliance der Probanden während der Studie herangezogen. Durch diese Arbeit konnte die Anwendbarkeit dieser und ähnlicher Methoden für Routineanalytik und Hochdurchsatzexperimente erfolgreich demons-triert werden.
Abstract
(Englisch)
Within the scope of this work, an untargeted metabolomics method for the investigation of blood and sweat sampled from the fingerprints was developed using an UPLC-MS (Ultra Performance Liquid Chro-matography- mass spectrometry) platform. An internal compound database containing 95 small molecules was developed by tandem mass spectrometric (MS2) analysis of diluted coffee, extracted choc-olate, as well as sweat samples and blood extracts obtained from seven individuals, before- and after the consumption of coffee or chocolate. During two intervention studies the pharmacokinetic profiles of the most abundant xenobiotics present in coffee and chocolate, as well as the primary- and secondary metabolites of caffeine (CF), were investigated in sweat and blood. Based on the kinetic data, the distinction of coffee and chocolate consumption was possible using CF-, theobromine (TB)- and paraxanthine (PX) levels in sweat as marker substances. The chromatographic method was optimized and a method for the quantitation of CF and its primary metabolites in sweat was established and validated. During a field study the developed method was used to control the compliance of volunteers participating in a double-blind study at the Centre of Chronobiology of the Psychiatric Hospital of the University of Basel (UPK Basel). Every volunteer took part in three phases of the study either ingesting CF or a placebo or underwent a withdrawal phase. Phases were composed of two ambulatory parts separated by a stationary part. Sampling devices were prepared at the Department of Analytical Chemistry of the University of Vienna and were sent to the UPK Basel prior to sampling, where sampling itself was carried out by our partners during the stationary part of the study, while subjects sampled themselves during the ambulatory part. Sweat samples were sent back to Vienna, where CF and its metabolites were extracted and quantified. Based on the CF-, TB- and PX content in sweat, we were able to successfully correlate sets of samples to the corresponding phases of the trial. This work demonstrates the applicability of the developed method for routine testing and high throughput analysis.
Schlagwörter
Schlagwörter
(Englisch)
caffeine sweat fingerprints metabolomics double-blind study intervention study pharmacokinetics HPLC-MS
Schlagwörter
(Deutsch)
Koffein Schweiß Fingerabdruck Metabolomics Doppelblindstudie Interventionsstudie Pharmakokinetik HPLC-MS
Autor*innen
Max Lennart Feuerstein
Haupttitel (Englisch)
Qualitative- and quantitative analysis of the metabolome of sweat sampled from the fingertips
Paralleltitel (Deutsch)
Qualitative und quantitative Untersuchung des Metaboloms von aus Fingerabdrücken gewonnenem Schweiß
Publikationsjahr
2018
Umfangsangabe
107 Seiten : Illustrationen, Diagramme
Sprache
Englisch
Beurteiler*in
Christopher Gerner
AC Nummer
AC15245337
Utheses ID
46310
Studienkennzahl
UA | 066 | 862 | |