DE102016110474A1

DE102016110474A1 - Profildiagnostik in der personalisierten dermatologie, dermatopathologie und kosmetika

Info

Publication number: DE102016110474A1
Application number: DE102016110474.4A
Authority: DE
Inventors: Giuseppe Astarita
Original assignee: Waters Technologies Corp
Current assignee: Waters Technologies Corp
Priority date: 2015-06-09
Filing date: 2016-06-07
Publication date: 2016-12-15
Also published as: US20170003268A1; GB201609839D0; US10228361B2; GB2544834A

Abstract

Die vorliegende Offenbarung betrifft allgemein Verfahren und Vorrichtungen zum Profilieren der Komponenten und damit zusammenhängenden Zustände in einer dermatologischen Probe und Zubereiten von personalisierten Kosmetika oder Behandlungen. Insbesondere betrifft die vorliegende Offenbarung die Verwendung einer Oberflächen-Desorptions-/Ionisationsmassenspektrometrie-Vorrichtung und von „Omik“-Methoden, um dermatologische Proben, wie Haut- und Haarproben, für personalisierte Kosmetika zu profilieren oder „einen Fingerabdruck davon zu erstellen“. Insbesondere können das Verfahren und die Vorrichtung auf einer Echtzeit-Massenspektrometrie basierende Lipidomik und Metabolomik ermöglichen, um Haut- und Haarproben für molekulare personalisierte Kosmetika zu phänotypisieren.

Description

QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNGEN
Diese Anmeldung beansprucht den Nutzen und die Priorität der vorläufigen US-Patentanmeldung Nr. 62/173,020, eingereicht am 9. Juni 2015, deren gesamter Inhalt hiermit durch Bezugnahme hierin aufgenommen ist.
TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Offenbarung betrifft allgemein Verfahren und Vorrichtungen zum Profilieren der Komponenten und damit zusammenhängenden Zustände in einer dermatologischen Probe und Zubereiten von personalisierten Kosmetika oder Behandlungen. Insbesondere betrifft die vorliegende Offenbarung die Verwendung einer Oberflächen-Desorptions-/Ionisationsmassenspektrometrie-Vorrichtung und von „Omik“-Methoden, um dermatologische Proben, wie Haut- und Haarproben, für personalisierte Kosmetika zu profilieren oder „einen Fingerabdruck davon zu erstellen“. Insbesondere können das Verfahren und die Vorrichtung auf einer Echtzeit-Massenspektrometrie basierende Lipidomik und Metabolomik ermöglichen, um Haut- und Haarproben für molekulare personalisierte Kosmetika zu phänotypisieren.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Personalisierte Kosmetikprodukte, wie Shampoo, Hautcremes, Lippenstift usw., sind seit langem von Kunden und Patienten dazu verwendet worden, ihre körperliche Gesundheit und ihr körperliches Erscheinen zu verbessern. Viele Kunden und Patienten wählen jedoch ein personalisiertes Produkt auf der Basis ihres wahrgenommenen Bedarfs oder von Empfehlungen von anderen Personen aus. Die Auswahl basiert oftmals nicht auf der spezifischen Chemie des Kunden oder der Anatomie des Patienten, auf die das Produkt angewendet oder verwendet werden wird. Infolgedessen verwenden Kunden und Patienten keine personalisierten Produkte, die ihre Situation oder ihren Zustand entweder partiell, wesentlich oder vollständig ausreichend angehen oder anderweitig behandeln.
Die mit der Anatomie eines Kunden oder Patienten zusammenhängende Chemie oder eine kosmetische Behandlung, Formulierung, Nahrungsmittel/Ernährung, Dosisform usw. können unter Verwendung herkömmlicher Analysewerkzeuge und -methoden erhalten werden. Derartige herkömmliche Werkzeuge und Methoden sind jedoch arbeitsintensiv und zeitaufwändig, erfordern oftmals große Probenmengen und sind nicht für eine Echtzeit-Analyse oder ein Screenen von Proben mit hohem Durchsatz zugänglich. Aktuelle Testverfahren beinhalten beispielsweise Gaschromatographie-Massenspektrometrie (GC-MS). Eine Analyse mittels GC-MS erfordert einen Vorgang zur Probenvorbereitung in mehreren Schritten, z. B. Hydrolyse und Derivatisierung, und eine chromatographische Trennung. Alternativ dazu kann Flüssigkeitschromatographie-Tandem-Massenspektrometrie (LC-MS) zur direkten Messung verschiedener Verbindungen ohne Erfordernis einer Hydrolyse oder Derivatisierung verwendet werden. LC-MS erfordert noch immer den arbeitsintensiven und zeitaufwändigen chromatographischen Trennungsschritt. Überkritische-Flüssigkeitschromatographie-Massenspektrometrie und andere ähnliche Techniken können ebenfalls verwendet werden, diese Techniken leiden jedoch auch unter demselben Erfordernis.
Die vorliegende Offenbarung betrifft Verfahren und Vorrichtungen zum Screenen auf die Chemie von dermatologischen und mit Kosmetik zusammenhängenden Proben, die weniger zeitaufwändig und ressourcenintensiv sind.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Offenbarung betrifft allgemein Verfahren und Vorrichtungen zum Profilieren der Komponenten und damit zusammenhängenden Zustände in einer dermatologischen Probe und Herstellen von personalisierten Kosmetika oder Behandlungen. Insbesondere betrifft die vorliegende Offenbarung die Verwendung einer Oberflächen-Desorptions-/Ionisationsmassenspektrometrie-Vorrichtung und von „Omik“-Methoden, um dermatologische Proben, wie Haut- und Haarproben, für personalisierte Kosmetika zu profilieren oder „einen Fingerabdruck davon zu erstellen“. Insbesondere können das Verfahren und die Vorrichtung auf einer Echtzeit-Massenspektrometrie basierende Lipidomik und Metabolomik ermöglichen, um Haut- und Haarproben für molekulare personalisierte Kosmetika zu phänotypisieren.
In einer Ausführungsform betrifft die vorliegende Offenbarung ein Verfahren zum Analysieren einer dermatologischen Probe, das das Erzeugen von Probenionen aus der dermatologischen Probe unter Verwendung einer Oberflächen-Desorptions-/Ionisationsquelle, das Empfangen der Ionen in einem Massenspektrometer, das Identifizieren mindestens einer mit der Dermatologie zusammenhängenden Subpopulation, einer mit der Dermatologie zusammenhängenden Gruppe oder eines mit der Dermatologie zusammenhängenden Phänotyps in der Probe, das Vergleichen der identifizierten mit der Dermatologie zusammenhängenden Subpopulation, der identifizierten mit der Dermatologie zusammenhängenden Gruppe oder des der identifizierten mit der Dermatologie zusammenhängenden Phänotyps in der Probe mit einem oder mehreren bekannten dermatologischen Profilen und das Identifizieren mindestens eines Zustands in der dermatologischen Probe beinhaltet. Die dermatologische Probe kann Haut, Haar, ein Sekret oder ein Extrakt davon sein. Die dermatologische Probe kann von dem Probanden erhalten werden oder Probenionen können in situ direkt von dem Probanden erzeugt werden. Die vorliegende Offenbarung kann Probanden, Verbraucher, Kunden, Patienten usw. in Gruppen zur Anwendung personalisierter Kosmetika oder Behandlungen einstufen.
Das Massenspektrometer kann eine Kollisionszelle, die in einem ersten Modus, wobei mindestens ein Teil der Ionen fragmentiert wird, um Tochterionen zu produzieren, und einem zweiten Modus, wobei wesentlich weniger Ionen fragmentiert werden, betreibbar ist, einen Massenanalysator und ein Steuersystem beinhalten, das im Gebrauch die Kollisionszelle wiederholt zwischen dem ersten und dem zweiten Modus hin- und herschaltet. In dem ersten Modus kann das Steuersystem dazu einrichten, eine Spannung an die Kollisionszelle zu liefern, die ≧ 15 V; ≧ 20 V; ≧ 25 V; ≧ 30 V; ≧ 50 V; ≧ 100 V; ≧ 150 V und ≧ 200 V beträgt. In dem zweiten Modus kann das Steuersystem dazu einrichten, eine Spannung an die Kollisionszelle zu liefern, die ≦ 5 V; ≦ 4,5 V; ≦ 4 V; ≦ 3,5 V; ≦ 3 V; ≦ 2,5 V; ≦ 2 V; ≦ 1,5 V; ≦ 1 V; ≦ 0,5 V und im Wesentlichen 0 V beträgt.
Das Identifizieren mindestens einer mit der Dermatologie zusammenhängenden Subpopulation, einer mit der Dermatologie zusammenhängenden Gruppe oder eines mit der Dermatologie zusammenhängenden Phänotyps kann das Leiten von Ionen zu einem Fragmentierungsmittel, das eine Kollisionszelle beinhaltet, das Betreiben des Fragmentierungsmittels in einem ersten Modus, wobei mindestens ein Teil der Ionen fragmentiert wird, um Tochterionen zu produzieren, das Aufzeichnen eines Massenspektrums von Ionen, die aus dem Fragmentierungsmittel, das in dem ersten Modus arbeitet, hervorgehen, als ein Massenspektrum mit hoher Fragmentierung, das Umschalten des Fragmentierungsmittels dahingehend, in einem zweiten Modus zu arbeiten, wobei wesentlich weniger Ionen fragmentiert werden, das Aufzeichnen eines Massenspektrums von Ionen, die aus dem Fragmentierungsmittel, das in dem zweiten Modus arbeitet, hervorgehen, als ein Massenspektrum mit geringer Fragmentierung und das Wiederholen dieser Schritte mehrmals beinhalten.
In einer anderen Ausführungsform betrifft die vorliegende Offenbarung ein Verfahren zum Bereitstellen eines personalisierten Kosmetikprodukts an einen Kunden, das das Empfangen von dermatologischen Daten von einer dermatologischen Analyse einer Probe, die von dem Kunden bereitgestellt wurde, das Erhalten von Inhaltsstoffen zum Herstellen des personalisierten Kosmetikprodukts, das Erzeugen einer individuell angepassten Kosmetikproduktformel unter Verwendung der Inhaltsstoffe und der dermatologischen Daten und das Zubereiten des individuell angepassten Kosmetikprodukts umfasst. Diese Schritte können in einer verhältnismäßig kurzen Spanne durchgeführt werden, wie weniger als etwa 1 Stunde oder 30 Minuten. Die dermatologischen Daten können durch Erzeugen von Probenionen aus der Probe des Kunden unter Verwendung einer Oberflächen-Desorptions-/Ionisationsquelle, Empfangen der Ionen in einem Massenspektrometer und Identifizieren mindestens einer mit der Dermatologie zusammenhängenden Subpopulation, einer mit der Dermatologie zusammenhängenden Gruppe oder eines mit der Dermatologie zusammenhängenden Phänotyps in der Probe empfangen werden.
In einer anderen Ausführungsform betrifft die vorliegende Offenbarung ein Verfahren zum Behandeln eines dermatologischen Zustands bei dem Probanden, das das Bestimmen des dermatologischen Zustands bei einem Probanden durch Erhalten einer dermatologischen Probe von dem Probanden, Erzeugen von Probenionen aus der Probe des Probanden unter Verwendung einer Oberflächen-Desorptions-/Ionisationsquelle, Empfangen der Ionen in einem Massenspektrometer, Identifizieren mindestens einer mit der Dermatologie zusammenhängenden Subpopulation, einer mit der Dermatologie zusammenhängenden Gruppe oder eines mit der Dermatologie zusammenhängenden Phänotyps in der Probe und Verabreichen eines Kosmetikums, eines Präparats, eines Nahrungsmittels, einer Nahrung oder einer Dosisform an den Probanden, um den dermatologischen Zustand zu verringern oder auszumerzen, beinhaltet.
Die Verfahren und Vorrichtungen der vorliegenden Offenbarung stellen gegenüber dem Stand der Technik mehrere Vorteile bereit. Die vorliegende Offenbarung stellt ein robustes Echtzeit-Verfahren zum Screenen auf mit der Dermatologie zusammenhängende Komponenten, einschließlich von Metaboliten, Lipiden usw., in einer dermatologischen Probe, z. B. Haut oder Haare, um ein schnelles Feedback und kosmetische oder Behandlungsvorschläge bereitzustellen. Das von den Verfahren der vorliegenden Offenbarung bereitgestellte schnelle Feedback kann bei dermatologischen und kosmetischen Vorschlägen zur Behandlung helfen, wie während eines einzigen Besuchstermins. Die vorliegende Offenbarung kann das chemische Profil oder den Fingerabdruck einer mit der Dermatologie und Kosmetik zusammenhängenden Probe beurteilen und dieses bzw. diesen mit einer großen Auswahl von Zuständen oder Pathologien assoziieren, die dann beobachtet, verringert, behandelt oder verhindert werden können. Derartige Beurteilungen können auf einen Gesundheitszustand oder den Zustand des Probanden oder die Qualität eines Kosmetikums, eines Präparats, eines Nahrungsmittels, einer Nahrung oder einer Dosisform hinweisen. Durch Vergleichen von molekularen Profilen können auch Muster von Variationen zwischen unterschiedlichen Gruppen bestimmt werden, die verschiedene Zustände widerspiegeln können, einschließlich Alterung, Trockenheit und Dermatitis.
Die Verfahren und Vorrichtungen können dazu verwendet werden, den Gesundheitszustand und das Wohlbefinden von sowohl Einzelpersonen als auch Populationen zu beobachten. Statistische Werkzeuge, wie rechnergestützte Sortierung, multivariate Statistik, maschinelles Lernen und Mustererkennungsanalysen, können dazu verwendet werden, beobachtete Änderungen zu gruppieren und sie mit molekularen Gruppen, Gattungen oder Spezies in Beziehung zu setzen. Subpopulationen von Probanden auf der Basis der Analysen der vorliegenden Offenbarung können definiert werden, wobei einzelne Probanden mit anderen mit gemeinsamen Haut- und Haarzuständen gruppiert werden können. Auf der Basis dieser Beurteilungen der vorliegenden Offenbarung kann eine Pflege oder Behandlung mit einem personalisierten Produkt bereitgestellt werden. Personalisierte Produkte können außerdem dazu entworfen werden, sich mit den persönlichen Merkmalen der Kunden usw. in Echtzeit zu befassen, ohne dass umfassende und teure Labortests erforderlich sind. Hautzustände können beispielsweise im Zeitverlauf beobachtet werden und Populationen können auf Zeichen von Hautalterung und Hautentzündungsreaktion, Allergien, Trockenheit und Pathologien gescreent werden. Die vorliegende Offenbarung kann auch ohne einen internen Standard oder eine Vorkalibrierung durchgeführt werden.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die vorstehenden und andere Vorteile, die von der vorliegenden Offenbarung bereitgestellt werden, werden aus der folgenden Beschreibung beispielhafter Ausführungsformen vollständiger verstanden werden, wenn sie zusammen mit den begleitenden Zeichnungen gelesen wird, in denen:
1 eine beispielhafte Darstellung einer Anregungsquelle, die auf eine Probenoberfläche auftrifft, die Ionen der Probe erzeugt, die zur Analyse in ein Massenspektrometer eingebracht werden. Bei der Anregungsquelle kann es sich um erhitztes Gas, Ionen, einen Laser, geladene Lösungsmitteltropfen usw. handeln. Die Probe kann ein Sebumabstrich oder eine Haarprobe sein.
2 zeigt eine beispielhafte Übersicht über die Analyse. Eine Probe kann von einem Patienten oder Kunden genommen werden. Die Probe kann unter Verwendung einer Vorrichtung der vorliegenden Offenbarung getestet oder analysiert werden. Die Vorrichtung kann eine oder mehrere Gruppen oder Subpopulationen von Komponenten oder Klassen von Komponenten in der Probe, z. B. Haut- oder Haarphänotyp, profilieren oder einen Fingerabdruck von diesen erstellen. Die Ergebnisse können analysiert oder mit Standards oder anderen Metriken verglichen werden, um eine personalisierte Behandlung, eine personalisierte Ernährung, ein personalisiertes Kosmetikum und/oder ein personalisiertes pharmakologisches Produkt für den Patienten oder Kunden zu bestimmen.
3 zeigt eine beispielhafte Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung, die eine REIMS-Massenspektrometrie für eine dermatologische Beurteilung eines Probanden beinhaltet. Eine gutartige Erkrankung von pigmentproduzierenden Hautzellen, allgemein Muttermale oder Leberflecke genannt, kann in situ getestet werden.
4 zeigt eine beispielhafte Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung, die eine ASAP-Massenspektrometrie für eine dermatologische Beurteilung eines Probanden beinhaltet. Ein Sebumabstrich kann in eine Glaskapillare gegeben werden. Die Probe kann in eine Sonde geladen werden und die Sonde kann in die ASAP-Quelle eingesetzt werden. Auf der Basis von vorher ausgewählten Markern kann die Probe gemäß vorbestimmten Gruppen klassifiziert oder eingestuft werden. Personalisierte Produkte oder Mischungen von personalisierten Produkten können dann bereitgestellt werden.
5 zeigt eine beispielhafte Darstellung eines dermatologischen Screenens. Von Einzelpersonen kann beispielsweise eine Probe genommen werden, z. B. Haut oder Haare, und diese kann unter Verwendung eines schnellen und einfachen Diagnosewerkzeugs („Vorrichtung“), z. B. Oberflächen-Desorptions-/Ionisationsmassenspektrometrie, wie hierin beschrieben, gescreent werden, um die Zusammensetzung der Probe zu bestimmen und ob die Einzelperson an einem beliebigen Zustand, einer beliebigen Erkrankung oder einem beliebigen Ungleichgewicht leidet. Die Einzelperson kann mit einem Kosmetikprodukt, einem Präparat, einem Nahrungsmittel/einer Nahrung oder einer Dosisform behandelt werden, um den Zustand, die Erkrankung oder das Ungleichgewicht zu ändern oder zu korrigieren. Die Einzelperson kann regelmäßig erneut gescreent werden, um die Wirkungen des Kosmetikums oder der Behandlung zu beobachten. Proben können auch mit einer Vielfalt verschiedener Module gehalten werden, die sich zwischen der Quelle und dem Massenspektrometer befinden. Die unterschiedlichen Module können ein X-Z-Übertragungsmodul, eine Pinzette und ein Kapillarröhrchen beinhalten.
6 zeigt eine beispielhafte Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung, die ein Probenvorbereitungsgerät zur Verwendung mit einer direkten Analyse in Echtzeit (d. h. DART^®) und ein Single-Quadrupol-Massenspektrometer beinhaltet. Haut- oder Haarproben können beispielsweise auf die Gitterprobenbereiche (durch die Pfeile angezeigt) gegeben werden.
7 zeigt zwei beispielhafte tragbare, kleine Echtzeit-Analysesysteme (A und B) der vorliegenden Offenbarung, die beide eine direkte Analyse in Echtzeit verwenden, und ein Single-Quadrupol-Massenspektrometer.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Die vorliegende Offenbarung betrifft allgemein Verfahren und Vorrichtungen zum Profilieren der Komponenten und damit zusammenhängenden Zustände in einer dermatologischen Probe und Zubereiten von personalisierten Kosmetika oder Behandlungen. Insbesondere betrifft die vorliegende Offenbarung die Verwendung einer Oberflächen-Desorptions-/Ionisationsmassenspektrometrie-Vorrichtung und von „Omik“-Methoden, um dermatologische Proben, wie Haut- und Haarproben, für personalisierte Kosmetika zu profilieren oder „einen Fingerabdruck davon zu erstellen“. Insbesondere können das Verfahren und die Vorrichtung auf einer Echtzeit-Massenspektrometrie basierende Lipidomik und Metabolomik ermöglichen, um Haut- und Haarproben für molekulare personalisierte Kosmetika zu phänotypisieren.
Wie hierin verwendet, beziehen sich die Ausdrücke „Dermatologie“, „dermatologisch“ und „Dermatopathologie“ allgemein auf die Studie oder Untersuchung der Haut und Subkutis, Haare, Nägel und dergleichen und die Studie der Ursachen von damit zusammenhängenden Zuständen oder Erkrankungen.
Wie hierin verwendet, bezieht sich der Ausdruck „Lipidomik“ allgemein auf die Studie von Pfaden und Netzwerken, die zelluläre Lipide in biologischen Systemen beinhalten. Das Lipidom stellt das vollständige Lipidprofil in einer Zelle, einem Gewebe oder einem Organismus dar und ist eine Teilmenge des Metaboloms. Die Lipidomik beinhaltet die umfassende Charakterisierung der Tausenden von zellulären Lipidmolekülspezies und ihre Interaktionen mit anderen Lipiden, Proteinen und anderen Metaboliten. Die Lipidomik untersucht die Strukturen, Funktionen, Interaktionen und Dynamik von zellulären Lipiden und die Änderungen, die während einer Störung des Systems auftreten.
Wie hierin verwendet, bezieht sich der Ausdruck „Metabolomik“ allgemein auf die Studie von chemischen Prozessen, die Metaboliten beinhalten. Sie ist die Studie der einzigartigen chemischen Fingerabdrücke, die spezifische zelluläre Prozesse hinterlassen. Das Metabolom stellt die Sammlung aller Metaboliten in einer biologischen Zelle, einem biologischen Gewebe, einem biologischen Organ oder einem biologischen Organismus dar, die die Endprodukte von zellulären Prozessen sind. Die Metabolomik beinhaltet außerdem die umfassende Charakterisierung dieser Metaboliten in biologischen Systemen. Sie kann einen Überblick über den Metabolismusstatus und globale biochemische Ereignisse, die mit einem zellulären oder biologischen System assoziiert werden, bereitstellen.
In einer Ausführungsform betrifft die vorliegende Offenbarung ein Verfahren zum Analysieren einer dermatologischen Probe, das das Erzeugen von Probenionen aus der dermatologischen Probe unter Verwendung einer Oberflächen-Desorptions-/Ionisationsquelle, das Empfangen der Ionen in einem Massenspektrometer, das Identifizieren mindestens einer mit der Dermatologie zusammenhängenden Subpopulation, einer mit der Dermatologie zusammenhängenden Gruppe oder eines mit der Dermatologie zusammenhängenden Phänotyps in der Probe, das Vergleichen der identifizierten mit der Dermatologie zusammenhängenden Subpopulation, der identifizierten mit der Dermatologie zusammenhängenden Gruppe oder des der identifizierten mit der Dermatologie zusammenhängenden Phänotyps in der Probe mit einem oder mehreren bekannten dermatologischen Profilen und das Identifizieren mindestens eines Zustands in der dermatologischen Probe beinhaltet. In einer Ausführungsform kann die Probe eine Haut- oder Haarprobe von einem Tier, wie einem Haustier, sein.
Die dermatologische Probe kann eine beliebige dermatologische Probe sein, die von einer Person oder einem Probanden (z. B. Person, Tier usw.) genommen wird. Die Probe kann eine Hautprobe, eine Haarprobe, eine Nagelprobe, ein Sekret oder Extrakt von einer Haut-, Haar- oder Nagelprobe oder eine Kombination davon sein. Die dermatologische Probe kann von der Person oder dem Probanden erhalten werden, wie eine Biopsie oder eine andere Entfernung der Haut, Haare oder Nägel von dem Probanden. Die Probe kann außerdem direkt getestet, gescreent oder analysiert werden, d. h. wobei die Ionen der Probe in situ direkt von dem Probanden erzeugt werden. In einigen Ausführungsformen kann die Oberflächen-Desorptions-/Ionisationsquelle eine sanfte oder weiche Ionisationstechnik sein, die eine dermatologische In-situ-Probe nicht wesentlich schädigt oder erschöpft.
Bei der Probe kann es sich auch um eine Gewebebiopsie, ein Sebum, ein Meibom, Schweiß oder Kombinationen davon handeln. Das Verfahren der vorliegenden Offenbarung kann auf flüchtige, flüssige und feste Proben angewendet werden, einschließlich Abstrichen, Haaren, Haarwurzeln, Fingern, Geweben, Schwämmen, Kämmen, Bürsten, Platten und einer Hautbiopsie von sowohl dermalen als auch epidermalen Schichten der Haut, Haarfollikeln und einer Kopfhautbiopsie und Schuppen.
Die vorliegende Offenbarung betrifft insbesondere Haut und Hautkomponenten. Haut setzt sich aus drei primären Schichten zusammen, dem Stratum corneum, der Epidermis und der Dermis. Die vorliegende Offenbarung kann alle drei Schichten auswerten, wie in Dermis- oder Epidermisbiopsien. Die äußere Schicht der Haut, das Strateum corneum, fungiert vor allem als eine Barriere gegenüber der Außenumgebung, wobei sie Wasserverlust verhindert und das Eindringen von Mikroorganismen verhindert. Lipide, die von den Talgdrüsen an das Strateum corneum sezerniert werden, sind die Hauptkomponenten beim Aufrechterhalten dieser Barriere.
Sebum, eine komplexe Mischung von Proteinen und Lipiden, wird von den Talgdrüsen produziert. Bei Reifung lysieren die azinösen Zellen der Talgdrüsen Sebum und setzen dieses in den Lumenkanal frei, aus dem das Sebum sezerniert wird. Squalen, Cholesterin, Cholesterinester, Wachsester und Triglyzeride sind die in humanem Sebum vorgefundenen primären Lipide. Wachsester und Squalen sind für das Sebum insofern einzigartig, dass sie nicht von anderen Zellen in dem Körper synthetisiert werden. Während der Passage des Sebums zu der Hautoberfläche hydrolysieren bakterielle Enzyme einige der Triglyzeride, so dass die Lipidmischung, die die Hautoberfläche erreicht, auch freie Fettsäuren und geringe Mengen an Mono- und Diglyzeriden enthält.
Die Meibom‘-Drüse ist eine Talgdrüse, die die Lipidschicht (Meibom) des Tränenfilms produziert. Polare und unpolare Lipide liegen im Meibom vor. Die unpolaren Lipide beinhalten Wachs- und Sterinester und Kohlenwasserstoffe, während die hauptsächlichen polaren Lipidkomponenten Phospholipide, Sphingolipide und Triglyzeride sind.
Die Probe kann ohne wesentliche Vorbereitung, wie Filterung, Extraktion, Isolierung oder Kombinationen davon, analysiert werden. Die Probe kann unverdünnt oder ohne Probenvorbereitung analysiert werden. Die Probe kann auch ein Extrakt sein. Eine Probe oder ein Probenextrakt kann beispielsweise auf eine Glaskapillare gewischt und in der Ionisationsquelle gehalten, platziert oder anderweitig eingebracht werden, z. B. in einem metastabilen Gasstrahl zwischen der Ionenquelle zur direkten Analyse in Echtzeit und einem Massenspektrometer-Detektor gehalten werden. Siehe 6 zwecks eines beispielhaften Probengitters, das die Probe oder den Probenextrakt in der Ionisationsquelle halten kann. In einer Ausführungsform ist die Probenvorbereitung derart einfach, dass die Probe eine biologische Probe sein kann, z. B. eine Haut- oder Haarprobe auf einem Objektträger oder Rost.
Die Probe kann auch mit einem Kosmetikum oder einer anderen Behandlungsdosisform assoziiert sein, um einen Zustand oder ein Ungleichgewicht zu behandeln. Die Dosisform kann in einer beliebigen Form sein, z. B. Tablette, Kapsel, Pille, Film, Flüssigkeit usw. Je nach der Dosisform kann die Probe unverdünnt oder durch Ändern der Dosisform, um auf die Probe zuzugreifen, vorbereitet werden. Die Probe kann beispielsweise ein Kosmetikum sein, das verkapselte Dosen von Fettsäuren und UVA- und UVB-Blockern enthält. Die Probenvorbereitung kann das Entfernen eines Teils des Inhalts aus dem Inneren der Verkapselung beinhalten.
Haar kann beispielsweise bis zu 9 Massen-% Lipide enthalten, die zwei allgemeine Typen umfassen: Talglipide, die zum Wasserschutz, zur Fettung und zum Glanz beitragen; und endogene Lipide, die mit der chemischen Diffusion, der Zellkohäsion und den physiomechanischen Eigenschaften wie der Festigkeit assoziiert werden. Da Lipide eine integrale Rolle beim Schützen und Aufrechterhalten von wichtigen Eigenschaften und der Struktur von Haut und Haaren spielen kann, kann jeder damit zusammenhängende Zustand, der sich negativ auf Lipide auswirkt, wie die Oxidation, bestimmt und angegangen werden. Oxidation kann zu einer beeinträchtigten Lipidfunktion führen und kann mit einer großen Auswahl von Zuständen in Verbindung gebracht werden, einschließlich Sprödigkeit, Spaltung, Trockenheit und verminderte Brillanz.
Die Probenionen können unter Verwendung einer beliebigen Desorptions-/Ionisationsquelle (D/I-Quelle) oder -technik erzeugt werden, die Analyten von Interesse oder Klassen von Analyten von Interesse aus einer Probe zum Einbringen in ein Massenspektrometer wirksam entnehmen kann. Die Desorptions-/Ionisationsquelle oder -technik kann auch zu einem schnellen Echtzeit-In-situ-Testen von festen oder flüssigen Proben in der Lage sein. In einer Ausführungsform ist die Desorptions-/Ionisationsquelle eine Oberflächen-Desorptions-/Ionisationsquelle oder -technik.
Bei der Desorption/Ionisation kann der Ionisationsvorgang durch Bestrahlen oder anderweitigem Belichten eines definierten Flecks auf einer Probe, z. B. einer festen Probe, unter Verwendung einer fokussierten Energiequelle beginnen. Bei der Energiequelle kann es sich um einen anregenden Strahl, wie einen Laser, Ionen, geladene Lösungsmitteltröpfchen oder erhitztes Gas, das metastabile Ionen enthält, handeln. Beim Auftreffen setzt die Oberfläche der Probe einen Dampf aus ionisierten Molekülen frei, der in ein Massenspektrometer gelenkt werden kann. Alternativ dazu kann eine akustische oder thermische Desorption den Ionisationsvorgang initiieren.
In einer Ausführungsform wird die Analyse von dermatologischen Proben unter Verwendung eines Oberflächen-Desorptions-/Ionisationsmassenspektrometrie-Systems bereitgestellt. Dermatologische Proben sind für die Oberflächen-Desorption/Ionisation besonders geeignet, da sie viele Komponenten, wie Metaboliten, Lipid, Fettsäuren usw., enthalten, die in hohem Überschuss vorliegen können und gut im negativen Modus unter DI-Bedingungen ionisieren.
Die Oberflächen-Desorptions-/Ionisationsquelle kann durch eine Technik arbeiten, die aus der Gruppe bestehend aus Elektrospray-Ionisation, Nanoelektrospray-Ionisation, matrixunterstützter Laser-Desorption/Ionisation, chemischer Ionisation bei Atmosphärendruck, Desorption/Elektrospray-Ionisation, Ionisation mit dielektrischer Barriereentladung bei Atmosphärendruck, Plasma-Desorption/Ionisation bei Atmosphärendruck und niedriger Temperatur, laserunterstützter Elektrospray-Ionisation und elektrosprayunterstützter Laser-Desorption/Ionisation ausgewählt ist.
Die Oberflächen-Desorptions-/Ionisationsquelle kann insbesondere durch eine Technik arbeiten, die aus der Gruppe bestehend aus einer Sonde zur Feststoffanalyse bei Atmosphärendruck (atmospheric solid analysis probe, d. h. ASAP), direkten Analyse in Echtzeit (direct analysis in real time, DART^®), Ionisationsmassenspektrometrie durch schnelle Verdampfung (rapid evaporative ionization mass spectrometry, REIMS), Desorption/Elektrospray-Ionisation (DESI), matrixunterstützter Laser-Desorption/Ionisation (matrix assisted laser desorption ionization, MALDI) und Nanostruktur- und initiierter Massenspektrometrie (NIMS) ausgewählt ist.
Die Desorptions-/Ionisationsquelle kann klein sein und eine kleine Standfläche haben. Die Desorptions-/Ionisationsquelle kann auch mit Massenspektrometrie bei Umgebungsbedingungen, z. B. einem Massenspektrometer, das bei oder nahe Atmosphärendruck arbeitet, geeignet oder kompatibel sein. In einer Ausführungsform ist die Desorptions-/Ionisationsquelle oder -technik DART^®, ASAP, REIMS oder DESI. Diese Ionisationsquellen können klein und mit Massenspektrometrie bei Umgebungsbedingungen kompatibel sein.
Bei der direkten Analyse in Echtzeit handelt es sich um eine Atmosphärendruck-Ionenquelle, die Gase, Flüssigkeiten oder Feststoffe an der freien Luft unter Umgebungsbedingungen augenblicklich ionisieren kann. Es ist eine Ionisationstechnik bei Umgebungsbedingungen, die keine Probenvorbereitung erfordert, so dass feste oder flüssige Materialien in ihrem nativen Zustand mittels Massenspektrometrie analysiert werden können. Die Ionisation kann direkt auf der Probenoberfläche erfolgen. Flüssigkeiten können durch beispielsweise Tauchen eines Gegenstands (wie eines Glasstabs) in die flüssige Probe und dann Präsentieren dieses gegenüber der DART^®-Ionenquelle analysiert werden. Dämpfe können direkt in den DART^®-Gasstrom eingebracht werden.
Bei der Sonde zur Feststoffanalyse bei Atmosphärendruck handelt es sich um eine Atmosphärendruck-Ionenquelle, die Proben unter Verwendung einer Ionisationsquelle bei Atmosphärendruck (atmospheric pressure ionization, API) direkt analysieren kann. Die ASAP-Sonde kann feste, flüssige, Gewebe- oder Materialproben analysieren. Bei der ASAP kann eine Verdampfung einer Probe erfolgen, wenn sie einem heißen Desolvatisierungsgas, z. B. Stickstoff, von einer Sonde, z. B. einer Sonde zur Elektrospray-Ionisation oder chemischen Ionisation bei Atmosphärendruck, ausgesetzt wird. 3 zeigt eine Ausführungsform der Vorrichtung mit einer ASAP und einem Massenspektrometer. Sowohl DART^® als auch ASAP sind ähnliche Ionisationstechniken. ASAP kann eine ansteigende Temperatur zum Bewirken der Ionisation beinhalten, wohingegen DART^® ein zunehmend erhitztes, eingeblasenes Gas zum Bewirken der Ionisation beinhalten kann.
Bei der Ionisationsmassenspektrometrie durch schnelle Verdampfung (REIMS) handelt es sich um eine Ionisationstechnik, die als eine Quelle zur direkten Analyse von Proben mittels Massenspektrometrie verwendet werden kann. Bei REIMS handelt es sich um eine Atmosphärendruck-Ionenquelle, die Gase, Flüssigkeiten oder Feststoffe an der freien Luft unter Umgebungsbedingungen ionisieren kann. Die REIMS-Ionisationsquelle kann eine Sonde sein, z. B. ein elektronisches Skalpell oder eine Pinzette, um Ionen zu verbrennen und zu verdampfen, die dazu verwendet werden können, die Proben aus der Entfernung zu testen. Siehe die US-Patentveröffentlichung Nr. 2012/0156712 , deren Offenbarung in ihrer Gesamtheit hiermit durch Bezugnahme hierin aufgenommen ist.
Bei der Desorption/Elektrospray-Ionisation (DESI) handelt es sich um eine Ionisationstechnik bei Umgebungsbedingungen, die in der Massenspektrometrie zur chemischen Analyse verwendet werden kann. Dabei handelt es sich um eine Atmosphärendruck-Ionenquelle, die Gase, Flüssigkeiten und Feststoffe an der freien Luft unter Umgebungsbedingungen ionisiert. DESI ist eine Kombination von Elektrospray-(ESI) und Desorptions-(DI)/Ionisationsverfahren. Die Ionisation kann durch Lenken eines elektrisch geladenen Nebels zu einer Probenoberfläche erfolgen. Der Elektrospray-Nebel kann durch Anlegen einer Spannung an die Probe oder die Probenhalterung zu der Oberfläche angezogen werden. Nach der Ionisation können die Ionen durch Luft in die Atmosphärendruck-Schnittstelle reisen, die mit einem Massenspektrometer verbunden sein kann.
Eine thermische Desorption/Ionisation kann als der Ionisationsmechanismus verwendet werden. Die Probe und die biologischen Komponenten können unterschiedlichen Temperaturen ausgesetzt werden, um die Ionisation zu induzieren. Siehe die US-Patentveröffentlichung Nr. 2013/0299688 , deren Offenbarung in ihrer Gesamtheit hiermit durch Bezugnahme hierin aufgenommen ist.
In einigen Ausführungsformen kann die Energie oder Temperatur der Ionisationsquelle nicht ausreichend hoch sein, um eine repräsentative Probe effizient zu ionisieren. Die Probe kann beispielsweise Komponenten mit unterschiedlichen Eigenschaften, wie unterschiedlichen Flüchtigkeiten, enthalten. Bei einer bestimmten Energie oder Temperatur können einige Komponenten leichter als andere ionisiert werden, was eine Verzerrung des Verhältnisses bei diesem Energieniveau oder dieser Temperatur erzeugen kann. In einer Ausführungsform beinhaltet die vorliegende Offenbarung einen Schritt des Bestimmens eines ausreichenden Energieniveaus (z. B. der Temperatur bei thermischer Desorption), um eine repräsentative Probe aller Komponenten, Analyten von Interesse oder Klassen von Analyten von Interesse zu ionisieren. Das Energieniveau kann beispielsweise bei ansteigenden Werten getestet werden, bis die Intensitäten oder das Verhältnis der Intensitäten für die Analyten von Interesse sich auf einem konstanten Wert stabilisieren, der auf eine repräsentative Probenahme der Analyten hinweist.
Das Verfahren kann auch derart robust sein, dass die Probenahme die Komponenten, Analyten von Interesse oder Klassen von Analyten von Interesse, z. B. Metaboliten, Lipide, Fettsäuren usw., in der Probe nicht erschöpft. Der Ionisationsvorgang kann eine kurze, z. B. weniger als etwa 10 Sekunden, 9, 8, 7, 6, 5, 4, 3, 2, 1, 0,5, 0,2 oder etwa 0,1 Sekunden lange Belichtung der Ionisationsquelle auf die Probe beinhalten. Diese Werte können dazu verwendet werden, einen Bereich zu definieren, wie etwa 2 bis etwa 0,2 Sekunden.
Die Probenionen können durch ein beliebiges Mittel oder eine beliebige Technik, das bzw. die Ionen wirksam in ein Massenspektrometer einbringen kann, von einem Massenspektrometer empfangen oder in dieses eingebracht werden, wobei das Massenspektrometer beispielsweise ein schnelles Echtzeit-In-situ-Testen von festen oder flüssigen Proben ermöglichen kann. Die Probe kann beispielsweise mittels einer Shotgun-Vorgehensweise oder Infusion in das Massenspektrometer eingebracht werden. Das Probeneinbringen kann auch durch Fließinjektionsanalyse unter Verwendung eines Autosamplers oder durch Chromatographietrennung eingebracht werden. Die Ionen können auch unter Umgebungsbedingungen eingebracht werden.
Das Massenspektrometer kann ein beliebiges MS-Instrument sein, das eine genaue Massenbestimmung für sowohl Eltern- als auch Tochterpeaks bereitstellen kann und zu einer datenunabhängigen Erfassung in der Lage ist. Eine datenunabhängige Erfassung stellt einen weiteren Anstieg der Spezifität der Fragmentierung zu Identifizierungszwecken bereit. Die vorliegende Offenbarung bindet die US-Patente mit den Nrn. 6,717,130 und 6,586,727 durch Bezugnahme ein, die ein Massenspektrometer mit datenunabhängiger Erfassung vollständig beschreiben.
Herkömmliche Techniken verwenden eine Trennungs-/Massenspektrometer-Ausstattung und eine datenabhängige Auswahl und Fragmentierung von Vorläuferionen. Ein Massenspektrometer kann beispielsweise Vorläufer in einem ersten Massenspektrometer auswählen, kann die ausgewählten Vorläufer in einer Kollisionszelle kollisionsfragmentieren und die resultierenden Fragmente in einem zweiten Massenspektrometer analysieren. Unter Verwendung von datenabhängigen Analysen werden Eltern-/Tochterpeak-Gruppierungen auf der Basis von ausschließlich der Vorläuferionenauswahl in dem ersten Massenspektrometer vorgenommen. Mehrere Vorläufer können sich jedoch überlappen und haben m/z-Werte, die innerhalb des Übertragungsfensters des ersten Massenspektrometers liegen. In einem derartigen Fall wird das in dem zweiten Massenspektrometer erhaltene Fragmentierungsspektrum Fragmente von mehreren Vorläufern enthalten. Infolgedessen können herkömmliche Techniken irrtümlich Ionen gruppieren, die in der Tat von zwei oder mehr verschiedenen Vorläufern stammen.
In einer Ausführungsform kann Ionenmobilität mit datenunabhängiger Erfassung gekoppelt werden (HD-MS^E). Eine derartige Erfassung kann Ionen zur MS/MS-Erfassung in Echtzeit auswählen, während Komponenten aus einem chromatographischen System elutieren. Eingebettete Algorithmen können MS-Überwachungsspektren schnell abfragen und koelutierende Vorläuferionen können zur MS/MS-Analyse auf der Basis der Koelution aus der Chromatographie und der Ko-Driftzeit ausgewählt werden. Die Kollisionsenergie für jedes Spektrum kann gemäß dem Vorläuferladungszustand und dem m/z optimiert oder gestaffelt werden.
In einer Ausführungsform kann Ionenmobilität mit datenabhängiger Erfassung gekoppelt werden (HD-DDA). Die DDA kann Ionen zur MS/MS-Erfassung in Echtzeit auswählen, während Komponenten aus einem chromatographischen System elutieren. Eingebettete Algorithmen können MS-Überwachungsspektren schnell abfragen und koelutierende Vorläuferionen können zur MS/MS-Analyse auf der Basis der Grenzintensität, des Ladungszustands, von vordefinierten Listen zum Einbinden/Ausschließen exakter Massen oder Kombinationen davon ausgewählt werden. Die Kollisionsenergie für jedes Spektrum kann gemäß dem Vorläuferladungszustand und dem m/z optimiert oder gestaffelt werden.
In einer Ausführungsform kann pfadabhängige Erfassung mit Ionenmobilität gekoppelt werden. Dieser Erfassungsmodus kann dazu verwendet werden, die Quadrupol-Auswahl auf der Basis der in dem vorherigen Scan isolierten Massen einzustellen und die Quadrupol-Auswahl auf der Basis bekannter biochemischer Pfade einzustellen.
In einer Ausführungsform kann von maschinellem Lernen abhängige Erfassung mit Ionenmobilität gekoppelt werden. Dieser Erfassungsmodus kann dazu verwendet werden, die Quadrupol-Auswahl auf der Basis der in dem vorherigen Scan isolierten Massen einzustellen, die als Teil vorherbestimmter Netzwerke erkannt werden können, die nicht unbedingt zu bekannten biochemischen Pfaden gehören. Dieser Erfassungsmodus kann auf Cloud-basierten Daten aufbauen, um potentielle Netzwerke von zu beobachtenden Massen zu berechnen.
Die datenunabhängige Erfassung (MS^E) beinhaltet die Verwendung einer Kollisionszelle, die niedrige und hohe Kollisionsenergie vor der MS-Erkennung alterniert. Die Niederenergie-Spektren können Ionen enthalten, die vorwiegend von unfragmentierten Vorläufern sind, während die Hochenergie-Spektren Ionen enthalten können, die vorwiegend von fragmentierten Vorläufern sind. Das Protokoll alternierender Energien kann Spektren von demselben Vorläufer in zwei Modi sammeln, einem Niederenergie-Modus und einem Hochenergie-Modus.
Die Ausgabe des Instruments unter Verwendung datenunabhängiger Erfassung ist somit ein Inventar oder eine Liste von Vorläufer- und Fragmentionen, wobei jedes Ion durch seine Retentionszeit, seine Driftzeit, sein isoliertes/ausgewähltes m/z, sein bestimmtes m/z, seine Intensität usw. beschrieben werden kann. Der Niederenergie-Modus kann eine Liste von Ionen hervorbringen, die vorwiegend unfragmentierte Vorläuferionen enthält. Der Hochenergie-Modus kann eine Liste von Ionen hervorbringen, die vorwiegend fragmentierte Vorläuferionen enthält. Wie in den US-Patenten mit den Nrn. 6,717,130 und 6,586,727 beschrieben, können die Eltern-/Tochterpeaks anhand dieser Beschreibungen, z. B. Driftzeit, gruppiert werden. Diese Gruppierungen können eine Strukturaufklärung unterstützen.
Eine Verarbeitung nach der Erfassung kann zudem dazu verwendet werden, die Peak-Gruppen und -Identifizierung während oder kurz nach der Datenerfassung durchzuführen. Analysen mit langen Erfassungszeiten, z. B. etwa 5 Minuten pro Probe, können beispielsweise eine Verarbeitung nach der Erfassung dazu verwenden, eine Strukturaufklärung bereitzustellen, während die Daten erfasst werden.
In einer Ausführungsform beinhaltet das System der vorliegenden Offenbarung eine Oberflächen-Desorption/Ionisation und ein QTof, die miteinander gekoppelt sind, um mit der Dermatologie zusammenhängende Subpopulationen, Gruppen oder Phänotypen, wie Metaboliten, Lipide usw., auf der Basis der unabhängigen Datenerfassung und der genauen Massenmessung des QTof zu bestimmen. Die erhaltenen Signale können ausgerichtet oder korreliert werden, um zu bestimmen, welcher der Vorläufer oder welche Fragmentationssignale einander entsprechen.
Das Massenspektrometer kann eine Kollisionszelle, die in einem ersten Modus, wobei mindestens ein Teil der Ionen fragmentiert wird, um Tochterionen zu produzieren, und einem zweiten Modus, wobei wesentlich weniger Ionen fragmentiert werden, betreibbar ist, einen Massenanalysator und ein Steuersystem beinhalten, das im Gebrauch die Kollisionszelle wiederholt zwischen dem ersten und dem zweiten Modus hin- und herschaltet. In dem ersten Modus kann das Steuersystem dazu einrichten, eine Spannung an die Kollisionszelle zu liefern, die aus der Gruppe bestehend aus ≧ 15 V; ≧ 20 V; ≧ 25 V; ≧ 30 V; ≧ 50 V; ≧ 100 V; ≧ 150 V und ≧ 200 V ausgewählt ist. In dem zweiten Modus kann das Steuersystem dazu einrichten, eine Spannung an die Kollisionszelle zu liefern, die aus der Gruppe bestehend aus ≦ 5 V; ≦ 4,5 V; ≦ 4 V; ≦ 3,5 V; ≦ 3 V; ≦ 2,5 V; ≦ 2 V; ≦ 1,5 V; ≦ 1 V; ≦ 0,5 V und im Wesentlichen 0 V ausgewählt ist. Diese Mengen von Werten können auch dazu verwendet werden, einen Bereich zu definieren, wie zwischen etwa 20 und 30 V oder etwa 5 und 3 V.
Das Steuersystem kann die Kollisionszelle in einer ausreichend kurzen Zeit automatisch zwischen den zwei Modi umschalten, um zu ermöglichen, dass mindestens einer bzw. eines der Analyten, Vorläufer oder Ionen jedem Modus ausgesetzt wird. Das Steuersystem kann die Kollisionszelle alle etwa 5, 4, 3, 2,5, 2, 1,5, 1, 0,9, 0,8, 0,7, 0,6, 0,5, 0,4, 0,3, 0,2, 0,1 oder 0,05 Sekunden automatisch zwischen den zwei Modi umschalten. Diese Werte können auch dazu verwendet werden, einen Bereich zu definieren, wie etwa 5 bis etwa 0,5 Sekunden.
Das Massenspektrometer kann auch dazu in der Lage sein, eine genaue Masse für Eltern- oder Vorläuferionen und Tochterionen nach der Fragmentierung zu bestimmen. Beispiele von Massenspektrometrie-Instrumenten beinhalten eine hochauflösende Massenspektrometrie (High-Resolution Mass Spectrometry, HRMS) für genaue Massenmessungen, wie ein Waters SYNAPT^® G2-S Quad-Tof MS System (Waters Technologies Corporation, Milford, MA, USA), Wanderwellen-IM, Laufzeitröhren-IM, FAIMS-DMS.
Das Analysieren der Analyten unter Verwendung des Massenspektrometers kann beispielsweise das Leiten der Ionen zu einem Fragmentierungsmittel, das eine Kollisionszelle beinhaltet, das Betreiben des Fragmentierungsmittels in einem ersten Modus, wobei mindestens ein Teil der Ionen fragmentiert wird, um Tochterionen zu produzieren, das Aufzeichnen eines Massenspektrums von Ionen, die aus dem Fragmentierungsmittel, das in dem ersten Modus arbeitet, hervorgehen, als ein Massenspektrum mit hoher Fragmentierung, das Umschalten des Fragmentierungsmittels dahingehend, in einem zweiten Modus zu arbeiten, wobei wesentlich weniger Ionen fragmentiert werden, das Aufzeichnen eines Massenspektrums von Ionen, die aus dem Fragmentierungsmittel, das in dem zweiten Modus arbeitet, hervorgehen, als ein Massenspektrum mit geringer Fragmentierung und das Wiederholen dieser Schritte mehrmals beinhalten.
In einigen Ausführungsformen kann es sich bei dem Massenspektrometer um ein Quadrupol-Massenspektrometer, ein tragbares Ionenfallen-Massenspektrometer, ein Time-of-Flight-Massenspektrometer, Fourier-Transformations-Ionenzyklonresonanz-Massenspektrometrie, ein Orbitrap- oder Ionenmobilitätsspektrometer handeln. Das Massenspektrometer kann beispielsweise ein Single-Quadrupol-Detektor, z. B. ein DART^®-QDa^® oder ein REIMS-QDa^®, sein.
Die Analyten von Interesse können durch Selektionsreaktionsbeobachtung in einem Quadrupol-Instrument analysiert werden. Ein Selektionsreaktionsmonitor beinhaltet die Vorauswahl einer Liste von Ionen von Interesse oder eine aus genauen Voll-Scan-Massenspektren extrahierte Liste, in der kein Ion vorausgewählt ist, das Quadrupol jedoch entlang dem gesamten ausgewählten Massenbereich (z. B. 50–100 m/z) gescannt wird.
Das Massenspektrometer kann im positiven oder negativen Modus betrieben werden. In einer Ausführungsform wird das Massenspektrometer im negativen Modus unter Desorptions-/Ionisationsbedingungen betrieben. Mit der Dermatologie zusammenhängende Komponenten, wie Metaboliten, Lipide, Fettsäure usw., können im negativen Modus besonders gut ionisieren. Die Kopplung eines Massenspektrometers, z. B. eines Single-Quadrupol-Geräts, mit Desorption/Ionisation kann auch die direkte Analyse von Metaboliten, Lipiden, Fettsäure usw. in Abhängigkeit von der Peak-Intensität oder als ein Verhältnis zwischen Peaks oder Gruppen von Peaks ermöglichen. Das Verhältnis von Metaboliten, Lipiden, Fettsäure usw. kann dazu verwendet werden, auf eine Variation bei den Instrument-Einstellungen und der Probenahme zu normieren. Eine Variation der Intensität von einer oder mehreren Fettsäuren wird beispielsweise durch eine gleichwertige Variation von einer anderen oder mehreren anderen Fettsäuren ausgeglichen. Ihr Verhältnis kann dazu verwendet werden, auf einen Unterschied zwischen Proben zu normieren.
Die Menge oder relative Menge (z. B. das Verhältnis) von mit der Dermatologie zusammenhängenden Subpopulationen, Gruppen oder Phänotypen, wie Metaboliten, Lipide usw., kann aus den Massenspektrometrie-Ergebnissen, wie der Intensität der Peaks, berechnet werden. Die Berechnungen können mit oder ohne Verwendung eines internen Standards vorgenommen werden. Die relative Menge kann beispielsweise ein einfaches Verhältnis der Intensitäten der Massesignale sein. Die Verwendung eines oder mehrerer interner Standards kann eine Semiquantifizierung nach Korrigieren auf einen etwaigen Isotopenbeitrag zu dem Signal bereitstellen. Interne Standards können beispielsweise dazu verwendet werden, die Konzentration der Komponenten in den Proben zu normieren, um eine stärker quantitative Messung zu erzielen.
Die vorliegende Offenbarung kann eine Quantifizierung oder Semiquantifizierung unter Verwendung eines Panels von ausgewählten Markern, die zu einer oder mehreren chemischen Klassen gehören, wie hierin offenbart, beinhalten. Eine Kombination unterschiedlicher Verhältnisse kann dazu verwendet werden, die Probenmenge zu normieren und auf einzelne Variabilität zu korrigieren. Eine Kombination unterschiedlicher Verhältnisse kann auch dazu verwendet werden, ein Verbund-Biomarker-Panel zu erzeugen, das mit vorherbestimmten Consumer-Care-Produkten, medizinischen Behandlungen und Ernährungsinterventionen assoziiert ist. Zudem kann eine ratiometrische Analyse verwendet werden, die für enzymatische Aktivitäten durch Messen des Verhältnisses oder von Vorläufern im Vergleich zu Produkten von enzymatischen Reaktionen prädiktiv sein kann. Die Stearoyl-Co-A-Desaturase-Aktivität kann beispielsweise durch Analysieren des Verhältnisses von C16:1- zu C16:0-Fettsäuren (Produkt/Vorläufer) beobachtet werden. Dieses Maß kann mit Hauttrockenheit zusammenhängen. Alternativ dazu kann das Verhältnis von Omega-6- zu Omega-3-Fettsäuren als Angabe einer Empfindlichkeit für eine Entzündung verwendet werden und kann dazu verwendet werden, den Probanden zu informieren oder mitzuteilen, dass eine spezifische Ernährungsintervention oder Hautbehandlung vermieden werden sollte, wie beispielsweise Reizungen und Entzündungen nach Aussetzung gegenüber Sonnenlicht und UV-Strahlungen.
In einigen Ausführungsformen können die Analyten von Interesse, z. B. Metaboliten, Lipide, Fettsäure usw., vor der DI-MS-Analyse derivatisiert oder markiert werden. Dann kann eine MS/MS-Analyse der markierten Analyten durchgeführt werden. Eine Ladungsumkehr-Derivatisierung von Fettsäuren kann beispielsweise durchgeführt werden, wobei die Carbonsäuren in kationische Derivate mit quartären Aminen umgewandelt werden. Eine Erkennung mittels ESI kann verbessert werden. Zudem kann eine chemische Elektroneneinfang-Atmosphärendruck-Ionisation kann an Analyten durchgeführt werden, die mit einer Elektroneneinfanggruppe, wie der Pentafluorbenzyl-Einheit, markiert wurde. Eine Erkennung mittels APCI kann verbessert werden.
Das Verfahren der vorliegenden Offenbarung kann in einer kürzeren Zeit als Methoden des Standes der Technik mit der Dermatologie zusammenhängende Subpopulationen, Gruppen oder Phänotypen, wie Metaboliten, Lipide usw., bestimmen und/oder personalisierte Kosmetika oder Behandlungen zubereiten. Das Verfahren kann innerhalb von 10 Sekunden, 20, 30, 40, 50 oder 60 Sekunden, 2 Minuten, 3, 4, 5, 10, 20, 30, 40, 50 oder 60 Minuten oder 1,5 Stunden, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12 oder 24 Stunden die mit der Dermatologie zusammenhängenden Subpopulationen, Gruppen oder Phänotypen, wie Metaboliten, Lipide usw., bestimmen und/oder ein personalisiertes Kosmetikum oder eine personalisierte Behandlung zubereiten. Diese Werte können auch dazu verwendet werden, einen Bereich zu definieren, wie zwischen etwa 10 und etwa 60 Minuten. In einer Ausführungsform können die Schritte der vorliegenden Offenbarung in weniger als etwa 5 Minuten durchgeführt werden. In einer anderen Ausführungsform kann die vorliegende Offenbarung mit der Dermatologie zusammenhängende Subpopulationen, Gruppen oder Phänotypen, wie Metaboliten, Lipide usw., bestimmen und/oder personalisierte Kosmetika oder Behandlungen zubereiten, ohne eine Probe zur Analyse an ein Labor zu senden. Die Methode kann als ein Point-of-Care-Test verwendet werden, z. B. Apotheke, Arztpraxis usw. Die vorliegende Offenbarung kann beispielsweise dazu verwendet werden, Ergebnisse an Verbraucher in Echtzeit bereitzustellen, was diesen hilft, die beste Wahl von Consumer-Care-Produkten und Arzneimitteln zu treffen.
Die vorliegende Offenbarung kann ohne Extraktion, Hydrolyse, Filtration, Derivatisierung, chromatographische Trennung (z. B. GC-FID) oder Kombinationen davon mit der Dermatologie zusammenhängende Subpopulationen, Gruppen oder Phänotypen, wie Metaboliten, Lipide usw., und damit zusammenhängende Zustände in einer dermatologischen Probe bestimmen und/oder personalisierte Kosmetika oder Behandlungen zubereiten. Die Methode des Standes der Technik beinhaltet einen oder mehrere dieser Schritte und ihr Abschluss kann Stunden in Anspruch nehmen, z. B. mindestens etwa 2 Stunden. Das Verfahren der vorliegenden Offenbarung kann die Analysezeit um etwa 10 %, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90, 100, 200, 300, 500 oder etwa 1000 % verkürzen. Diese Werte können auch dazu verwendet werden, einen Bereich zu definieren, wie zwischen etwa 20 % und etwa 50 %.
Bei den identifizierten mit der Dermatologie zusammenhängenden Subpopulationen, Gruppen oder Phänotypen kann es sich um eine beliebige Gruppe von Komponenten oder Verbindungen handeln, die auf einen Zustand, eine Krankheit, einen Mangel usw. in einer dermatologischen Probe hinweisen kann. Beispielsweise die Beurteilung von gutartigen im Vergleich zu bösartigen Erkrankungen von Leberflecken oder die Beurteilung von Psoriasis im Vergleich zu anderen Ausschlägen, einschließlich Dermatitis und Pilzinfektionen oder allergischen Reaktionen. Das Verfahren und die Vorrichtung können auch dazu verwendet werden, zwischen unterschiedlichen Hautreizungen oder -ausschlägen bei Probanden (z. B. Mensch oder Tiere) zu unterscheiden, einschließlich Pilzinfektionen. Die geeignete Behandlung kann dann angewendet werden. Das Verfahren und die Vorrichtung können auch in Kombination mit traditionellen Techniken und Verfahren verwendet werden, um die Diagnose durch Primärversorgungsärzte, Dermatologen und Dermatopathologen zu unterstützen. In einer Ausführungsform erfordert die Fingerabdruck- oder Profilmethode der vorliegenden Offenbarung keine vorherige Identifizierung einer Spezies, kann jedoch Probanden auf der Basis ihres Gesamtmassenspektrometrieprofils und zuvor erstellten Datenbanken klassifizieren. Die Datenbanken können Sammlungen von Spektren enthalten, die mit einem bestimmten Zustand assoziiert sind.
Die zu der den mit der Dermatologie zusammenhängenden Subpopulationen, Gruppen oder Phänotypen erhaltenen Daten, z. B. Identität und Intensitätsspektrum, können dazu verwendet werden, die Probe in eine oder mehrere Gruppen zu klassifizieren, die mit einem Zustand oder einer Krankheit (z. B. trockene Haut, sonnengeschädigt, entzündetes Gewebe, allergische Reaktion, reich an Fettsäuren, arm an Fettsäuren usw.) assoziiert werden können. Die identifizierten mit der Dermatologie zusammenhängenden Subpopulationen, Gruppen oder Phänotypen können mit einem oder mehreren bekannten dermatologischen Profilen verglichen werden. Diese Profile können populationsbasierte Profile sein, mit denen das augenblickliche Profil des Probanden verglichen werden kann. Die Population kann die gesamte Probandenpopulation (z. B. alle Menschen) oder Subpopulationen auf der Basis des Alters, des Geschlechts, der Ethnizität, der geographischen Region, anderer oder Kombinationen davon sein. Das Profil kann auch ein personalisiertes Profil auf der Basis von einer oder mehreren früheren Analysen desselben Probanden sein. Die Verfahren und die Vorrichtungen der vorliegenden Offenbarung können dazu verwendet werden, die Behandlungswirkungen eines personalisierten Kosmetikums oder einer personalisierten Behandlung auf einen Kunden, Verbraucher oder Patienten zu beobachten, um seine bzw. ihre Wirkungen zu beobachten.
Der Zustand, die Krankheit, der Mangel usw., der bzw. die aus der Klassifizierung der mit der Dermatologie zusammenhängenden Subpopulationen, Gruppen oder Phänotypen in der Probe identifiziert wird, kann ein beliebiger mit der Dermatologie zusammenhängender Zustand, eine beliebige mit der Dermatologie zusammenhängende Krankheit oder ein beliebiger mit der Dermatologie zusammenhängender Mangel sein, der bzw. die durch Identifizieren oder Beobachten von mit der Dermatologie zusammenhängenden Subpopulationen, Gruppen oder Phänotypen unter Verwendung der Verfahren der vorliegenden Offenbarung bestimmt werden kann. In einer Ausführungsform kann die Ausgabe der Verfahren und Vorrichtungen der vorliegenden Offenbarung eine vereinfachte Klassifizierung auf der Basis der Daten sein, die zu den mit der Dermatologie zusammenhängenden Subpopulationen, Gruppen oder Phänotypen erhalten werden, wie ihrer Entsprechung zu einem Haut-/Haartyp oder einem Zustand. Der identifizierte Zustand, die identifizierte Krankheit oder der identifizierte Mangel kann einen Hinweis auf die Haut- oder Haaridentifizierung, den Haut- oder Haarstatus, einen Entzündungsstatus oder eine Reaktion oder Wirksamkeit einer oder mehrerer Behandlungen beinhalten. Der identifizierte Zustand, die identifizierte Krankheit oder der identifizierte Mangel kann außerdem einen Hinweis auf UV-induzierte Lichtschäden, Allergien, Hautalterung, Hautentzündungsreaktionen, Trockenheit, Dermatitis, Infektionen, entzündliche Hautleiden, Atopie, Akne, Flohspeichelallergie-Dermatitis, Otitis externa sowie unerwünschte Reaktionen auf Nahrungsmittel, einschließlich Nahrungsmittelallergie und -unverträglichkeit, und eine Haarkrankheit, wie Alopezie, beinhalten. Das Verfahren der vorliegenden Offenbarung kann außerdem das Bestimmen einer Behandlung oder Abhilfemaßnahme beinhalten, wie das Bereitstellen eines personalisierten Kosmetikums oder einer personalisierten Behandlung, um den identifizierten Zustand, die identifizierte Krankheit oder den identifizierten Mangel anzugehen.
In einer anderen Ausführungsform betrifft die vorliegende Offenbarung ein Verfahren zum Bereitstellen eines personalisierten Kosmetikprodukts an einen Kunden, Verbraucher, Patienten usw., das das Empfangen von dermatologischen Daten von einer dermatologischen Analyse einer Probe, die von dem Kunden bereitgestellt wurde, das Erhalten von Inhaltsstoffen zum Herstellen des personalisierten Kosmetikprodukts, das Erzeugen einer individuell angepassten Kosmetikproduktformel unter Verwendung der Inhaltsstoffe und der dermatologischen Daten und das Zubereiten des individuell angepassten Kosmetikprodukts beinhaltet, wobei diese Schritte innerhalb eines verhältnismäßig kurzen Zeitraums, wie weniger als etwa 30 Minuten, durchgeführt werden können.
Das personalisierte Kosmetikprodukt kann an einen Kunden, Verbraucher, Patienten usw. durch Analyse von einer oder mehreren Proben des Kunden, Verbrauchers, Patienten usw., Bestimmen eines geeigneten Kosmetikums oder einer geeigneten Behandlung, Zubereiten oder Formulieren dieses bzw. dieser und Liefern dieses bzw. dieser an den Kunden, Verbraucher, Patienten usw. bereitgestellt werden. Die empfangenen, berücksichtigten oder ausgewerteten dermatologischen Daten können die Identifizierung von einer oder mehreren einzelnen mit der Dermatologie zusammenhängenden Subpopulationen, Gruppen oder Phänotypen, die Menge von einer oder mehreren einzelnen mit der Dermatologie zusammenhängenden Subpopulationen, Gruppen oder Phänotypen, einschließlich quantitativer und semiquantitativer Informationen, oder die Klassifizierung der identifizierten und/oder quantifizierten mit der Dermatologie zusammenhängenden Subpopulationen, Gruppen oder Phänotypen sein, die auf zusätzlichen Berechnungen dieser Daten basieren können (z. B. Gruppen oder Verhältnisse). Die dermatologischen Daten können auch durch Erzeugen von Probenionen aus der Probe des Probanden unter Verwendung einer Oberflächen-Desorptions-/Ionisationsquelle, Empfangen der Ionen in einem Massenspektrometer und Identifizieren von mit der Dermatologie zusammenhängenden Subpopulationen, Gruppen oder Phänotypen in der Probe, wie hierin bereitgestellt, empfangen werden.
Die Inhaltsstoffe zum Produzieren des personalisierten Kosmetik- oder Behandlungsprodukts kann durch beliebige im Handel erhältliche Mittel und Praktiken erhalten werden. Die individuell angepasste Kosmetik- oder Behandlungsproduktformel unter Verwendung der Inhaltsstoffe und der dermatologischen Daten kann durch Standardformulierungstechniken und -praktiken erzeugt werden. Die Inhaltsstoffe können Komponenten oder Verbindungen von einer oder mehreren einzelnen mit der Dermatologie zusammenhängende Subpopulationen, Gruppen oder Phänotypen beinhalten, von denen bestimmt wird, dass sie sich in der Probe befinden. Diese Komponenten und Verbindungen können in ein personalisiertes Kosmetikum oder eine personalisierte Behandlung eingebunden werden, um beispielsweise einen Mangel an diesen Komponenten oder Verbindungen bei dem Probanden zu behandeln. Die Inhaltsstoffe können auch andere bekannte Komponenten oder Verbindungen beinhalten, die den Zustand, die Krankheit usw. behandeln können, der bzw. die durch die hierin bereitgestellte Analyse bestimmt wurde. Die Inhaltsstoffe können beispielsweise natürlich vorkommende Polypeptide (kleine Proteine), epidermale Wachstumsfaktoren, Hyaluronsäure usw. beinhalten, um die Kollagenproduktion in der Haut zu stimulieren, wobei die Probe nicht auf Kollagen beobachtet wurde, sondern die Probe als Kollagenproduktion erfordernd klassifiziert wurde. Auf analoge Weise können die Inhaltsstoffe Adenosin beinhalten, um den Blutfluss zu den äußeren Hautschichten zu stimulieren, was eine Reparatur von Schäden und das Zellvolumen verbessert, wobei die Probe nicht auf Adenosin beobachtet wurde, sondern die Probe als Adenosin erfordernd klassifiziert wurde.
Die Menge jedes Inhaltsstoffs kann auch eingestellt werden, um den Zustand oder die Krankheit anzugehen oder zu behandeln. Eine Hautprobe, der es an Fettsäuren und insbesondere Omega-3-Fettsäuren fehlt, kann beispielsweise Fettsäureadditive und insbesondere zusätzliche Omega-3-Fettsäure beinhalten, um den bestimmten Mangel anzugehen.
Das individuell angepasste Kosmetik- oder Behandlungsprodukt kann unter Verwendung von standardmäßigen, im Handel erhältlichen Techniken und Praktiken zubereitet werden, wie den in U.S. 6,516,245 beschriebenen, deren gesamte Offenbarung in ihrer Gesamtheit hiermit durch Bezugnahme aufgenommen ist Das Bereitstellen des individuell angepassten Kosmetikums oder der individuell angepassten Behandlung kann auch in einem verhältnismäßig kurzen Zeitraum oder in Echtzeit vorgenommen werden. Das individuell angepasste Kosmetikum oder die individuell angepasste Behandlung kann innerhalb von etwa 10 Sekunden, 20, 30, 40, 50 oder 60 Sekunden, 2 Minuten, 3, 4, 5, 10, 20, 30, 40, 50 oder 60 Minuten oder 1,5 Stunden, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12 oder 24 Stunden bereitgestellt werden. Diese Werte können auch dazu verwendet werden, einen Bereich zu definieren, wie zwischen etwa 20 und etwa 60 Minuten. In einer Ausführungsform kann das individuell angepasste Kosmetikum oder die individuell angepasste Behandlung in weniger als etwa 30 Minuten bereitgestellt werden.
Die Analyse und die Informationen in Bezug auf das individuell angepasste Kosmetik- oder Behandlungsprodukt für jeden Kunden, Verbraucher, Patienten usw. können zur anschließenden Verwendung gespeichert und es kann erneut auf sie zugegriffen werden, wie um den Zustand oder die Krankheit und die Behandlungen, die mit dem Zustand oder der Krankheit assoziiert sind, zu verfolgen.
Die vorliegende Offenbarung betrifft außerdem ein Verfahren zum Behandeln eines dermatologischen Zustands bei einem Probanden, das das Bestimmen des dermatologischen Zustands bei einem Probanden durch Erhalten einer dermatologischen Probe des Probanden, Erzeugen von Probenionen aus der Probe des Probanden unter Verwendung einer Oberflächen-Desorptions-/Ionisationsquelle, Empfangen der Ionen in einem Massenspektrometer, Identifizieren mindestens einer mit der Dermatologie zusammenhängenden Subpopulation, einer mit der Dermatologie zusammenhängenden Gruppe oder eines mit der Dermatologie zusammenhängenden Phänotyps in der Probe und Verabreichen eines Kosmetikums, eines Präparats, eines Nahrungsmittels, einer Nahrung oder einer Dosisform an den Probanden, um den dermatologischen Zustand zu verringern oder auszumerzen, beinhaltet.
Der dermatologische Zustand kann ein beliebiger Zustand sein, der unter Verwendung der Echtzeit-Analyse der vorliegenden Offenbarung bestimmt werden kann, einschließlich von Lichtschäden, Lichtalterung, Alterung, Seborrhö, Dermatitis (seborrhoische), Akne, Psoriasis, Hautinfektionen, Hauttrockenheitszuständen sowie Ekzem und atopischer Dermatitis, allergischen Reaktionen, Psoriasis und Ichthyose, Kopfhautzuständen und Alopezie, trockenem Haar, öligem Haar und geschädigtem Haar. Der dermatologische Zustand kann ein Maß des Entzündungsstatus sein, wie nach einem chirurgischen Eingriff oder einer pharmakologischen Behandlung. Die vorliegende Offenbarung kann als ein diagnostischer oder prognostischer oder prädiktiver Marker einer Entzündung oder Marker eines Ansprechens oder einer Toxizität oder einer Exposition sein.
Der dermatologische Zustand kann auch das Ausmaß von allergischen Reaktionen sein, nachdem Allergene induzierende Substanzen auf die Haut aufgebracht wurden. Häufig verwendete Hautallergietests beinhalten Haut-Prick-Tests, Hautinjektionstests und Hautpflastertests. Der primäre Marker einer Entzündung oder Reaktion ist „Rötung“. Ein Hauttest erfolgt gewöhnlich in einer Arztpraxis und beinhaltet, dass eine Krankenschwester den Test verabreicht und ein Arzt die Ergebnisse deutet. Die Deutung ist durch Beurteilung der „Rötung". Das Abschließen dieses Tests kann bis zu 20, 30, 40 oder mehr Minuten in Anspruch nehmen. Einige Tests erkennen augenblickliche allergische Reaktionen, die sich innerhalb von Minuten nach Aussetzung gegenüber einem Allergen entwickeln. Andere Tests erkennen verzögerte allergische Reaktionen, die sich über eine Spanne von mehreren Tagen entwickeln. Die vorliegende Offenbarung kann die Dauer bis zur Diagnose durch Bereitstellen einer spezifischeren und schnelleren Analyse verkürzen.
Der dermatologische Zustand kann auch mit bakteriellen, Virus-, Pilz- und parasitären Infektionen zusammenhängen, einschließlich von Cellulitis, Impetigo, Staphylokokken, Fußpilz, Hefepilzinfektionen, Kleiderläusen, Kopfläusen, Krätze, Ringelflechte, Folliculitis, Piedra, Demodex folliculorum, seborrhoischer Dermatitis und Leberflecken. REIMS kann beispielsweise während Untersuchungen von Leberflecken verwendet werden, um zu bestimmen, ob sie eine chirurgische Entfernung erfordern oder nicht.
Zusätzliche dermatologische Zustände, die durch optische Prüfung schwer zu bestimmen sein können und von der vorliegenden Offenbarung profitieren können, beinhalten Hautkrebs, Lupus, Masern (Röteln), Akne, Hauthämangiom, Lippenherpes, Psoriasis, Rosazea, Nesselsucht, Vitiligo, Warzen, Erysipelas gangraenosum, kutane Kandidamykose, Karbunkel, Cellulitis, Hypohidrose, Impetigo, Cutis-laxa-Syndrom, Dekubitalulkus, Erysipelas, Windelausschlag, dyshidrotisches Ekzem, Lippengeschwür, Herpes stomatitis, Nagelpilzinfektion, Ichthyosis vulgaris, Dermatomyositis, Molluscum contagiosum, eingewachsene Nägel, Epidermiszyste, seborrhoische Keratose, Pilonidalsinus, Keloid, Lichen planus, aktinische Keratose, Dermatitis statica und Beingeschwüre, Hühneraugen und Schwielen, Ekzem, Tinea versicolor, Pemphigoid, Mundgeschwüre und Gürtelrose.
In einer anderen Ausführungsform wird die Subpopulation, die Gruppe oder der Phänotyp aus der Gruppe bestehend aus Probanden mit erkranktem Haar, erkrankter Haut, gesundem Haar, gesunder Haut, gutartigem Hautkrebsmelanom, bösartigem Hautkrebsmelanom, bakteriellen Infektionen, Virusinfektionen, parasitären Infektionen, Pilzinfektionen, trockener Haut, öliger Haut, trockenem Haar und öligem Haar ausgewählt. Das Verfahren und die Vorrichtung der vorliegenden Offenbarung kann Probanden mit erkranktem Haar und erkrankter Haut im Vergleich zu gesunden Einzelpersonen, einschließlich gutartigen und bösartigen Hautkrebsmelanomen; bakterieller im Vergleich zu Virus- im Vergleich zu parasitärer im Vergleich zu Pilzinfektion; trockener Haut im Vergleich zu gesunder Haut; öligem Haar im Vergleich zu trockenem Haar im Vergleich zu gesundem Haar unterscheiden oder einstufen.
Das verabreichte Kosmetikum, das verabreichte Präparat, das verabreichte Nahrungsmittel, die verabreichte Nahrung oder eine verabreichte Dosisform kann ein bzw. eine beliebige sein, das bzw. die einen Zustand behandeln, verringern oder ausmerzen kann, der unter Verwendung der Echtzeit-Analyse der vorliegenden Offenbarung identifiziert wurde. Sie kann populationsbasiert oder eine personalisierte Nahrungs- oder topische Ergänzung (z. B. Verbraucherprodukte) sein. Das individuell angepasste Kosmetikum oder die individuell angepasste Behandlung kann Komponenten, die eine Hautbarrierefunktion unterstützen, und Antioxidantien beinhalten. Das personalisierte Kosmetikum kann beispielsweise formuliert werden, um Entzündung anzugehen und/oder die Haut und/oder die Haare mit Nährstoffen zu versorgen.
Die vorliegende Offenbarung kann weiterhin ein Chromatographietrennungssystem beinhalten. Das chromatographische Trennungssystem kann ein chromatographisches Flüssigkeits-, Gas- oder superkritisches Flüssigkeitssystem sein. Das chromatographische Trennungssystem kann mit der Desorptions-/Ionisationsquelle, insbesondere einer Atmosphärendruck-Ionisationsquelle (z. B. ESI, chemische Ionisation bei Atmosphärendruck, Photoionisation bei Atmosphärendruck) gekoppelt sein, um eine zusätzliche Trennungsdimension und eine verstärkte Selektivität bereitzustellen, um zusätzliche Komponenten und Verbindungen zu identifizieren und zu beobachten.
In einer anderen Ausführungsform betrifft die vorliegende Offenbarung ein Verfahren zum Bestimmen der räumlichen Verteilung einer mit der Dermatologie zusammenhängenden Subpopulation, einer mit der Dermatologie zusammenhängenden Gruppe oder eines mit der Dermatologie zusammenhängenden Phänotyps auf einer Probenoberfläche, das das Erzeugen von Probenionen aus einer ersten Stelle auf einer Probe, die die mit der Dermatologie zusammenhängende Subpopulation, die mit der Dermatologie zusammenhängende Gruppe oder den mit der Dermatologie zusammenhängenden Phänotyp enthält, unter Verwendung einer ionisierenden Quelle, Empfangen der Ionen in einem Massenspektrometer, Bestimmen der mit der Dermatologie zusammenhängenden Subpopulation, der mit der Dermatologie zusammenhängenden Gruppe oder des mit der Dermatologie zusammenhängenden Phänotyps, die bzw. der in der Probe an der ersten Stelle vorliegt, und Wiederholen dieser Schritte an mehreren Stellen beinhaltet. Die mit der Dermatologie zusammenhängende Subpopulation, die mit der Dermatologie zusammenhängende Gruppe oder der mit der Dermatologie zusammenhängende Phänotyp kann auch in der Probe an jeder Stelle bestimmt werden.
Die erste Stelle auf einer Probenoberfläche kann eine beliebige Stelle sein. Die zusätzlichen Stellen auf der Probenoberfläche, z. B. die mehreren Stellen, können beliebige andere Stellen auf der Probenoberfläche sein. In einer Ausführungsform sind die Stellen alle separaten Stellen auf der Probenoberfläche. Die Analyse an jeder Stelle kann durch entweder direkte Probenahme von der Probenoberfläche durch die Desorptions-/Ionisationsquelle oder von Proben, die von den mehreren Stellen entnommen wurden, durchgeführt werden.
Der Abstand zwischen benachbarten Stellen kann auf der Basis des Grads an Detail und Auflösung variieren, der für die räumliche Verteilungsanalyse gewünscht wird. Um eine ausreichend detaillierte räumliche Verteilungsanalyse bereitzustellen, kann der durchschnittliche Abstand zwischen benachbarten Stellen weniger als etwa 100 mm, 90, 80, 70, 60, 50, 40, 30, 20, 10, 50, 20, 1 oder etwa 0,5 mm betragen. Diese Werte können auch dazu verwendet werden, einen Bereich zu definieren, wie zwischen etwa 10 und 1 mm.
Die vorliegende Offenbarung betrifft außerdem einen diagnostischen Test oder ein Screening-Verfahren, um eine mit der Dermatologie zusammenhängende Subpopulation, eine mit der Dermatologie zusammenhängende Gruppe oder einen mit der Dermatologie zusammenhängenden Phänotyp in einem Probanden zu bestimmen (z. B. Haut, Haare usw.). Die Analyse einer mit der Dermatologie zusammenhängenden Subpopulation, einer mit der Dermatologie zusammenhängenden Gruppe oder eines mit der Dermatologie zusammenhängenden Phänotyps kann von der Person, einer medizinischen Fachkraft usw. dazu verwendet werden, einen Behandlungsplan auszuarbeiten, um einen beliebigen bestimmten Zustand oder eine beliebige bestimmte Krankheit zu korrigieren oder einzustellen. Siehe 5. Die Therapie oder Behandlung kann das Bereitstellen oder Verabreichen eines Kosmetikums, einer Behandlung, eines Präparats oder eines Nahrungsmittels/einer Nahrung beinhalten, um die Analyse der mit der Dermatologie zusammenhängenden Subpopulation, der mit der Dermatologie zusammenhängenden Gruppe oder des mit der Dermatologie zusammenhängenden Phänotyps auf einen vorherbestimmten Wert einzustellen oder den Wert auf einen neueren Wert einzustellen, der um etwa 5 %, 10 %, 20 %, 30 %, 40 % oder etwa 50 % größer oder kleiner als ursprünglich bestimmt ist. Von einer Hautprobe wird beispielsweise bestimmt, dass es ihr an Fettsäuren und insbesondere Omega-3-Fettsäure mangelt. Die Therapie oder Behandlung kann Fettsäuren und insbesondere Omega-3-Fettsäure bereitstellen, um den Mangel zu mildern.
In einer anderen Ausführungsform kann die vorliegende Offenbarung die Integration von Lipidomik- und Metabolomik-Informationen mit der genetischen Information eines Probanden und optischen/Strahlungsbildern beinhalten, um einen Behandlungsplan zu entwickeln, der einzigartig für diesen bestimmten Probanden geeignet ist.
Die Offenbarungen aller zitierten Referenzen, einschließlich Veröffentlichungen, Patenten und Patentanmeldungen, sind ausdrücklich in ihrer Gesamtheit durch Bezugnahme hierin aufgenommen.
Wenn eine Menge, eine Konzentration oder ein anderer Wert oder Parameter als entweder ein Bereich, bevorzugter Bereich oder eine Liste von oberen bevorzugten Werten und unteren bevorzugten Werten angegeben wird, versteht sich dies als spezifisch alle Bereiche offenbarend, die von einem beliebigen Paar einer beliebigen Bereichsobergrenze oder eines beliebigen oberen bevorzugten Werts und einer beliebigen Bereichsuntergrenze oder eines beliebigen unteren bevorzugten Werts gebildet werden, ungeachtet dessen, ob Bereiche separat offenbart werden. Wenn ein Bereich von Zahlenwerten hierin vorgetragen wird, soll der Bereich die Endpunkte davon und alle ganzen Zahlen und Bruchzahlen innerhalb des Bereichs beinhalten, sofern nichts anderes angegeben ist. Es ist nicht beabsichtigt, dass der Schutzumfang der Erfindung auf die spezifischen Werte beschränkt ist, die vorgetragen werden, wenn ein Bereich definiert wird.
Die vorliegende Erfindung wird in den folgenden Beispielen weiter definiert. Es ist zu verstehen, dass diese Beispiele, obwohl sie auf bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung hinweisen, nur zur Veranschaulichung angegeben werden.
Beispiele
Beispiel 1
Ein tragbares, kleines System zur Echtzeit-Analyse von dermatologischen Proben wurde vorbereitet. Das System beinhaltet Oberflächen-Desorption/Ionisation, z. B. direkte Analyse in Echtzeit, die mit einem Single-Quadrupol-Massenspektrometer, z. B. dem Massendetektor Acquity^® QDa^®, gekoppelt ist. 7 zeigt zwei Bilder des tragbaren, kleinen Echtzeit-Analysesystems. Das tragbare, kleine Design ermöglicht, dass das System ein Kundendienst- oder Point-of-Care-Gerät sein kann (z. B. zur Verwendung in Läden, Kundenselbstbedienungsstationen, einer Arztpraxis, Kliniken, Apotheken, Wellness-Zentren, Labors).
Dermatologische Gruppen und Subpopulationen in einer Probe werden unter Verwendung eines Single-Quadrupol-Massenspektrometers analysiert, das mit einer Desorptions-/Ionisationsquelle zur direkten Analyse in Echtzeit ausgestattet ist. Es ist keine chromatographische Trennung erforderlich. Hautproben werden extrahiert und die Extrakte werden durch Platzieren eines Teils des Extrakts auf der Schnittstelle für die direkte Analyse in Echtzeit mit dem Single-Quadrupol-Massenspektrometer getestet. Die Probe kann unter Verwendung einer beliebigen Standardprobenahmetechnik erhalten werden. Zwölf Proben von demselben Probanden oder von unterschiedlichen Probanden werden gesammelt und auf einzelnen Punkten auf der Karte ohne Kreuzkontamination platziert. Die zwölf Probenpositionen werden von Hand geladen (kann auch automatisch vorgenommen werden, einschließlich Standards zur Quantifizierung.
Die Analysen werden unter Verwendung einer Quelle zur direkten Analyse in Echtzeit (DART^®, IonSense, MA, USA) durchgeführt, die mit einem Single-Quadrupol-Massenspektrometer (Acquity^® QDa^®, Waters Corporation, Milford, MA, USA) gekoppelt ist. Die Erfassungszeit ist etwa 5–10 Sekunden, Ionisation DART^® +ve und –ve; Cone-Spannung von 20,0 V; Quellentemp. von 120,0 °C; DART^®-Temp. von 50 bis 450 °C.
Ein vollständiges dermatologisches Profil und ein vollständiger dermatologischer Fingerabdruck werden in Echtzeit ohne Probenvorbereitung bereitgestellt. Eine Bioinformatiklösung wird dazu verwendet, die Informationen zu der molekulare Zusammensetzung der Probe und des Überschusses an einzelnen Lipiden und Metaboliten, die sie enthält, zu deuten, Informationen zu Messwerten des Gesundheitszustands und des Wohlbefinden bereitzustellen und Berichte zu erstellen, die mit dermatologischen und kosmetischen Empfehlungen assoziiert sind.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

US 2012/0156712 [0043]
US 2013/0299688 [0045]
US 6717130 [0049, 0056]
US 6586727 [0049, 0056]
US 6516245 [0078]

Claims

Verfahren zum Analysieren einer dermatologischen Probe, das Folgendes umfasst: (i) Erzeugen von Probenionen aus der dermatologischen Probe unter Verwendung einer Oberflächen-Desorptions-/Ionisationsquelle; (ii) Empfangen der Ionen in einem Massenspektrometer; (iii) Identifizieren von mindestens einer mit der Dermatologie zusammenhängenden Subpopulation, einer mit der Dermatologie zusammenhängenden Gruppe oder einem mit der Dermatologie zusammenhängenden Phänotyp in der Probe; (iv) Vergleichen der identifizierten mit der Dermatologie zusammenhängenden Subpopulation, der identifizierten mit der Dermatologie zusammenhängenden Gruppe oder des identifizierten mit der Dermatologie zusammenhängenden Phänotyps in der Probe mit einem oder mehreren bekannten dermatologischen Profilen und (v) Identifizieren von mindestens einem Zustand in der dermatologischen Probe.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die dermatologische Probe Haut, Haar oder ein Sekret ist und/oder von einem Probanden erhalten wird und/oder wobei die Probenionen in situ direkt von dem Probanden erzeugt werden.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Oberflächen-Desorptions-/Ionisationsquelle durch eine Technik arbeitet, die aus der Gruppe bestehend aus Elektrospray-Ionisation, Nanoelektrospray-Ionisation, matrixunterstützter Laser-Desorption/Ionisation, chemischer Ionisation bei Atmosphärendruck, Desorption/Elektrospray-Ionisation, Ionisation mit dielektrischer Barriereentladung bei Atmosphärendruck, Plasma-Desorption/Ionisation bei Atmosphärendruck und niedriger Temperatur, laserunterstützter Elektrospray-Ionisation und elektrosprayunterstützter Laser-Desorption/Ionisation ausgewählt ist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei es sich bei dem Massenspektrometer um ein Quadrupol-Massenspektrometer, ein Time-of-Flight-Massenspektrometer, ein Ionenfallen-Massenspektrometer oder Fourier-Transformations-Ionenzyklonresonanz-Massenspektrometrie handelt und/oder wobei das Massenspektrometer Folgendes umfasst: (a) eine Kollisionszelle, die in einem ersten Modus, wobei mindestens ein Teil der Ionen fragmentiert wird, um Tochterionen zu produzieren, und einem zweiten Modus, wobei wesentlich weniger Ionen fragmentiert werden, betreibbar ist; und (b) einen Massenanalysator und (c) ein Steuersystem, das im Gebrauch die Kollisionszelle wiederholt zwischen dem ersten und dem zweiten Modus hin- und herschaltet, vorzugsweise mindestens einmal alle 0,5 Sekunden.
Verfahren nach Anspruch 4, wobei das Steuersystem in dem ersten Modus einrichtet, eine Spannung an die Kollisionszelle zu liefern, die aus der Gruppe bestehend aus ≧ 15 V; ≧ 20 V; ≧ 25 V; ≧ 30 V; ≧ 50 V; ≧ 100 V; ≧ 150 V und ≧ 200 V ausgewählt ist, und/oder das Steuersystem in dem zweiten Modus einrichtet, eine Spannung an die Kollisionszelle zu liefern, die aus der Gruppe bestehend aus ≦ 5 V; ≦ 4,5 V; ≦ 4 V; ≦ 3,5 V; ≦ 3 V; ≦ 2,5 V; ≦ 2 V; ≦ 1,5 V; ≦ 1 V; ≦ 0,5 V und im Wesentlichen 0 V ausgewählt ist.
Verfahren nach Anspruch 4, wobei das Identifizieren von mindestens einer mit der Dermatologie zusammenhängenden Subpopulation, einer mit der Dermatologie zusammenhängenden Gruppe oder einem mit der Dermatologie zusammenhängenden Phänotyp in der Probe Folgendes umfasst: (a) Leiten von Ionen zu einem Fragmentierungsmittel, das eine Kollisionszelle beinhaltet; (b) Betreiben des Fragmentierungsmittels in einem ersten Modus, wobei mindestens ein Teil der Ionen fragmentiert wird, um Tochterionen zu produzieren; (c) Aufzeichnen eines Massenspektrums von Ionen, die aus dem Fragmentierungsmittel, das in dem ersten Modus arbeitet, hervorgehen, als ein Massenspektrum mit hoher Fragmentierung; (d) Umschalten des Fragmentierungsmittels dahingehend, in einem zweiten Modus zu arbeiten, wobei wesentlich weniger Ionen fragmentiert werden; (e) Aufzeichnen eines Massenspektrums von Ionen, die aus dem Fragmentierungsmittel, das in dem zweiten Modus arbeitet, hervorgehen, als ein Massenspektrum mit geringer Fragmentierung; und (f) Wiederholen der Schritte (c)–(e) mehrmals.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Subpopulation, die Gruppe oder der Phänotyp aus der Gruppe bestehend aus Probanden mit erkranktem Haar, erkrankter Haut, gesundem Haar, gesunder Haut, gutartigem Hautkrebsmelanom, bösartigem Hautkrebsmelanom, bakteriellen Infektionen, Virusinfektionen, parasitären Infektionen, Pilzinfektionen, trockener Haut, öliger Haut, trockenem Haar und öligem Haar ausgewählt ist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das eine oder die mehreren bekannten dermatologischen Profile von demselben Probanden erzeugt werden.
Verfahren zum Bereitstellen eines personalisierten Kosmetikprodukts an einen Kunden, das Folgendes umfasst: (i) Empfangen von dermatologischen Daten von einer dermatologischen Analyse einer Probe, die von dem Kunden bereitgestellt wurde; (ii) Erhalten von Inhaltsstoffen zum Produzieren des personalisierten Kosmetikprodukts; (iii) Erzeugen einer individuell angepassten Kosmetikproduktformel unter Verwendung der Inhaltsstoffe und der dermatologischen Daten und (iv) Zubereiten des individuell angepassten Kosmetikprodukts; wobei die Schritte (i)–(iv) in weniger als 30 Minuten durchgeführt werden.
Verfahren nach Anspruch 9, wobei die dermatologischen Daten durch Folgendes empfangen werden: (a) Erzeugen von Probenionen aus der Probe des Kunden unter Verwendung einer Oberflächen-Desorptions-/Ionisationsquelle; (b) Empfangen der Ionen in einem Massenspektrometer; (c) Identifizieren von mindestens einer mit der Dermatologie zusammenhängenden Subpopulation, einer mit der Dermatologie zusammenhängenden Gruppe oder einem mit der Dermatologie zusammenhängenden Phänotyp in der Probe.
Verfahren zum Behandeln eines dermatologischen Zustands bei dem Probanden, das Folgendes umfasst: (i) Bestimmen des dermatologischen Zustands bei einem Probanden durch Folgendes: (a) Erhalten einer dermatologischen Probe von dem Probanden; (b) Erzeugen von Probenionen aus der Probe des Probanden unter Verwendung einer Oberflächen-Desorptions-/Ionisationsquelle; (c) Empfangen der Ionen in einem Massenspektrometer; (d) Identifizieren von mindestens einer mit der Dermatologie zusammenhängenden Subpopulation, einer mit der Dermatologie zusammenhängenden Gruppe oder einem mit der Dermatologie zusammenhängenden Phänotyp in der Probe und (ii) Verabreichen eines Kosmetikums, eines Präparats, eines Nahrungsmittels, einer Nahrung oder einer Dosisform an den Probanden, um den dermatologischen Zustand zu verringern oder auszumerzen.