对水样的自动固相萃取小污染物的免疫学分析的简单方法
January 1st, 2016
提出了一种使用自动化和小型化系统从水样中提取和预浓缩雌二醇的方案。
这种样品制备方法的总体目标是以用户友好、经济高效和自动化的方式预浓缩水样品中的小有机污染物。在使用免疫检测方法（例如孔板免疫分析或生物传感器）研究水样的污染时，该方法可以替代标准 SPE 过程。该技术的主要优点是 SPE 程序是自动化的，并且与传统方法相比，仪器的占地面积和成本较低。
此外，富集过程的性能在低溶剂含量和预浓缩效率方面都符合免疫分析的要求。首先，用零点 2 微米倾倒尺寸的过滤器过滤掉 100 毫米的水样。将过滤后的样品放入带有 GL 45 螺纹的玻璃瓶中。
用去离子水稀释甲醇，制备 300 μL 洗脱液，装在密管中，体积为 50%。接下来，通过在玻璃低温中加入 1， 600 微升甲醇，然后加入 400 微升去离子水和 40 毫克反相吸附剂，制备每毫升 20 毫克的十八烷基二氧化硅吸附剂颗粒悬浮液。盖紧盖子，用涡旋混合器搅拌。
将孔径为 11 微米的尼龙膜放在双层防尘纸巾上。用直径为 3 毫米的冲头在膜上切割两个小零件。然后，用平头过滤钳抓住小膜，并将其放在色谱柱的一侧。
然后，用管子拧平底连接器并拧紧。然后，在色谱柱主体上画一个箭头，指向放置膜的末端。此时，将色谱柱固定在支架上，箭头指向底部。
使用下部锁连接器将空的 10 mL 一次性注射器连接到色谱柱管的末端。用涡旋混合器搅拌吸附剂悬浮液，并在色谱柱中心快速移液 100 μL。注射时，用另一只手使用注射器轻轻地通过膜吸出移液管溶液。
SPE 色谱柱的制备非常重要。您必须确保在将颗粒悬浮液注入色谱柱时，使用注射器正确地通过膜吸出溶液。否则，颗粒将不会被密集堆积。
通过在所有移液步骤之间搅拌原液悬浮液，再重复前面的过程两次，以确保溶液中颗粒的均匀悬浮。用注射器吸液加载并干燥整个悬浮液后，将注射器保持在原位，并用另一只手使用镊子将第二层尼龙膜放在顶部。然后，用管子拧下第二个连接器并丢弃注射器。
此时，使用下部锁定连接器拧紧 SPE 设备上的色谱柱。拧上提供的 GL 45 安全帽，将装有样品的瓶子连接到设备。在洗脱液储液槽中加载 200 μL 洗脱液。
然后，在稀释储液罐中加入 800 微升去离子水。通过逆时针转动压力调节器，直到无法进一步移动，验证压力调节器是否处于关闭位置。打开原型后，为 pset 输入值 580，为 delta pset 输入值 30。
要调整压力调节器，请启动泵。然后，手动转动压力调节器，直到预料读数低于 320 毫巴但接近 320 毫巴。停止泵后，按自动模式角的 start（启动）启动 SPE 程序。
SPE 程序完成后，关闭小样品，并在 4 到 5 摄氏度下避光储存，直到 ELISA 分析。要清洁系统，请在带有 GL 45 螺纹的玻璃瓶中制备 10 mL（按体积计）甲醇的溶液。拔下 SPE 色谱柱的插头，然后用连接器插入管路。
在自动模式下，选择 Cleaning 文件，并使用之前用于 pset、delta pset 和 preg 的相同压力设置启动它。通过在玻璃槽中干燥和称量移液吸附剂来评估吸附剂填料的重现性。对 100 mL 样品的进样时间重现性进行了测试。
使用包含 17 β-雌二醇的商业 ELISA 试剂盒测定初始和预浓缩加标样品的浓度。从校准曲线中可以明显看出，富集样品中的甲醇比值不会影响免疫测定的灵敏度。计算出去离子水和人工海水的回收率分别为 128%（上下 22%）和 107（上下浮动 6%）。
掌握后，如果作得当，SPE 色谱柱的制备可以在不到 5 分钟的时间内完成。整个 SPE 程序可在不到一小时的时间内完成。该技术发展后，为环境科学领域的研究人员探索开发用于监测小有机污染物的免疫检测方法铺平了道路。
观看本视频后，您应该对如何使用我们经济高效的自动化仪器制备水样有一个很好的了解，以便通过免疫分析来分析污染物。不要忘记，使用有机污染物和溶剂可能很危险，因此在执行此过程时应始终采取预防措施，例如佩戴适当的手套和护目镜。
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概览
本文介绍了一种用于自动提取和预浓缩水样中雌二醇的协议。该方法旨在通过免疫检测技术提高研究水中有机污染物的效率。
关键研究组成部分
科学领域
- 环境科学
- 分析化学
- 水质评估
背景
- 传统的固相萃取（SPE）方法可能耗费大量人力和成本。
- 自动化系统可以简化提取过程。
- 免疫检测方法需要高效的样品制备才能获得准确结果。
- 低溶剂含量对环境分析至关重要。
研究目的
- 开发一种用于水样中雌二醇预浓缩的成本效益高且用户友好的方法。
- 自动化提取过程以减少手动劳动。
- 提高环境监测中免疫检测方法的效率。
使用的方法
- 使用0.2微米孔径过滤器对水样进行过滤。
- 使用带有GL 45螺纹的玻璃瓶存储样品。
- 实施用于提取的自动化微型系统。
- 将新方法与传统SPE工艺进行比较。
主要结果
- 自动化方法符合免疫分析的性能要求。
- 在提取过程中实现了低溶剂含量。
- 该技术展示了高预浓缩效率。
- 系统的成本和占地面积显著低于传统方法。
结论
- 自动化提取方法是传统SPE的可行替代方案。
- 它增强了水样中有机污染物的分析。
- 这种方法可以促进更高效的环境监测。
常见问题
Executive Industry Relevance
Automated solid phase extraction enables efficient pre-concentration of trace organic pollutants from water samples, supporting immunodetection workflows in environmental toxicology research. The method reduces manual labor and instrument footprint while maintaining compatibility with ELISA-based detection, facilitating higher-throughput screening of contaminants. This approach aids in mechanistic de-risking by providing reliable sample preparation for biomarker-relevant assays in preclinical safety assessment.
Strategic Applications in Biopharma R&D
Early Discovery & Target Validation
- Scientific Value: Enables interrogation of endocrine-disrupting compound effects on hormonal pathways through purified analyte recovery.
- Operational Value: Supports reproducible sample preparation for consistent immunoassay readouts in target engagement studies.
Screening & Assay Development
- Scientific Value: Delivers pre-concentrated samples with low solvent content, preserving immunoassay sensitivity for small molecule detection.
- Operational Value: Automates extraction steps, improving throughput and reducing variability in compound screening campaigns.
Translational & Preclinical Research
- Scientific Value: Provides disease-relevant sample matrices for evaluating pollutant impact on biomarker expression in preclinical models.
- Operational Value: Enables standardized workflow across aqueous sample types, supporting cross-study comparability in safety pharmacology.
Pipeline & Workflow Integration
The method integrates into early discovery workflows by preparing water-based samples for immunological analysis, bridging environmental sampling and target validation assays.
- Discovery Biology: Supports hypothesis testing on pollutant-biomarker interactions through clean analyte extraction.
- Screening: Delivers assay-ready extracts with consistent recovery, enabling reliable compound library evaluation.
- Analytics: Generates quantitative pre-concentrated outputs compatible with ELISA readouts for comparative analysis.
- Translational Research: Connects environmental exposure models to preclinical effect monitoring via standardized sample prep.
- Enterprise Reuse: Establishes a reusable platform for automated extraction across multiple aqueous sample matrices in toxicology screening.
Operational & Enterprise Impact
- Scientific Value: Predictive confidence in immunoassay results through effective removal of matrix interferences and analyte enrichment.
- Operational Value: Standardization and reproducibility via automated column packing and controlled elution parameters.
- Strategic Value: Improved go/no-go decisions in early toxicology screening by reducing false negatives from inefficient extraction.
- Portfolio Impact: Risk-based prioritization of compounds based on reliable detection of low-abundance pollutants in water matrices.
Implementation Considerations
- Technical expertise in immunoassay compatibility and solid phase extraction principles.
- Access to automated fluid handling systems capable of low-pressure sample processing.
- Standardization of sorbent preparation and elution protocols across laboratory teams.
- Adaptation considerations for varying sample volumes and pollutant physicochemical properties.
- Practical limitations include manual column assembly steps prior to automation and validation requirements for new analyte-sorbent pairs.
