VACUSIP, une méthode Inex améliorée pour
3 août 2016
Nous présentons le VacuSIP, une méthode simple, non intrusive et fiable pour un échantillonnage ponctuel propre et précis de l’eau. Le système a été mis au point et évalué pour la collecte simultanée de l’eau inhalée et expirée par les suspensions benthiques in situ, afin de mesurer proprement l’élimination et l’excrétion des composés particulaires et dissous.
L'objectif général de cette méthode est de nettoyer le collecteur d'eau inhalée et exhalée par les filtreurs benthiques en conditions naturelles, afin de quantifier les composés particulaires et dissous qu'ils ont éliminés et excrétés. Lors de la préparation des récipients de collecte destinés à l'analyse des matières organiques dissoutes et de l'ammoniac, utilisez des flacons neufs préalablement nettoyés conformes à l'EPA. Pour l'échantillonnage d'autres nutriments, utilisez des flacons en verre conformes à l'EPA.
Utilisez des flacons en PEHD pour le silicate. Rincez les flacons et les bouchons avec de l'eau doublement distillée de haute qualité. Remplacez ensuite les septums en silicone perforés par des neufs et faites tremper les flacons et les bouchons dans de l'acide chlorhydrique à 10 % pendant au moins trois jours, suivis de trois rinçages avec de l'eau doublement distillée de haute qualité.
Pour préparer davantage les vials en verre destinés aux nutriments, faites-les calciner à 450 degrés Celsius pendant quatre heures, puis laissez-les refroidir dans le four. Ensuite, fixez les bouchons et enveloppez les vials dans du papier d'aluminium. Préparez ensuite la solution à cinq pour cent en mélangeant de l'eau désionisée avec un tensioactif filtré à 0,2 micron.
Maintenant, placez un filtre en fibre de verre sans liant préalablement calciné à l'intérieur du porte-filtre en acier inoxydable Swinnex nettoyé. Ensuite, utilisez une seringue purifiée à l'acide pour faire passer 100 millilitres de la solution de tensioactif filtrée à travers l'ensemble du dispositif. Rincez soigneusement l'ensemble avec 100 millilitres d'eau doublement distillée de haute qualité.
Si l'ensemble de filtration est destiné à l'échantillonnage de silice, préparez-le avec un filtre en polycarbonate et faites passer 30 millilitres d'acide chlorhydrique à cinq pour cent, suivis de 30 millilitres d'eau doublement distillée de haute qualité. Montez le système pour un travail sous-marin en utilisant un tube en PEEK. Utilisez un couteau bien aiguisé ou un coupe-PEEK pour préparer les longueurs requises.
Équiper chaque tube d'un raccord mâle luer fixé à une aiguille de seringue. S'assurer que le côté plat de la ferrule bleue sans bride est aligné avec l'extrémité du tube, puis serrer l'écrou vert à la main. Ensuite, à l'aide de ruban isolant, fixer le tube PEEK aux bras du trépied pour un manipulateur sur mesure.
Ensuite, fixez des aiguilles jetables munies de capuchons aux raccords mâles luer. Étiquetez clairement le matériel d'échantillonnage et codez par couleurs les composants d'échantillonnage pour l'inspiration et l'expiration, par exemple avec du ruban bleu pour l'entrée et jaune pour la sortie. De même, codez par couleurs les récipients d'échantillonnage afin d'identifier plus facilement les paires de récipients numérotés séquentiellement.
À présent, faites le vide dans les récipients d'échantillonnage avant la plongée, idéalement à l'aide d'une bonne pompe à vide. Un lyophilisateur standard fournit un vide élevé et convient également. Enfin, alignez tous les récipients d'échantillonnage selon les besoins pour la plongée.
Prévoyez à l'avance toutes les étapes d'échantillonnage et préparez votre matériel en conséquence. Commencez par vérifier si l'échantillon est en train de pomper en relâchant un colorant fluorescent filtré à proximité de l'orifice inhalant, puis confirmez que le colorant ressort par l'orifice exhalant. Ensuite, installez l'appareil VacuSIP et assurez-vous qu'il est stable.
Ensuite, placer le tube d'échantillonnage inhalant dans l'orifice inhalant ou très près de celui-ci, en veillant à ce que le tube inhalant ne se trouve pas à proximité d'autres orifices exhalants. Puis diriger soigneusement le tube d'échantillonnage exhalant vers le siphon exhalant et l'insérer très délicatement d'un à cinq millimètres à l'intérieur du siphon. Prendre grand soin de ne pas toucher l'organisme échantillonné ni le perturber d'une quelconque manière.
Ensuite, fixez l'ensemble d'échantillonnage à proximité immédiate du poste de travail. Si vous utilisez le manipulateur personnalisé, veillez à bien positionner les tubes d'inspiration et d'expiration. L'échantillonnage de l'ultra-plancton ne nécessite aucun filtre.
Pour prélever des ultra-planctons, utilisez l'aiguille pour percer le septum du tube sous vide destiné à l'air inhalé et exhalé. Vérifiez que l'eau goutte et recueillez deux à six millilitres d'eau dans chaque tube. Pour les silicates, installez les supports de filtres in-line en polycarbonate inoxydable avec les membranes en polycarbonate entre l'aiguille et le raccord mâle Luer à l'extrémité distale du tube.
Ensuite, percer le bouchon septum des vials HDPE préparés pour commencer l'échantillonnage. Pour prélever les composés organiques et inorganiques dissous, préparer trois paires de vials : une pour les nitrates et les phosphates, une pour l'ammoniac, et une troisième paire pour les composés organiques dissous.
Pour prélever des échantillons d'organiques ou de nutriments dissous, remplacez l'assemblage de filtre en polycarbonate par un support de filtre en acier inoxydable préalablement nettoyé contenant un filtre en verre précombusté. Ensuite, percez le bouchon septum d'un flacon en verre EPA pour commencer le prélèvement. Les inorganiques dissous ont été collectés dans de nouveaux flacons en verre EPA nettoyés par le fabricant ou dans des flacons EPA réutilisés, nettoyés selon le protocole décrit.
Les vials recyclés ont montré des concentrations d'ammoniac plus élevées, mais les autres valeurs étaient similaires. Des porte-filtres en acier inoxydable et des porte-filtres Swinnex en ligne en polycarbonate ont été comparés en filtrant de l'eau pure et en analysant la teneur en nutriments organiques et inorganiques dissous. Une membrane en polycarbonate et un filtre en fibre de verre pré-combusté ont été testés avec chaque porte-filtre.
La combinaison d'un porte-filtre en acier inoxydable et d'un filtre en fibre de verre calciné a donné les meilleurs résultats. Le décompte des cellules a été effectué à l'aide du cytomètre en flux afin d'évaluer la qualité de l'échantillon. Lorsque les paires d'échantillons in-ex sont correctement prélevées, la majorité des cellules sont éliminées de l'eau expirée.
En revanche, un prélèvement incorrect n'a pas permis d'obtenir le même résultat. Lorsque le VacuSIP est utilisé correctement, des profils d'élimination ou d'excrétion étaient visibles pour la plupart des composés analysés. Les mesures présentées ici ont été effectuées sur une éponge méditerranéenne.
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Aperçu
Le VacuSIP est une méthode nouvelle conçue pour l'échantillonnage ponctuel propre et précis de l'eau, spécifiquement destinée aux filtreurs benthiques en suspension. Cette technique permet la collecte simultanée de l'eau inhalée et de l'eau exhalée afin de mesurer l'élimination et l'excrétion de divers composés.
Composantes clés de l'étude
Domaine scientifique
- Sciences de l'environnement
- Biologie marine
- Écologie
Contexte
- Les filtreurs benthiques jouent un rôle crucial dans les écosystèmes aquatiques.
- La mesure précise des dynamiques des nutriments est essentielle pour comprendre la santé des écosystèmes.
- Les méthodes d'échantillonnage traditionnelles peuvent introduire des contaminations.
- Le VacuSIP vise à relever ces défis grâce à une approche non intrusive.
Objectif de l'étude
- Développer une méthode fiable pour prélever de l'eau à partir de filtreurs benthiques en suspension.
- Quantifier les composés particulaires et dissous éliminés et excrétés par ces organismes.
- Améliorer la précision des évaluations écologiques en conditions naturelles.
Méthodes utilisées
- Prélèvement de l'eau inhalée et expirée à l'aide du système VacuSIP.
- Préparation des récipients de collecte avec des fioles EPA préalablement nettoyées pour diverses analyses.
- Rinçage et trempage des fioles dans de l'acide chlorhydrique afin d'éliminer les contaminants.
- Utilisation d'eau doublement distillée de haute qualité pour le rinçage.
Résultats principaux
- Le VacuSIP prélève efficacement des échantillons d'eau sans contamination.
- Des données quantitatives sur l'élimination et l'excrétion des nutriments ont été obtenues avec succès.
- La méthode a démontré sa fiabilité dans des conditions naturelles.
- Les résultats contribuent à une meilleure compréhension des fonctions des écosystèmes benthiques.
Conclusions
- Le VacuSIP constitue une avancée majeure dans les techniques d'échantillonnage d'eau.
- Cette méthode peut améliorer la recherche écologique et la surveillance environnementale.
- Des études futures pourront s'appuyer sur cette méthodologie pour des applications plus larges.
Questions fréquemment posées
Pertinence industrielle pour les cadres
La quantification précise des flux de nutriments médiés par les filtreurs en suspension est essentielle pour comprendre le couplage bentho-pélagique dans les écosystèmes marins. La méthode VacuSIP permet une mesure fiable in situ des composés particulaires et dissous traités par les filtreurs actifs en suspension, soutenant une dé-risquisation mécanistique dans les modèles d'évaluation des risques écologiques et environnementaux. Cette approche renforce la confiance prédictive dans l'évaluation du rôle fonctionnel des filtreurs dans le recyclage des nutriments et la santé des écosystèmes.
Applications stratégiques en recherche et développement en biopharmaceutique
Début de la découverte et validation de la cible
- Valeur scientifique : Permet l'interrogation des voies biologiques en quantifiant les taux d'élimination et d'excrétion de composés chez les filtreurs en suspension.
- Valeur opérationnelle : Offre une technique d'échantillonnage non invasive qui préserve l'intégrité de l'organisme lors de mesures in situ.
Développement de criblages et de tests
- Valeur scientifique : Génère des mesures quantitatives de variables dépendantes portant sur la dynamique des nutriments, utiles à la normalisation des dosages.
- Valeur opérationnelle : Permet une collecte d'échantillons reproductible grâce à des débits de prélèvement d'eau contrôlés et à des protocoles exempts de contamination.
Recherche translationnelle et préclinique
- Valeur scientifique : Facilite la modélisation de systèmes pertinents pour les maladies en reliant l'activité des filtreurs en suspension aux schémas de flux de nutriments dans des conditions naturelles.
- Valeur opérationnelle : Permet une collaboration pluridisciplinaire grâce à des procédures d'échantillonnage standardisées et un étiquetage séquentiel des récipients.
Intégration des pipelines et des flux de travail
La méthode VacuSIP s'intègre aux flux de travail de découverte en fournissant des résultats quantitatifs fiables pour la vérification d'hypothèses en biologie environnementale et en évaluation des risques écologiques.
- Biologie de la découverte : Facilite la réduction des risques mécanistiques en permettant une mesure précise des taux de traitement des composés chez les filtreurs en suspension.
- Criblage : Fournit des échantillons prêts à l'essai grâce à un prélèvement contrôlé des flux d'eau inhalée et exhalée.
- Analytique : Produit des mesures quantitatives de variables dépendantes portant sur les composés particulaires et dissous, destinées à des analyses comparatives.
- Recherche translationnelle : Relie les données de flux nutritifs de la phase de découverte à la continuité préclinique par des évaluations du couplage bentho-pélagique.
- Réutilisation institutionnelle : Met en place une plateforme de prélèvement réutilisable, applicable à plusieurs espèces de filtreurs en suspension et à divers écosystèmes.
Impact opérationnel et organisationnel
- Valeur scientifique : Confiance prédictive dans les mesures des flux de nutriments et réduction de l'ambiguïté mécanistique en physiologie des filtreurs en suspension.
- Valeur opérationnelle : Normalisation, reproductibilité et évolutivité de l'échantillonnage d'eau in situ dans des conditions naturelles.
- Valeur stratégique : Amélioration des décisions d'aller ou non dans l'évaluation des risques environnementaux et réduction de l'incertitude biologique en phase avancée.
- Impact sur le portefeuille : Priorisation ajustée au risque des études écologiques fondée sur des données validées de traitement des nutriments.
Considérations relatives à la mise en œuvre
- Une expertise scientifique en biologie marine et en techniques d'échantillonnage environnemental est requise.
- Les besoins en instrumentation comprennent des pompes à vide, des tubes en PEEK, des aiguilles de seringue et des dispositifs manipulateurs sur mesure.
- La standardisation entre équipes exige une préparation uniforme des vials, des protocoles d'étiquetage et des procédures de perforation des septa.
- Les considérations d'adaptation selon les systèmes modèles impliquent l'ajustement du positionnement des tubes et des assemblages de filtres en fonction de la morphologie des organismes.
- Les limites pratiques incluent la nécessité d'une manipulation soigneuse des organismes afin d'éviter toute perturbation durant l'insertion des tubes.
