Application of chromatographic methods for breath analysis diagnosis of human health

Nefesteki biyobelirteçlerin analizi ile insanların güncel sağlık durumları hakkında bilgi sahibi olma fikri temelleri antik çağlara kadar dayanan güncel bir konudur. Nefesteki biyobelirteçlerin analizi, normal metabolik yollara invazif olmayan bir pencere açarak hastalıkların teşhisi ve takibini yapabileceği ortaya konulmuştur. Soluk havasında uçucu ve uçucu olmayan binlerce bileşik bulunmaktadır. Bu bileşikler farklı örnekleme teknikleri ve analiz metodları kullanılarak analizlenirler. Soluk havasında bulunan muazzam bilgi, yüksek teknoloji analiz teknikleri ve veri değerlendirme yöntemleriyle birleştiğinde hastalığın durumunun değerlendirilmesini hızlı bir şekilde sağlamaktadır. Bu tez kapsamında özellikle çağımızın en yaygın ve düşük tedavi yanıtları bilinen akciğer kanserinin teşhisi üzerine çalışmalar yapılmıştır. Bu amaçla soluk havası örnekleri laboratuvar yapımı örnek toplama cihazları ile yoğunlaştırılarak, soluk havası kondensat (EBC) örnekleri toplanmıştır. EBC örneklerinde bulunan bazı uçucu organik bileşikler Gaz Kromatografisi Kütle Spektrosokopisi (GC-MS) ve Sıvı Kromatografisi Uçuş Zamanlı Kuadropol Kütle Spektrokopisi (LC-QTOF) teknikleri ile karşılaştırmalı olarak gerçekleştirilmiştir. GC-MS analiz metodu ile 1-butanol, isopropanol, 3-hidroksi-2-butanon, izopren, dimetilsülfür, karbon disülfür, benzen, toluen, etilbenzen, 2,2-Dimetildekan, tetradekan, 2,2,4,6,6-pentametilheptan, 2,3,4-trimetildekan, nonan, 3,4,5,6-tetrametiloktan, hekzadekan ile aldehit grubundan; malondialdehit, propanal, bütanal, pentanal, hekzanal, heptanal, oktanal ve nonanal bileşikleri analizlenmiştir. LC-QTOF analiz metodunda ise 2,4-Dinitro fenil hidrazin bileşiği ile türevlendirildikten sonra malondialdehit, 3-hidroksi-2-butanon, propanal, bütanal, pentanal, hekzanal, heptanal, oktanal ve nonanal bileşikleri analiz edilmiştir. Çalışmanın son kısmında ise, EBC örneklerindeki bazı aminoasit ve organik asitlerin stabiliteleri üzerine saklama ve analiz koşullarının etkisi incelenmiş ve sağlıklı ve akciğer kanserli olgulardaki aminoasit ve organik asitlerin miktarları ölçülmüştür.

The idea of analyzing biomarkers in breath to provide information about people's current health status is a current topic that dates to ancient times. Analysis of breath biomarkers has been shown to provide a non-invasive window into normal metabolic pathways, enabling the diagnosis and monitoring of diseases. Exhaled breath contains thousands of volatile and non-volatile compounds. These compounds are analyzed using different sampling techniques and analysis methods. The great amount of information contained in exhaled breath, combined with high-tech analysis techniques and data evaluation methods, enables rapid assessment of the disease status. In this thesis, studies have been carried out especially on the diagnosis of lung cancer, which is the most common disease of our time with known low treatment responses. For this purpose, exhaled breath samples were condensed with laboratory-made sample collection devices and exhaled breath condensate (EBC) samples were collected. Some volatile organic compounds in EBC samples were comparatively analyzed by Gas Chromatography Mass Spectroscopy (GC-MS) and Liquid Chromatography Quadropole Time-of-Flight Mass Spectroscopy (LC-QTOF) techniques. In GC-MS analysis method, 1-butanol, isopropanol, 3-hydroxy-2-butanone, isoprene, dimethylsulfide, carbon disulfide, benzene, toluene, ethylbenzene, 2,2-Dimethyldecane, tetradecane, 2,2,2,4,6,6-pentamethylheptane, 2,3,4-trimethyldecane, nonane, 3,4,5,6-tetramethyloctane, hexadecane and aldehyde group; malondialdehyde, propanal, butanal, pentanal, hexanal, heptanal, octanal and nonanal compounds were analyzed. In LC-QTOF analysis method, malondialdehyde, 3-hydroxy-2-butanone, propanal, butanal, pentanal, hexanal, heptanal, octanal and nonanal compounds were analyzed after derivatization with 2,4-Dinitro phenyl hydrazine compound. In the last part of the thesis, the effects of storage and analysis conditions on the stability of some aminoacids and organic acids in EBC samples were examined and the amounts of amino acids and organic acids in healthy and lung cancer patients were measured.