National Institute of Standards and Technology (NIST) har uppdaterat sin databas över kemiska fingeravtryck, kallas masspektra, som används för att identifiera okända kemiska föreningar. NIST Mass Spectral Library och dess nya version, kallas NIST20, används inom vården, upptäckt av läkemedel, mat och dofter, olja och naturgas, miljöskydd, rättsmedicinsk vetenskap och nästan alla andra branscher som tillverkar eller mäter fysiska saker.

"Om du har en mystisk substans - du har ingen aning om vad det är - genererar du dess fingeravtryck och kör sedan dessa utskrifter genom vårt bibliotek, "sa NIST biostatistiker Tytus Mak." Om du hittar en match, du vet vad ämnet är. "

Dessa kemiska fingeravtryck genereras med hjälp av ett laboratorieinstrument som kallas en masspektrometer som bryter molekyler i bitar och radar dem sedan upp på en graf enligt deras massa. Det resulterande masspektrumet visas som en serie vertikala linjer som bildar ett unikt mönster för varje förening.

NIST Mass Spectral Library kommer förinstallerat på många instrument, och användare kan köpa uppdateringen från sin instrumenttillverkare eller andra distributörer. Samlingar av masspektra som används inom specialiserade forskningsområden kan laddas ner gratis från NIST:s webbplats.

Masspektrometri är särskilt användbar för att identifiera organiska föreningar - livets byggstenar. En del av Maks roll i detta projekt var att besluta, av de otaliga organiska föreningarna där ute, vilka som ska ingå i biblioteket.

Att göra detta, han läste katalogerna över kemiska tillverkare och listor över viktiga föreningar publicerade av privata företag, statliga myndigheter och vetenskapliga forskare. Han prioriterade sedan föreningarna baserat på deras relativa betydelse och kostnaden för att köpa prover för analys.

Denna uppdatering innehåller mer än 14, 000 mänskliga och växtmetaboliter. Det är de ämnen som bildas när levande saker bryter ner mat, droger eller egen vävnad, som när du bränner fett genom att träna. Medicinska tester involverar ofta att identifiera metaboliter i blod eller urin. Växtmetaboliter utgör ett ännu större universum av kemiska föreningar. De finns i allt vi äter och är viktiga inom jordbrukssektorn.

Uppdateringen omfattade också bekämpningsmedel och miljöföroreningar, kemikalier som används vid tillverkning, såsom smörjmedel och ytaktiva ämnen, farmaceutiska läkemedel och olagliga läkemedel som nya sorter av fentanyl, läkemedlet som driver en rikstäckande överdosepidemi.

Efter att NIST köpt prover av föreningarna, kemister sprang dem genom noggrant kalibrerade masspektrometrar. De gjorde detta på olika instrument under olika förhållanden, producerar flera masspektra för varje förening. I överensstämmelse med NIST:s höga standarder som nationens mätlaboratorium, ett team av experter analyserade sedan data för att säkerställa hög noggrannhet och precision.

"Vi samlar in noggrant och samlar in uppgifterna så att användarna kan ha stort förtroende för sina identifikationer, "sa NIST -beräkningsbiologen Sara Yang, som arbetade med kvalitetskontroll.

NIST Mass Spectral Library, som är bland de större kommersiellt tillgängliga biblioteken och används i stor utsträckning, har två huvudkomponenter. Elektronjoniseringsbiblioteket (EI) används för att identifiera flyktiga föreningar, till exempel sådana som du kan lukta i luften.

Ungefär 40, 000 nya föreningar har lagts till i detta bibliotek, totalt över 300, 000. Tandembiblioteket används för att identifiera tyngre föreningar i vätskor som grundvatten eller blod. Detta bibliotek har nästan fördubblats i storlek till mer än 30, 000 föreningar och innehåller 1,3 miljoner spektra.

Organiska föreningar är som Tinkertoys mestadels gjorda av kol, väte, syre- och kväveatomer. De kan sättas ihop på ett oändligt antal sätt. Mångfalden av liv på jorden existerar på grund av de stora möjligheterna för organisk kemi. Av alla kända och okända organiska föreningar, NIST -biblioteket har knappt repat ytan.

Och antalet viktiga föreningar kommer att fortsätta växa. Det kommer alltid att finnas nya arter av mikrober att upptäcka som kan orsaka en ny sjukdom eller producera ett livräddande läkemedel. Och forskare kommer att fortsätta syntetisera nya föreningar, från kemiska vapen till botemedel mot cancer.

Jobbet med att uppdatera NIST Mass Spectral Library med nya föreningar kommer att fortsätta. Men för nu, kemister kan enkelt identifiera tiotusentals fler av dem.

Denna berättelse publiceras på nytt med tillstånd av NIST. Läs den ursprungliga historien här.