VacuSIP, un método mejorado para InEx
3 de agosto de 2016
Presentamos el VacuSIP, un método simple, no intrusivo y confiable para el muestreo puntual limpio y preciso de agua. El sistema fue desarrollado y evaluado para la recolección simultánea del agua inhalada y exhalada por alimentadores de suspensión bentónica in situ, para medir limpiamente la remoción y excreción de partículas y compuestos disueltos.
El objetivo general de este método es limpiar el colector de agua inhalada y exhalada por los filtradores bentónicos en condiciones naturales, de modo que se puedan cuantificar los compuestos particulados y disueltos que eliminan y excretan. Al preparar los recipientes para el análisis de materia orgánica disuelta y amoníaco, utilice viales nuevos y previamente limpiados según el método de la EPA. Para el muestreo de otros nutrientes, use viales de vidrio de la EPA.
Utilice viales de PEAD para silicato. Enjuague los viales y las tapas con agua doblemente destilada de alta calidad. Luego, reemplace las septas de silicona perforadas por otras nuevas y sumerja los viales y las tapas en ácido clorhídrico al 10% durante al menos tres días, seguido de tres enjuagues con agua doblemente destilada de alta calidad.
Para preparar aún más los viales de vidrio para nutrientes, quémelos a 450 grados Celsius durante cuatro horas y déjelos enfriar en el horno. Luego, coloque las tapas y envuelva los viales en papel de aluminio. A continuación, mezcle agua desionizada (DDW) con surfactante filtrado a 0,2 micrones para preparar la solución al cinco por ciento.
Ahora coloque un filtro de fibra de vidrio libre de aglutinante calcinado dentro del portafiltros cilíndrico de acero inoxidable limpio. Luego, utilice una jeringa limpiada con ácido para pasar 100 mililitros de la solución filtrada de surfactante a través de todo el conjunto. Enjuague el conjunto con 100 mililitros de agua doblemente destilada de alta calidad.
Si el conjunto del filtro es para muestrear sílice, prepárelo con un filtro de policarbonato y pase 30 mililitros de ácido clorhídrico al cinco por ciento seguidos de 30 mililitros de agua doblemente destilada de alta calidad. Monte el sistema para trabajo bajo el agua utilizando tubo de PEEK. Use un cuchillo afilado o cortador de PEEK para preparar las longitudes requeridas.
Coloque en cada tubo un conector macho luer unido a una aguja de jeringa. Asegúrese de que el lado plano del casquillo azul sin brida esté alineado con el extremo del tubo, luego apriete la tuerca verde a mano. A continuación, utilizando cinta aislante, sujete el tubo de PEEK a los brazos del trípode para un manipulador construido a medida.
A continuación, coloque agujas descartables con tapón en los conectores luer macho. Etiquete claramente el equipo de muestreo y utilice un código de colores para las partes de muestreo de inhalación y exhalación, por ejemplo, cinta azul para entrada y amarilla para salida. De manera similar, utilice un código de colores para los recipientes de muestreo con el fin de identificar mejor los pares de recipientes que están numerados secuencialmente.
Ahora evacúe los recipientes de muestreo antes del buceo, idealmente con una buena bomba de vacío. Un liofilizador estándar proporciona un alto vacío y también funciona adecuadamente. Finalmente, coloque todos los recipientes de muestreo en fila según sea necesario para el buceo.
Planifique todos los pasos de muestreo con anticipación y empaque en consecuencia. Primero, confirme si el espécimen está bombeando liberando un tinte fluorescente filtrado junto al orificio inhalante y verifique que el tinte esté saliendo por el orificio de exhalación. A continuación, instale el dispositivo VacuSIP y asegúrese de que esté estable.
Luego, coloque el tubo de muestreo de inhalación dentro de la abertura de inhalación o muy cerca de ella, asegurándose de que el tubo de inhalación no esté cerca de ninguna otra abertura de exhalación. A continuación, dirija cuidadosamente el tubo de muestreo de exhalación hacia el sifón de exhalación e insértelo suavemente entre uno y cinco milímetros dentro del sifón. Tenga mucho cuidado de no hacer contacto ni perturbar de ninguna manera al organismo muestreado.
Luego asegure el ensamblaje de muestreo en una proximidad operativa cercana. Si utiliza el manipulador personalizado, tenga el mismo cuidado al colocar los tubos de inhalación y exhalación. El muestreo de ultrapláncton no requiere filtro.
Para muestrear ultra-plancton, utilice la aguja para perforar el septo del tubo evacuado de inhalación y exhalación. Verifique que el agua esté goteando y recoja de dos a seis mililitros de agua de cada tubo. Para los silicatos, instale los porta-filtros inline de policarbonato inoxidable con las membranas de policarbonato entre la aguja y el conector luer macho en el extremo distal del tubo.
Luego, atraviese el tapón de septum de los viales de PEAD preparados para comenzar el muestreo. Para muestrear compuestos orgánicos e inorgánicos disueltos, tenga listas tres parejas de viales: uno para nitratos y fosfatos, uno para amoníaco y una tercera pareja para compuestos orgánicos disueltos.
Para obtener muestras de compuestos orgánicos disueltos o nutrientes, sustituya el ensamblaje del filtro de policarbonato por un portafiltros de acero inoxidable en línea previamente limpio que contenga un filtro de vidrio precombustionado. Luego, atraviese el tapón de septum de un vial de vidrio EPA para comenzar el muestreo. Los inorgánicos disueltos se recolectaron en viales de vidrio EPA nuevos limpiados por el fabricante o en viales EPA reutilizados limpiados según el protocolo descrito.
Los viales reciclados presentaron concentraciones más altas de amoníaco, pero los demás valores fueron similares. Se compararon portafiltros de acero inoxidable y portafiltros Swinnex de policarbonato en línea mediante la filtración de agua pura y la prueba de nutrientes orgánicos e inorgánicos disueltos. Se probaron membranas de policarbonato y filtros de fibra de vidrio precombustionados con cada portafiltro.
La combinación de soporte de filtro de acero inoxidable y filtro de fibra de vidrio calcinado funcionó mejor. Los conteos celulares se realizaron con el citómetro de flujo para evaluar la calidad de la muestra. Cuando se recogen adecuadamente pares de muestras in-ex, la mayoría de las células se eliminan del agua exhalada.
En contraste, la recolección inadecuada no obtuvo el mismo resultado. Cuando se utiliza correctamente el VacuSIP, fueron evidentes los patrones de eliminación o excreción para la mayoría de los compuestos analizados. Las mediciones mostradas aquí se tomaron de una esponja mediterránea.
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Resumen
El VacuSIP es un método novedoso diseñado para el muestreo puntual limpio y preciso de agua, específicamente para organismos filtradores bentónicos. Esta técnica permite la recolección simultánea de agua inhalada y exhalada para medir la eliminación y excreción de diversos compuestos.
Componentes Clave del Estudio
Área de la ciencia
- Ciencias ambientales
- Biología marina
- Ecología
Antecedentes
- Los filtradores sésiles desempeñan un papel crucial en los ecosistemas acuáticos.
- La medición precisa de la dinámica de nutrientes es esencial para comprender la salud del ecosistema.
- Los métodos tradicionales de muestreo pueden introducir contaminación.
- El VacuSIP pretende abordar estos desafíos mediante un enfoque no invasivo.
Objetivo del estudio
- Desarrollar un método confiable para muestrear agua de filtradores bentónicos en suspensión.
- Cuantificar los compuestos particulados y disueltos eliminados y excretados por estos organismos.
- Mejorar la precisión de las evaluaciones ecológicas en condiciones naturales.
Métodos Utilizados
- Recolección de agua inhalada y exhalada utilizando el sistema VacuSIP.
- Preparación de recipientes de recolección con viales EPA pre-limpiados para diversos análisis.
- Lavado y remojo de los viales en ácido clorhídrico para eliminar contaminantes.
- Uso de agua doblemente destilada de alta calidad para el lavado.
Resultados principales
- El VacuSIP recolecta eficazmente muestras de agua sin contaminación.
- Se obtuvieron con éxito datos cuantitativos sobre la eliminación y excreción de nutrientes.
- El método demostró fiabilidad bajo condiciones naturales.
- Los resultados contribuyen a una mejor comprensión de las funciones del ecosistema bentónico.
Conclusiones
- El VacuSIP es un avance significativo en las técnicas de muestreo de agua.
- Este método puede mejorar la investigación ecológica y la vigilancia ambiental.
- Estudios futuros pueden basarse en esta metodología para aplicaciones más amplias.
Preguntas frecuentes
Relevancia Ejecutiva para la Industria
La cuantificación precisa de los flujos de nutrientes mediados por filtradores en suspensión es esencial para comprender el acoplamiento bentónico-pelágico en los ecosistemas marinos. El método VacuSIP permite mediciones in situ confiables de compuestos particulados y disueltos procesados por filtradores en suspensión activos, apoyando la reducción mecanicista de riesgos en los modelos de evaluación ecológica y de riesgo ambiental. Este enfoque mejora la confianza predictiva al evaluar el papel funcional de los filtradores en el ciclo de nutrientes y la salud del ecosistema.
Aplicaciones Estratégicas en I+D de Biotecnología Farmacéutica
Descubrimiento Temprano y Validación de Blancos
- Valor científico: Permite la investigación de vías biológicas mediante la cuantificación de tasas de eliminación y excreción de compuestos en filtradores en suspensión.
- Valor operativo: Proporciona una técnica de muestreo no invasiva que preserva la integridad del organismo durante mediciones in situ.
Desarrollo de Cribado y Ensayos
- Valor científico: Genera mediciones cuantitativas de variables dependientes de la dinámica de nutrientes para la estandarización de ensayos.
- Valor operativo: Facilita la recolección reproducible de muestras mediante tasas controladas de muestreo de agua y protocolos libres de contaminación.
Investigación Traductacional y Preclínica
- Valor científico: Facilita la modelización de sistemas relevantes para enfermedades mediante la vinculación de la actividad de los filtradores con los patrones de flujo de nutrientes en condiciones naturales.
- Valor operativo: Permite la colaboración interdisciplinaria mediante procedimientos estandarizados de muestreo y etiquetado secuencial de recipientes.
Integración de la tubería y flujo de trabajo
El método VacuSIP se integra en los flujos de trabajo de descubrimiento al proporcionar resultados cuantitativos confiables para la prueba de hipótesis en biología ambiental y evaluación de riesgos ecológicos.
- Biología del Descubrimiento: Apoya la reducción de riesgos mecanicistas al permitir la medición precisa de las tasas de procesamiento de compuestos en filtradores en suspensión.
- Selección: Proporciona muestras listas para ensayos mediante un muestreo controlado de corrientes de agua inhalada y exhalada.
- Análisis: Genera mediciones cuantitativas de variables dependientes de compuestos particulados y disueltos para análisis comparativo.
- Investigación Traductiva: Conecta los datos de flujo de nutrientes de la fase de descubrimiento con la continuidad preclínica mediante evaluaciones del acoplamiento bentónico-pelágico.
- Reutilización Empresarial: Establece una plataforma de muestreo reutilizable aplicable a múltiples especies de filtradores en suspensión y ecosistemas.
Impacto Operativo y Empresarial
- Valor científico: Confianza predictiva en las mediciones de flujo de nutrientes y reducción de la ambigüedad mecanicista en la fisiología de los filtradores en suspensión.
- Valor operativo: Normalización, reproducibilidad y escalabilidad del muestreo de agua in situ en condiciones naturales.
- Valor estratégico: Mejora en las decisiones de avance o no avance en la evaluación de riesgos ambientales y reducción de la incertidumbre biológica en fases tardías.
- Impacto en la cartera: Priorización ajustada al riesgo de estudios ecológicos basada en datos validados de procesamiento de nutrientes.
Consideraciones de Implementación
- Conocimientos científicos especializados en biología marina y técnicas de muestreo ambiental.
- Los equipos necesarios incluyen bombas de vacío, tubos de PEEK, agujas para jeringas y dispositivos manipuladores personalizados.
- La estandarización entre equipos requiere preparación consistente de viales, protocolos de etiquetado y procedimientos de perforación de septos.
- Las consideraciones para la adaptación en diferentes sistemas modelo implican ajustar la colocación de los tubos y los ensamblajes de filtros según la morfología del organismo.
- Las limitaciones prácticas incluyen la necesidad de manipular cuidadosamente los organismos para evitar perturbaciones durante la inserción del tubo.
