Bolígrafo MasSpec

La tecnología MasSpec Pen se basa en los principios de ionización ambiental , en la que los iones se generan directamente a partir de una muestra sin necesidad de una preparación extensa de la muestra ni separaciones cromatográficas . ^{[ 6 ] [ 7 ]} El MasSpec Pen puede clasificarse además como un método de ionización ambiental basado en extracción sólido-líquido, descrito como métodos que utilizan un sistema de disolventes para extraer suavemente moléculas de la superficie de una muestra que posteriormente se analizan mediante un espectrómetro de masas. ^{[ 8 ]} La ionización por electrospray de desorción (DESI) fue el primer método de espectrometría de masas de ionización ambiental basado en líquidos. ^{[ 6 ]} DESI empleó un chorro de gotas de disolvente cargadas para bombardear la superficie de una muestra para desorber e ionizar moléculas de la superficie de la muestra, que luego se dirigen hacia un espectrómetro de masas y se analizan mediante él. DESI-MS y otros métodos de espectrometría de masas de ionización ambiental basados ​​en disolventes se han empleado ampliamente para el análisis de moléculas pequeñas, principalmente metabolitos y lípidos, directamente a partir de muestras de tejido biológico para determinar su composición molecular y aprovechar los datos espectrales de masas adquiridos con fines diagnósticos. ^{[ 9 ] [ 10 ] [ 11 ] [ 12 ]} Estos métodos se han utilizado para la discriminación de regiones normales y cancerosas de muestras de tejido para muchas indicaciones de tumores sólidos, incluyendo mama, ^{[ 13 ] [ 14 ]} cerebro, ^{[ 15 ] [ 16 ] [ 17 ]} próstata, ^{[ 18 ] [ 19 ]} ovario, ^{[ 20 ] [ 21 ]} y colorrectal, ^{[ 22 ]} entre otros. ^{[ 23 ] [ 24 ] [ 25 ]} Los métodos de análisis estadístico multivariante se utilizan a menudo para generar modelos estadísticos a partir de los datos de espectrometría de masas adquiridos del análisis directo de muestras de tejido para distinguir entre tejidos sanos y enfermos.

El MasSpec Pen, descrito inicialmente en 2017, es una técnica de ionización ambiental basada en solventes, pero se diferencia de sus predecesores por su portabilidad, lo que permite analizar muestras alejadas del espectrómetro de masas de forma independiente de la geometría. ^{[ 1 ]} El MasSpec Pen utiliza una sonda que se puede manipular manualmente para dirigir el análisis. Para usar el sistema, la punta del "bolígrafo" se coloca en contacto con la superficie a muestrear y el usuario inicia el procedimiento de muestreo presionando un pedal integrado. Esto activa una bomba de jeringa para suministrar una pequeña alícuota de solvente a través de un tubo de polímero a un depósito en la punta del "bolígrafo", que permanece en contacto con la muestra. Los analitos se extraen de la muestra a la gota de solvente mediante un mecanismo de extracción sólido-líquido . Después de un período de extracción de 3 segundos, la gota se aspira al espectrómetro de masas utilizando el vacío del espectrómetro como fuente de vacío. Una vez dentro del espectrómetro de masas, los analitos presentes en la gota de disolvente se desolvatan e ionizan mediante un mecanismo de ionización de entrada . A continuación, las moléculas ionizadas son analizadas por el analizador del espectrómetro de masas, que genera el espectro de masas resultante.

El MasSpec Pen fue diseñado para ayudar en la detección de márgenes quirúrgicos positivos durante procedimientos de reducción de tumores sólidos para facilitar la extirpación completa de cirugías oncológicas. El dispositivo se utilizó inicialmente para analizar 253 biopsias de tejido humano, incluyendo tejido mamario, pulmonar, ovárico y tiroideo normal y canceroso. ^{[ 1 ]} Los espectros de masas obtenidos para cada muestra contenían metabolitos, lípidos y algunas proteínas que eran representativas de la composición molecular del tejido analizado. Los datos recopilados para cada tipo de tejido se utilizaron luego para desarrollar modelos estadísticos que pudieran discriminar entre muestras normales y cancerosas de cada tipo de tejido. Se utilizó la validación cruzada de dejar un paciente fuera para evaluar la precisión de los modelos para distinguir los tejidos normales y cancerosos en función de sus perfiles moleculares. El método permitió diagnosticar los tejidos mamarios con una precisión del 95,6 %, los pulmonares con una precisión del 96,8 % y los ováricos con una precisión del 94,7 %. Los modelos estadísticos también permitieron diferenciar el tejido tiroideo normal de los carcinomas papilares de tiroides con una precisión del 97,8 % y de los adenomas foliculares de tiroides con una precisión del 94,7 %. El informe también demostró la capacidad de la tecnología MasSpec Pen para detectar cáncer en regiones de tejido mixto que contenían células normales y cancerosas en una muestra de cáncer de ovario . Finalmente, los autores demostraron el uso de este método para el análisis in vivo de tejidos tumorales utilizando un modelo murino anestesiado.

El rendimiento del MasSpec Pen para el diagnóstico del cáncer de ovario se evaluó con mayor detalle en un informe publicado en 2019. ^{[ 3 ]} Los autores analizaron 160 muestras de tejido ovárico humano, incluyendo 78 ovarios normales y 82 carcinomas serosos, con el MasSpec Pen y desarrollaron modelos de clasificación para discriminar entre las muestras normales y cancerosas. El modelo fue capaz de distinguir entre las muestras ováricas normales y cancerosas con una precisión general del 98,3 %, 100,0 % y 92,3 % en un conjunto de muestras de entrenamiento, validación y prueba, respectivamente. Además, el informe evaluó la capacidad del sistema MasSpec Pen para distinguir el cáncer de ovario del tejido de la trompa de Falopio y el peritoneo, dos de los sitios más comunes de metástasis del cáncer de ovario. Se lograron precisiones del 87,9 % y 92,6 % para la discriminación del cáncer de los tejidos de la trompa de Falopio y el peritoneo, respectivamente.

El MasSpec Pen también se ha implementado para la detección de cáncer de páncreas durante procedimientos de escisión. ^{[ 26 ]} El MasSpec Pen se utilizó en muestras de tejido tanto ex vivo como in vivo para diferenciar entre páncreas sano y tejido tumoral pancreático. El dispositivo también se utilizó para detectar márgenes cancerosos cerca de estructuras adyacentes al páncreas, como el conducto biliar. El sistema se utilizó en 18 cirugías de cáncer de páncreas y los datos recopilados permitieron la detección de tejido canceroso con alta precisión.