Standardainete vaba kvantiseerimine LC/ESI/MS analüüsil kasutades ionisatsiooni efekiivsuste ennustamist

Väitekirja elektrooniline versioon ei sisalda publikatsiooneKõrgefektiivne vedelik kromatograafia elektropihustus massispektromeetria (LC/ESI/MS) on laialt kasutatud väga võimekas analüüsimeetod. Antud meetod on levinud orgaaniliste ühendite, eriti jälgedes, määramise meetod. Kahjuks on sellel meetodil üks puudus. Kõrgefektiivse vedelikkromatograafi ja massispektromeetri ühendamiseks kasutatava elektropihustuse ionisatsiooniefektiivsus on ühendist sõltuv ja võib erineda üle 10 miljoni korra. Ionisatsiooniefektiivsus on defineeritud lahuses olevate analüüdi molekulidest või ioonidest genereeritud gaasifaasiliste ioonide määrana. Seepärast tuleb LC/ES/MS kvantitatiivseks kasutamiseks kasutada standardaineid. Kahjuks ei pruugi standardained kättesaadavad olla, kui tegemist on uudse avastusega, antud ühendeid on raske eraldada või nad on ebastabiilsed. Minu doktoritöö eesmärgiks on arendada arvutuslik meetod elektropihustuse ionisatsiooniefektiivsuste ennustamiseks, et võimaldada standardainete vaba kvantitatiivset suunamata LC/ESI/MS analüüsi. Standardainete vaba kvantiseerimise võimaldamiseks uurisin aine struktuuri mõju ionisatsiooniefektiivsusele. Lisaks uurisin analüüsiks kasutatud eluendi mõju ionisatsiooni efektiivsusele. Oma doktoritöö raames näitasin, et mõõdetud ionisatsiooniefektiivsused ning nende trendid erinevate ainete klassides ja erinevates analüüsiks kasutatud eluentides on erinevate instrumentide ülesed. Lõpuks töötasin välja ionisatsiooniefektiivsuse ennustamise mudeli ning meetodi, mis võimldab standardainete vaba kvantiseerimist LC/ESI/MS analüüsilLiquid chromatography electrospray ionization mass spectrometry (LC/ESI/MS) is a widely applied analytical technique. Furthermore, it is more and more applied in non-target analysis enabling to obtain a more complete picture of biological and chemical processes occurring in living organisms and environment. Standard substances are needed to obtain quantitative information from LC/ESI/MS analysis. The ultimate aim of my doctoral thesis is to provide a solution to overcome the need of standard substances and to quantify compounds detected and identified with LC/ESI/MS. I propose an approach of estimating the concentration of detected and identified compounds in LC/ESI/MS analysis using predicted electrospray ionization efficiencies and using the ionization efficiency to convert LC/ESI/MS signals to the concentrations of compounds. To achieve this, I studied the influence of compound structure to ionization efficiency on a large set of compounds. Furthermore, I studied the effect of chromatographic eluent to ionization efficiency covering most widely used organic modifiers, additives and pH. Thirdly, the effect of instrumentation on ionization efficiency was studied and finally the model was developed. Moreover, I developed an approach named shortly Quantem to provide standard substance free quantification in LC/ESI/MS analysis that accounts for specific sample (analytes and matrix) and specific method (eluents used, gradient program and instrumentation). The developed Quantem approach is made available as a software to LC/ESI/MS community.https://www.ester.ee/record=b524281

Kuidas mõjutab teadvustamatult esitatud samasuunalist või vastassuunalist omadust kandev eelnev nägu järgneva näo isiksuseomaduste tajumist

Varasemate uuringute põhjal võib väita, et inimesed hindavad teiste isikute isiksuseomadusi sageli nägude järgi, jagades neid intuitiivselt eri kategooriatesse, tuginedes teatud näojoontele. Käesolevas töös uuriti, kas ja kuidas mõjutab teadvustamatult esitatud samasuunalist või vastassuunalist omadust kandev eelnev nägu järgneva näo isiksuseomaduste tajumist. 72 katseisikut hindasid 80 näopilti, millele oli antud positiivne eelhinnang 5 omaduse suhtes: usaldusväärsus, mõjutatavus, heatahtlikkus, ausus, alluvus. Igale näole eelnes 20 millisekundi jooksul samasuunalist või vastassuunalist omadust kandev praimiv nägu. Uuringu tulemused näitasid, et ei samasuunalise ega vastassuunalise praimimise korral statistiliselt olulist erinevust ei ilmnenud, samuti ei ilmnenud erinevust erinevate omaduste lõikes. Tulemused püstitavad probleemi praimingukatsete tulemuste valiidsusest või vähemasti kergestikorratavusest.http://tartu.ester.ee/record=b2647791~S1*es

Loogika- ja tõestamisülesannete olulisus matemaatikast arusaamisel

http://www.ester.ee/record=b4688317*es

Õppematerjalide ja nende koostamise juhendi loomine keskkonnale Teacher.desmos ning õpetajate tagasiside loodud juhendile ja õppematerjalidele

Desmos on rahvusvaheliselt kasutatav programm, mille abil saab õpilasi aktiivselt matemaatikat õppima suunata ning mis võimaldab koostada õppematerjale.Käesoleva magistritöö eesmärgiks oli luua keskkonnale teacher.desmos eestikeelne juhend õppematerjalide loomiseks ja kohandamiseks, koostada kolm õppematerjali gümnaasiumiõpilastele ning selgitada välja ekspertide tagasiside loodud materjalidele. Õppematerjalide ja juhendi täiendamise eesmärgil koguti tagasisidet ekspertidelt. Loodud materjale hindas 14 eksperti, kelle hinnangud olid positiivsed ning nende sõnul vastas koostatud materjal digitaalsete õppematerjalide koostamise kriteeriumitele. Õppematerjalide arendamiseks tehtud ettepanekud olid seotud materjali täiendamisega (näiteks lisafunktsioonide tutvustamine juhendis) ning õppematerjali sisuga (näiteks mõlema vektorite graafilise liitmisvõtte ülesannete kasutamine) või õpetused õppematerjali täitmise lihtsustamiseks. Ettepanekutele toetudes on käesolevas magistritöös toodud välja edasised tegevussuunad koostatud materjali rakendamiseks ja arendamiseks

HMDB 5.0: the Human Metabolome Database for 2022

The Human Metabolome Database or HMDB (https://hmdb.ca) has been providing comprehensive reference information about human metabolites and their associated biological, physiological and chemical properties since 2007. Over the past 15 years, the HMDB has grown and evolved significantly to meet the needs of the metabolomics community and respond to continuing changes in internet and computing technology. This year's update, HMDB 5.0, brings a number of important improvements and upgrades to the database. These should make the HMDB more useful and more appealing to a larger cross-section of users. In particular, these improvements include: (i) a significant increase in the number of metabolite entries (from 114 100 to 217 920 compounds); (ii) enhancements to the quality and depth of metabolite descriptions; (iii) the addition of new structure, spectral and pathway visualization tools; (iv) the inclusion of many new and much more accurately predicted spectral data sets, including predicted NMR spectra, more accurately predicted MS spectra, predicted retention indices and predicted collision cross section data and (v) enhancements to the HMDB's search functions to facilitate better compound identification. Many other minor improvements and updates to the content, the interface, and general performance of the HMDB website have also been made. Overall, we believe these upgrades and updates should greatly enhance the HMDB's ease of use and its potential applications not only in human metabolomics but also in exposomics, lipidomics, nutritional science, biochemistry and clinical chemistry.Analytical BioScience

Elektropihustus ionisatsiooniefektiivsuste mõõtmismetoodika ja rakenduste laiendamine ja täiustamine

Väitekirja elektrooniline versioon ei sisalda publikatsiooneElektropihustusionisatsioon-vedelikkromatograafia-massispektromeetria (ESI/LC/MS) on üks enim kasutatavaid meetodeid erinevate analüütide uurimiseks mitmetes valdkondades keskkonna analüüsidest ravimiarenduseni ja toiduohutuseni. Kuigi ESI/LC/MS võimaldab määrata väga madalaid ainete sisaldusi, on täpseteks mõõtmisteks vajalik standardainete kasutamine, sest ainete ionisatsiooniefektiivsused erinevad miljoneid kordi, s.t. sama kontsentratsiooni kuid erineva ionisatsiooniefektiivsusega analüüdid võivad anda miljoneid kordi erineva signaali. Ionisatsiooniefektiivsus sõltub aine struktuurist, kasutatavast eluendist, kasutatud ESI allika geomeetriast ning analüüdiga samal ajal elueeruvatest ühenditest. Standardainete kasutamine pole alati võimalik, näiteks kui tehtud avastus on niivõrd uudne, standardainet pole võimalik sünteesida või selle soetamine on võimatu. Sellisel juhul on ainete kvantitatiivse sisalduse määramiseks vaja teada ionisatsiooniefektiivsusi. Seega oli doktoritöö eesmärkideks: (1) laiendada ja täiendada ionisatsiooniefektiivsuste mõõtmise metoodika ka mitmelaengulisi ioone andvatele analüütidele ning keerulisematele maatriksitele, näiteks bioloogilised vedelikud; (2) ühendada ESI positiivses ja negatiivses režiimis saadud ionisatsiooniefektiivsuste väärtused numbriliselt võrreldavaks ja (3) arendada välja meetod, et koondada erinevad kirjandusandmed ning muuta need numbriliselt võrreldavaks andmekomplektiks. Kõik püstitatud eesmärgid said täidetud ning doktoritöö tulemusena on võimalik kvantitatiivselt võrrelda erinevates laborites, erinevatel instrumentidel ja erinevates maatriksites mõõdetud ionisatsiooniefektiivsusi. Suuremad ja usaldusväärsemad andmehulgad võimaldavad arendada universaalse mudeli ionisatsiooniefektiivsuste ennustamiseks, mis omakorda vähendab vajadust standardainete järele LC/ESI/MS analüüsil. See omakorda võimaldab luua selgust ESI ionisatsioonimehhanismi osas.Electrospray ionization (ESI) is a method used to produce gas phase ions in which high voltage is applied to a liquid. ESI is commonly used to couple liquid chromatography (LC) and mass spectrometry (MS). LC/ESI/MS enables to determine trace amounts of organic compounds and is thus an important tool in various fields, e.g. environmental analysis, drug discovery, metabolomics, proteomics, and food safety. Compounds have several orders of magnitude different ionization efficiencies in ESI source leading to a misestimation of concentrations up to million times if just signals are used for quantification. Ionization efficiency prediction possesses high potential to overcome the lack of standard substances in LC/ESI/MS analysis. The aim of this thesis was to broaden the existing understanding of ESI in terms of analytes, matrices, instrument and developing a strategy to unify the vastly different and contradictory ionization efficiency measurements into one dataset. All of the gained knowledge throughout this work will allow the development of a universal model for predicting concentrations which is not limited to specific compound families, matrices or instrumental setups. The results of this thesis enabled to expand ionization efficiency measurement methodology to multiply charged analytes and allowed for direct quantitative comparison of ionization efficiencies measured in different ESI modes, matrices and even in different labs. The gained knowledge lays a solid foundation to move forward with a universally applicable ionization efficiency prediction model that would allow standard substance free quantification as well as possible deeper understanding of the ESI process.https://www.ester.ee/record=b524280

Transferability of the electrospray ionization efficiency scale between different instruments

International audienceFor the first time, quantitative electrospray (ESI) ionization efficiencies (IE), expressed as logIE values, obtained on different mass-spectrometric setups (four mass analyzers and four ESI sources) are compared for 15 compounds of diverse properties. The general trends of change of IE with molecular structure are the same with all experimental setups. The obtained IE scales could be applied on different setups: there were no statistically significant changes in the order of ionization efficiency and the root mean of squared differences of the logIE values of compounds between the scales compiled on different instruments were found to be between 0.21 and 0.55 log units. The results show that orthogonal ESI source geometry gives better differentiating power and additional pneumatic assistance improves it even more. It is also shown that the ionization efficiency values are transferable between different mass-spectrometric setups by three anchoring points and a linear model. The root mean square error of logIE prediction ranged from 0.24 to 0.72 depending on the instrument. This work demonstrates for the first time the inter-instrument transferability of quantitative electrospray ionization efficiency data