Development and application of new materials and devices for sample treatment and MS-based analytical methods

Questo lavoro di Tesi riguarda lo sviluppo di nuovi materiali per il trattamento del campione e lo sviluppo e l’applicazione di diversi metodi analitici basati sulla spettrometria di massa nella ricerca in ambito alimentare, ambientale, forense, biologico, tossicologico e biomedico articolandosi principalmente nelle seguenti linee: 1) Coating innovativi per microestrazione in fase solida. Questo attività di ricerca è stata finalizzata al raggiungimento di una maggiore selettività verso analiti target e classi di composti, focalizzandosi in particolare sul miglioramento delle performance della microestrazione in fase solida (SPME), tecnica di estrazione/preconcentrazione ampiamente utilizzata per la determinazione di analiti sia volatili che non volatili da matrici gassose, liquide o solide. Infatti, nonostante i già noti vantaggi quali il limitato uso di solventi, la semplicità e la facile automazione, l’SPME presenta alcuni svantaggi soprattutto in relazione alla limitata disponibilità di coating ed alla non sempre adeguata stabilità termica/chimica delle fibre commerciali. Per superare tali limitazioni, nuovi coating per fibre SPME, opportunamente funzionalizzati, sono stati preparati mediante processo sol-gel, elettropolimerizzazione via voltammetria ciclica e immobilizzazione tramite colla epossidica. Le nuove fibre sono state utilizzate per l’estrazione e la determinazione a livelli di tracce di composti di interesse ambientale, forense, alimentare, biologico, ottenendo un notevole guadagno in termini di sensibilità e selettività dei metodi analitici sviluppati. 2) Desorption electrospray ionization accoppiata alla spettrometria di massa per analisi imaging di tessuti di seminoma umano. Questo seconda linea di ricerca è stato condotta presso il Laboratorio Aston Lab, diretto dal Prof. R. G. Cooks, Purdue University, West Lafayette, IN, USA. La desorption electrospray ionization accoppiata alla spettrometria di massa (DESI-MS) è stata applicata per analisi imaging di tessuti di seminoma umano. Infatti, il DESI-MS imaging è una tecnica di notevole importanza nella ricerca in campo biologico e biomedico in quanto offre la possibilità di mappare composti di interesse biologico in sezioni di tessuti non trattati, anche nel loro ambiente nativo. In particolare, l’obiettivo di tale progetto di ricerca è stato lo studio dei profili lipidici delle sezioni di seminoma umano, con particolare interesse verso i seminolipidi, essenziali per il processo di spermatogenesi localizzato nei tubuli seminiferi. Il confronto tra il profilo lipidico del seminoma con quello del tessuto sano adiacente ha permesso una correlazione in termini di composti chimici presenti/assenti con lo stato tumorale. 3) Strumenti diagnostici per la rivelazione tempestiva di contaminazione microbiologica negli alimenti. Questo progetto di ricerca è stato focalizzato alla rivelazione precoce di contaminazione biologica in alimenti trattati e conservati, con il fine di tutelare la salute dei consumatori. Il profilo aromatico caratteristico dei campioni contaminati e non contaminati è stato utilizzato come indicatore di contaminazione, sia sulla base del tipo e della quantità dei metaboliti volatili rivelati. La frazione volatile di campioni di pomodoro in scatola e succhi di frutta contaminati da microorganismi sono stati caratterizzati mediante DHS-GC-MS e naso elettronico (EN). Le risposte ottenute sono state sottoposte a tecniche statistiche multivariate di pattern recognition al fine di identificare i composti volatili in grado di differenziare i campioni contaminati e per testare la capacità del naso elettronico ad effettuare diagnosi precoce di contaminazione con lo scopo ultimo di mettere a punto un protocollo per un controllo qualità oggettivo on line alla linea produttiva.