Het National Institute of Standards and Technology (NIST) heeft zijn database met chemische vingerafdrukken bijgewerkt, massaspectra genoemd, die worden gebruikt om onbekende chemische verbindingen te identificeren. De NIST Mass Spectral Library en zijn nieuwe versie, genaamd NIST20, wordt gebruikt in de zorg, ontdekking van medicijnen, voedingsmiddelen en geuren, olie en aardgas, milieubescherming, forensische wetenschap en bijna elke andere industrie die fysieke dingen produceert of meet.

"Als je een mysterieuze substantie hebt - je hebt geen idee wat het is - genereer je de vingerafdrukken en laat je die afdrukken door onze bibliotheek gaan, " zei NIST-biostatisticus Tytus Mak. "Als je een match vindt, je weet wat de stof is."

Die chemische vingerafdrukken worden gegenereerd met behulp van een laboratoriuminstrument, een massaspectrometer genaamd, dat moleculen in stukjes breekt en die stukjes vervolgens op een grafiek plaatst op basis van hun massa. Het resulterende massaspectrum verschijnt als een reeks verticale lijnen die voor elke verbinding een uniek patroon vormen.

De NIST Mass Spectral Library is voorgeïnstalleerd op veel instrumenten, en gebruikers kunnen de update kopen bij hun instrumentfabrikant of andere distributeurs. Collecties van massaspectra die worden gebruikt in gespecialiseerde onderzoeksgebieden kunnen gratis worden gedownload van de NIST-website.

Massaspectrometrie is vooral nuttig voor het identificeren van organische verbindingen - de bouwstenen van het leven. Een deel van Mak's rol in dit project was om te beslissen, van de talloze organische verbindingen die er zijn, welke u in de bibliotheek wilt opnemen.

Om dit te doen, hij bladerde door de catalogi van chemische fabrikanten en lijsten van belangrijke verbindingen gepubliceerd door particuliere bedrijven, overheidsinstanties en wetenschappelijke onderzoekers. Vervolgens prioriteerde hij de verbindingen op basis van hun relatieve belang en de kosten van het kopen van monsters voor analyse.

Deze update bevat meer dan 14, 000 menselijke en plantaardige metabolieten. Dat zijn de stoffen die ontstaan ​​wanneer levende wezens voedsel afbreken, drugs of hun eigen weefsel, zoals wanneer u vet verbrandt door te sporten. Medische tests omvatten vaak het identificeren van metabolieten in bloed of urine. Plantenmetabolieten vormen een nog groter universum van chemische verbindingen. Ze zitten in alles wat we eten en zijn belangrijk in de agrarische sector.

De update omvatte ook pesticiden en milieuverontreinigende stoffen, chemicaliën die bij de productie worden gebruikt, zoals smeermiddelen en oppervlakteactieve stoffen, farmaceutische drugs en illegale drugs zoals nieuwe varianten van fentanyl, het medicijn dat een landelijke overdosisepidemie veroorzaakt.

Nadat NIST monsters van de verbindingen had gekocht, scheikundigen hebben ze door zorgvuldig gekalibreerde massaspectrometers geleid. Dit deden ze op verschillende instrumenten onder wisselende omstandigheden, produceren van meerdere massaspectra voor elke verbinding. In overeenstemming met de hoge normen van NIST als het meetlaboratorium van het land, een team van experts analyseerde vervolgens de gegevens om een ​​hoge nauwkeurigheid en precisie te garanderen.

"We verzamelen en beheren de gegevens zorgvuldig, zodat gebruikers veel vertrouwen kunnen hebben in hun identificaties, " zei NIST computerbioloog Sara Yang, die aan de kwaliteitscontrole hebben gewerkt.

De NIST-massaspectrale bibliotheek, die tot de grotere commercieel beschikbare bibliotheken behoort en veel wordt gebruikt, heeft twee hoofdcomponenten. De Electron Ionization (EI) Library wordt gebruikt voor het identificeren van vluchtige verbindingen zoals die je in de lucht kunt ruiken.

Ongeveer 40, 000 nieuwe verbindingen zijn toegevoegd aan deze bibliotheek, voor een totaal van meer dan 300, 000. De Tandembibliotheek wordt gebruikt om zwaardere verbindingen in vloeistoffen zoals grondwater of bloed te identificeren. Deze bibliotheek is bijna verdubbeld tot meer dan 30, 000 verbindingen en omvat 1,3 miljoen spectra.

Organische verbindingen zijn net als Tinkertoys meestal gemaakt van koolstof, waterstof, zuurstof- en stikstofatomen. Ze zijn op oneindig veel manieren in elkaar te zetten. De diversiteit van het leven op aarde bestaat vanwege de enorme mogelijkheden van de organische chemie. Van alle bekende en onbekende organische verbindingen, de NIST-bibliotheek heeft nauwelijks het oppervlak bekrast.

En het aantal belangrijke verbindingen zal blijven groeien. Er zullen altijd nieuwe soorten microben ontdekt worden die een nieuwe ziekte kunnen veroorzaken of een levensreddend medicijn kunnen produceren. En wetenschappers zullen doorgaan met het synthetiseren van nieuwe verbindingen, van chemische wapens tot behandelingen voor kanker.

Het werk van het updaten van de NIST Mass Spectral Library met nieuwe verbindingen zal worden voortgezet. Maar voor nu, scheikundigen kunnen er gemakkelijk tienduizenden meer identificeren.

Dit verhaal is opnieuw gepubliceerd met dank aan NIST. Lees hier het originele verhaal.