一种基于钒(III)的多功能化学发光方法，用于量化一氧化氮代谢物及其释放动力学

《Nitric Oxide》：A Versatile Vanadium(III)-Based Chemiluminescence Protocol for Nitric Oxide Metabolite Quantification and NO Release Kinetics

　　硝酸盐和亚硝酸盐的钒(III)基化学发光检测方法在生物样本中具有高灵敏度和适用性，可检测血清、尿液和脑脊液，并支持头空间气体分析以评估NO释放动力学。该方法成本低、可扩展，适用于临床和科研实验室。

　　

约瑟夫·A·鲍尔（Joseph A. Bauer）| 安妮特·M·西塞尔（Annette M. Sysel）| 迈克尔·J·邓菲（Michael J. Dunphy）

氮氧化物服务公司（Nitric Oxide Services, LLC），美国俄亥俄州阿克伦市（Akron, Ohio, UNITED STATES OF AMERICA）

摘要

氮氧化物（NO）是血管、神经和免疫功能的核心调节剂，其失调与多种疾病有关。尽管氮氧化物非常重要，但由于其瞬态性质以及会迅速转化为硝酸盐和亚硝酸盐，直接测量人体样本中的氮氧化物存在困难。在临床和研究环境中准确、快速且方便地定量这些氮氧化物代谢物仍然是一个关键需求。我们提出了一种基于钒（III）的化学发光方法，用于可靠地检测人体生物液体（包括血清、尿液和脑脊液）中的硝酸盐和亚硝酸盐。此外，该方法还支持顶空气体分析，能够精确测定产生氮氧化物的化合物的释放动力学和半衰期。这种方法成本效益高且可扩展，适用于诊断和研究实验室的常规分析。

部分内容

背景

氮氧化物（NO）是一种关键的信号分子，调节着多种生理过程，如血管张力、神经传导、免疫反应和细胞氧化还原平衡1, 2, 3。由于氮氧化物在正常生理和多种病理状态（从心血管疾病和败血症到神经退行性疾病和癌症）中都起着核心作用，因此在生物液体中定量氮氧化物的生物利用度在临床和研究领域变得至关重要。

试剂和溶液

• •
  三氯化钒（VCl₃）溶液：每天新鲜配制，浓度为0.4 M VCl₃，溶解在2 M HCl中。每个样品池大约使用30 mL该试剂进行硝酸盐/亚硝酸盐的还原反应。
• •
  硝酸盐和亚硝酸盐标准品：使用亚硝酸钠（NaNO₂）和硝酸钾（KNO₃来建立标准校准曲线。所有标准品均可追溯至NIST或同等认证来源。

校准策略

本研究未使用氮氧化物分析仪的内部校准功能，而是采用外部校准曲线。

准备和校准（约60分钟）

• 1.
  根据预期样本浓度选择合适的分析仪范围设置。生物液体通常需要10-100 NO_x的范围。
• 2.
  确保氦气调节器处于零PSIG状态。
• 3.
  打开氦气罐的主阀门。
• 4.
  确认NaOH样品池的盖子是否松动，以防对氮氧化物分析仪产生背压。
• 5.
  确认VCl₃样品池的采样盖子密封良好，冷凝器夹具安装牢固。
• 6.
  缓慢将氦气压力从0.0 PSIG升高至适宜水平。

局限性

虽然基于钒（III）的化学发光方法用于硝酸盐和亚硝酸盐定量具有较高的灵敏度和稳定性，但仍存在一些局限性：

•

基质干扰：

极浑浊、蛋白质含量高或脂质丰富的生物样本可能会引入基线噪声或抑制化学发光信号，需要额外的样品处理（如离心、稀释或使用消泡剂）以获得最佳结果。

•

试剂稳定性：

钒（III）试剂的稳定性可能会影响测量结果。

作者贡献声明

安妮特·M·西塞尔（Annette M. Sysel）：负责撰写、审稿和编辑，方法论设计，以及数据分析。约瑟夫·鲍尔（Joseph Bauer）：负责撰写、审稿和编辑，原始稿件的撰写，数据可视化，方法验证，项目监督，软件使用，资源协调，实验设计，数据分析，概念构思。迈克尔·J·邓菲（Michael J. Dunphy）：负责撰写、审稿和编辑，数据分析。

伦理声明

无

关于写作过程中使用生成式AI和AI辅助技术的声明

在准备本论文时，作者使用了ChatGTP 4.1来构建论文结构；ChatGTP 5.0用于生成图形摘要。使用这些工具后，作者对内容进行了必要的审阅和编辑，并对出版物的内容负全责。

利益冲突声明

作者声明没有已知的财务利益或个人关系可能影响本文的研究结果。

致谢

作者感谢Ace Glass Incorporated公司，特别感谢艾伦·克拉姆（Alan Kramme）和瑞安·克拉姆（Ryan Kramme）自1997年以来提供的长期技术指导。他们在玻璃器皿设计和定制方面的专业知识对于开发该实验方案至关重要，尤其是在确保氮氧化物定量准确性的高完整性密封方面。同时，我们也感谢Midwest Process Controls公司的肯·汤普森（Ken Thompson）在Swagelok和Hy-Lok产品使用方面的宝贵建议和专业知识。