VacuSIP, un metodo migliorato per Inex
3 agosto 2016
Presentiamo il VacuSIP, un metodo semplice, non intrusivo e affidabile per il campionamento puntuale pulito e accurato dell'acqua. Il sistema è stato sviluppato e valutato per la raccolta simultanea dell'acqua inalata ed espirata da alimentatori di sospensioni bentoniche in situ, per misurare in modo pulito la rimozione e l'escrezione del particolato e dei composti disciolti.
L'obiettivo generale di questo metodo è pulire il collettore dell'acqua inalata ed esalata da filtratori bentonici in condizioni naturali, in modo da poter quantificare i composti particellari e disciolti che questi organismi rimuovono ed espellono. Quando si preparano i contenitori per il campionamento di organici disciolti e analisi dell'ammoniaca, utilizzare provette EPA nuove e pre-pulite. Per il campionamento di altri nutrienti, utilizzare provette in vetro EPA.
Utilizzare vial in PEAD per il silicato. Sciacquare i vial e i tappi con acqua distillata doppia di alta qualità. Sostituire quindi il setto in silicone forato con uno nuovo e immergere i vial e i tappi in acido cloridrico al 10% per almeno tre giorni, seguiti da tre risciacqui con acqua distillata doppia di alta qualità.
Per preparare ulteriormente i viali di vetro per i nutrienti, bruciarli a 450 gradi Celsius per quattro ore e lasciarli raffreddare nel forno. Quindi applicare i tappi e avvolgere i viali in fogli di alluminio. Successivamente mescolare l'acqua deionizzata (DDW) con un tensioattivo filtrato a 0,2 micron per preparare la soluzione al cinque percento.
Ora posizionare un filtro in fibra di vetro senza legante e precedentemente calcinato all'interno del supporto per filtro in acciaio inox pulito. Quindi utilizzare una siringa pulita con acido per far passare 100 millilitri della soluzione di tensioattivo filtrata attraverso l'intero apparato. Risciacquare l'apparato con 100 millilitri di acqua distillata doppia di alta qualità.
Se l'insieme del filtro è destinato al campionamento di silice, prepararlo con un filtro in policarbonato ed eseguire attraverso di esso 30 millilitri di acido cloridrico al cinque percento, seguiti da 30 millilitri di acqua distillata doppia di alta qualità. Assemblare il sistema per lavori subacquei utilizzando tubi in PEEK. Utilizzare un coltello affilato o un tagliatore in PEEK per preparare le lunghezze richieste.
Montare su ogni tubo un connettore luer maschio collegato a un ago per siringa. Assicurarsi che il lato piatto della ghiera blu senza flangia sia allineato con l'estremità del tubo, quindi stringere il dado verde a mano. Successivamente, utilizzando nastro isolante, fissare il tubo in PEEK ai bracci del treppiede per un manipolatore costruito su misura.
Successivamente, collegare aghi monouso con tappo alle estremità maschio luer. Etichettare chiaramente l'equipaggiamento per il campionamento e codificare con colori i componenti per la raccolta di aria inalata ed esalata, ad esempio utilizzando nastro blu per l'ingresso e giallo per l'uscita. Analogamente, codificare con colori i contenitori di campionamento per identificare meglio le coppie di contenitori numerati in sequenza.
Ora evacuare i contenitori di campionamento prima dell'immersione, idealmente utilizzando una buona pompa a vuoto. Un liofilizzatore standard fornisce un alto vuoto e funziona altrettanto bene. Infine, disporre tutti i contenitori di campionamento come necessario per l'immersione.
Pianificare in anticipo tutti i passaggi del campionamento e preparare l'equipaggiamento di conseguenza. Verificare innanzitutto se il campione è attivo nella pompa rilasciando un colorante fluorescente filtrato vicino all'orifizio inspiratorio e accertarsi che il colorante fuoriesca dall'orifizio espiratorio. Successivamente, installare il dispositivo VacuSIP e assicurarsi che sia stabile.
Quindi posizionare il tubo di campionamento dell'acqua entrante all'interno dell'orifizio di entrata o molto vicino ad esso, assicurandosi che il tubo di entrata non sia in prossimità di altri orifizi di uscita. Successivamente, indirizzare con attenzione il tubo di campionamento dell'acqua uscente verso il sifone di uscita e inserirlo delicatamente di uno a cinque millimetri all'interno del sifone. Prestare la massima attenzione a non toccare né in alcun modo disturbare l'organismo campionato.
Quindi fissare l'assiembo di campionamento in prossimità della zona di lavoro. Se si utilizza il manipolatore personalizzato, prestare la stessa attenzione nel posizionare i tubi per l'inalazione e l'esalazione. Il campionamento di ultraplankton non richiede filtri.
Per campionare l'ultra-plankton, utilizzare l'ago per forare il settore del tubo evacuato contenente l'acqua inalata ed esalata. Verificare che l'acqua stia gocciolando e raccogliere da due a sei millilitri di acqua da ciascun tubo. Per i silicati, installare i supporti in-line in policarbonato inossidabile con membrane in policarbonato tra l'ago e il connettore maschio luer all'estremità distale del tubo.
Quindi forare il tappo settato delle provette HDPE preparate per iniziare il campionamento. Per campionare gli organici e gli inorganici disciolti, preparare tre coppie di provette. Una per nitrati e fosfati, una per l'ammoniaca e una terza coppia per gli organici disciolti.
Per campionare composti organici disciolti o nutrienti, sostituire il dispositivo di filtrazione in policarbonato con un supporto per filtro in acciaio inossidabile pulito preventivamente, contenente un filtro in vetro pre-calcinato. Quindi forare il tappo settato di un vial in vetro EPA per iniziare il campionamento. Gli inorganici disciolti sono stati raccolti in nuovi viali in vetro EPA puliti dal produttore oppure in viali EPA riutilizzati e puliti secondo il protocollo descritto.
Le provette riciclate hanno mostrato concentrazioni più elevate di ammoniaca, ma gli altri valori erano simili. I supporti per filtri in acciaio inossidabile e i supporti per filtri inline in policarbonato Swinnex sono stati confrontati filtrando acqua pura e analizzando la presenza di nutrienti organici e inorganici disciolti. Per ciascun supporto sono stati testati un filtro in membrana di policarbonato e un filtro in fibra di vetro precombustionato.
La combinazione di un porta-filtro in acciaio inossidabile e un filtro in fibra di vetro combusta ha fornito i migliori risultati. I conteggi cellulari sono stati effettuati mediante citometria a flusso per verificare la qualità del campione. Quando le coppie di campioni in-es vengono raccolte correttamente, la maggior parte delle cellule viene rimossa dall'acqua esalata.
Al contrario, un campionamento inadeguato non ha prodotto lo stesso risultato. Quando il VacuSIP viene utilizzato correttamente, risultano evidenti i modelli di rimozione o escrezione per la maggior parte dei composti analizzati. Le misurazioni mostrate qui sono state effettuate su una spugna mediterranea.
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Panoramica
Il VacuSIP è un metodo innovativo progettato per il campionamento puntuale pulito e accurato dell'acqua, specificamente per i filtratori bentonici. Questa tecnica consente la raccolta simultanea di acqua inalata ed esalata per misurare la rimozione e l'escrezione di vari composti.
Componenti Chiave dello Studio
Area della Scienza
- Scienze ambientali
- Biologia marina
- Ecologia
Sfondo
- I filtratori sospensivori bentonici svolgono un ruolo cruciale negli ecosistemi acquatici.
- La misurazione accurata della dinamica dei nutrienti è essenziale per comprendere la salute dell'ecosistema.
- I metodi tradizionali di campionamento possono introdurre contaminazioni.
- Il VacuSIP mira ad affrontare queste sfide con un approccio non invasivo.
Scopo dello studio
- Sviluppare un metodo affidabile per il campionamento dell'acqua da organismi filtratori bentonici.
- Quantificare i composti particolati e disciolti rimossi ed escreti da questi organismi.
- Migliorare l'accuratezza delle valutazioni ecologiche in condizioni naturali.
Metodi Utilizzati
- Raccolta dell'acqua inalata ed esalata mediante il sistema VacuSIP.
- Preparazione dei contenitori di raccolta con provette EPA pre-pulite per diverse analisi.
- Lavaggio e ammollo delle provette in acido cloridrico per eliminare contaminanti.
- Utilizzo di acqua distillata di alta qualità, doppia distillazione, per il risciacquo.
Risultati principali
- Il VacuSIP raccoglie efficacemente campioni d'acqua senza contaminazione.
- Sono stati ottenuti con successo dati quantitativi sulla rimozione e escrezione di nutrienti.
- Il metodo ha dimostrato affidabilità in condizioni naturali.
- I risultati contribuiscono a una migliore comprensione delle funzioni degli ecosistemi bentonici.
Conclusioni
- Il VacuSIP rappresenta un notevole progresso nelle tecniche di campionamento dell'acqua.
- Questo metodo può migliorare la ricerca ecologica e il monitoraggio.
- Studi futuri possono basarsi su questa metodologia per applicazioni più ampie.
Domande frequenti
Rilevanza Industriale del Progetto
La quantificazione accurata dei flussi di nutrienti mediati da organismi filtratori è essenziale per comprendere l'accoppiamento bentonico-pelagico negli ecosistemi marini. Il metodo VacuSIP consente misurazioni affidabili in situ di composti particolati e disciolti elaborati da organismi filtratori attivi, supportando un approccio meccanicistico per la riduzione del rischio nei modelli di valutazione ecologica e ambientale. Questo approccio aumenta la fiducia predittiva nella valutazione del ruolo funzionale dei filtratori nel ciclo dei nutrienti e nella salute degli ecosistemi.
Applicazioni Strategiche nella Ricerca e Sviluppo in Biopharma
Scoperta Precoce e Validazione del Bersaglio
- Valore scientifico: Consente l'analisi dei percorsi biologici quantificando i tassi di rimozione e di escrezione dei composti nei filtratori in sospensione.
- Valore operativo: Fornisce una tecnica di campionamento non invasiva che preserva l'integrità dell'organismo durante le misurazioni in situ.
Sviluppo di screening e saggi
- Valore scientifico: Genera misurazioni quantitative di variabili dipendenti relative alla dinamica dei nutrienti per la standardizzazione dei saggi.
- Valore operativo: Permette un prelievo campionario riproducibile grazie a velocità controllate di campionamento dell'acqua e protocolli privi di contaminazione.
Ricerca Translazionale e Preclinica
- Valore scientifico: Facilita la modellizzazione di sistemi rilevanti per le malattie collegando l'attività dei filtratori sospesi ai modelli di flusso dei nutrienti in condizioni naturali.
- Valore operativo: Permette la collaborazione interfunzionale attraverso procedure standardizzate di campionamento e l'etichettatura sequenziale dei contenitori.
Integrazione di Pipeline e Flusso di Lavoro
Il metodo VacuSIP si integra nei flussi di lavoro di scoperta fornendo output quantitativi affidabili per la verifica di ipotesi in biologia ambientale e valutazione del rischio ecologico.
- Biologia della Scoperta: Supporta la riduzione del rischio meccanicistico consentendo la misurazione accurata delle velocità di elaborazione dei composti nei filtratori in sospensione.
- Screening: Fornisce campioni pronti per i saggi mediante campionamento controllato di flussi d'acqua inalati ed esalati.
- Analisi: Produce misurazioni quantitative di variabili dipendenti relative a composti particellari e disciolti per analisi comparativa.
- Ricerca Translazionale: Collega i dati sul flusso di nutrienti nella fase di scoperta alla continuità preclinica attraverso valutazioni del collegamento bentonico-pelagico.
- Riutilizzo Aziendale: Stabilisce una piattaforma di campionamento riutilizzabile applicabile a molteplici specie di filtratori in sospensione e a diversi ecosistemi.
Impatto Operativo ed Aziendale
- Valore scientifico: Affidabilità predittiva nelle misurazioni del flusso di nutrienti e riduzione dell'ambiguità meccanicistica nella fisiologia dei filtratori in sospensione.
- Valore operativo: Standardizzazione, riproducibilità e scalabilità del campionamento dell'acqua in situ in condizioni naturali.
- Valore strategico: Miglioramento delle decisioni di avvio o meno di interventi nella valutazione del rischio ambientale e riduzione dell'incertezza biologica nelle fasi avanzate.
- Impatto sul portafoglio: Prioritizzazione aggiustata per il rischio di studi ecologici basata su dati validati sul trattamento dei nutrienti.
Considerazioni sull'implementazione
- Competenze scientifiche richieste in biologia marina e tecniche di campionamento ambientale.
- Le attrezzature necessarie includono pompe a vuoto, tubi in PEEK, aghi per siringa e dispositivi manipolatore personalizzati.
- La standardizzazione tra gruppi di lavoro richiede una preparazione uniforme delle provette, protocolli di etichettatura e procedure di perforazione dei setti.
- Le considerazioni per l'adattamento tra diversi sistemi modello implicano l'aggiustamento della posizione dei tubi e dei dispositivi filtranti in base alla morfologia dell'organismo.
- I limiti pratici includono la necessità di manipolare con attenzione gli organismi per evitare disturbi durante l'inserimento dei tubi.
