VacuSIP, un metodo migliorato per Inex In Situ Misura di particolato e sciolto composti elaborati da Alimentatori sospensioni attive
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 quello di pulire il collettore di acqua inalata ed espirata dagli alimentatori di sospensioni bentoniche in condizioni naturali, in modo che il particolato e i composti disciolti che hanno rimosso ed escreto possano essere quantificati. Quando si preparano i recipienti di raccolta per l'analisi delle sostanze organiche disciolte e dell'ammoniaca, utilizzare nuove fiale EPA pre-pulite. Per il campionamento di altri nutrienti, utilizzare fiale di vetro EPA.
Utilizzare fiale in HDPE per silicati. Sciacquare le fiale e i tappi con acqua distillata doppia di alta qualità. Quindi sostituire il setto siliconico forato con altri nuovi e immergere le fiale 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 le fiale di vetro per i nutrienti, bruciarle a 450 gradi Celsius per quattro ore e lasciarle raffreddare nel forno. Quindi attaccare i tappi e avvolgere le fiale in un foglio di alluminio. Quindi mescolare DDW con tensioattivo filtrato a 0,2 micron per preparare la soluzione al cinque percento.
Ora posiziona un filtro in fibra di vetro senza legante combusto all'interno del portafiltro swinnex in linea in acciaio inossidabile pulito. Quindi utilizzare una siringa pulita con acido per far scorrere 100 millilitri di soluzione di tensioattivo filtrato attraverso l'intero gruppo. Sciacquare il gruppo con 100 millilitri di acqua bidistillata di alta qualità.
Se il gruppo filtro serve per il campionamento della silice, prepararlo con un filtro in policarbonato e far scorrere 30 millilitri di acido cloridrico al cinque percento seguiti da 30 millilitri di acqua doppia distillata di alta qualità. Assemblare il sistema per il lavoro subacqueo utilizzando un tubo in PEEK. Utilizzare un coltello affilato o un taglierino in PEEK per preparare le lunghezze richieste.
Montare ogni provetta con 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 serrare a mano il dado verde. Quindi, utilizzando del nastro isolante, fissare il tubo in PEEK ai bracci del treppiede per un manipolatore personalizzato.
Quindi, collegare gli aghi per siringa monouso con tappo ai connettori luer maschio. Etichettare chiaramente l'attrezzatura di campionamento e codificare a colori i componenti di campionamento di inspirazione ed espirazione, ad esempio con nastro blu per l'ingresso e giallo per l'uscita. Allo stesso modo, codificare a colori i recipienti di campionamento per identificare meglio le coppie di recipienti numerati in sequenza.
Ora evacuare i recipienti di campionamento prima dell'immersione, idealmente con una buona pompa a vuoto. Un liofilizzatore standard fornisce un alto vuoto e funziona allo stesso modo. Infine, allinea tutti i recipienti di campionamento secondo necessità per l'immersione.
Pianifica in anticipo tutte le fasi di campionamento e imballa di conseguenza. Innanzitutto, confermare se il campione sta pompando rilasciando colorante fluorescente filtrato accanto all'orifizio dell'inalante e confermare che il colorante stia emergendo attraverso l'orifizio terminale dell'espirazione. Quindi, installa il dispositivo VacuSIP e assicurati che sia stabile.
Quindi posizionare il tubo di campionamento dell'inalante all'interno dell'orifizio dell'inalante o molto vicino ad esso, assicurandosi che il tubo dell'inalante non si trovi in prossimità di altri orifizi dell'espirante. Quindi, dirigere con cautela il tubo di campionamento dell'espirante verso il sifone dell'espiratore e inserirlo molto delicatamente da uno a cinque millimetri nel sifone. Prestare la massima attenzione a non entrare in contatto con l'organismo prelevato o a non disturbarlo in altro modo.
Quindi fissare il gruppo di campionamento nelle immediate vicinanze di lavoro. Se si utilizza il manipolatore personalizzato, prestare la stessa attenzione nel posizionare il tubo inalante ed espirante. Il campionamento dell'ultraplancton non richiede filtri.
Per campionare l'ultraplancton, utilizzare l'ago per perforare il setto del tubo evacuato inspirato ed espirato. Controlla che l'acqua goccioli e raccogli da due a sei millilitri di acqua da ciascun tubo. Per i silicati, installare i portafiltri in policarbonato inossidabile in linea con le membrane in policarbonato tra l'ago e il connettore maschio luer all'estremità del distillatore del tubo.
Quindi forare il tappo del setto delle fiale di HDPE preparate per iniziare il campionamento. Per campionare sostanze organiche e inorganiche disciolte, tenere a portata di mano tre paia di fiale. Uno per nitrati e fosfati, uno per l'ammoniaca e un terzo paio per le sostanze organiche disciolte.
Per campionare sostanze organiche o nutrienti disciolti, sostituire il gruppo filtro in policarbonato con un portafiltro in acciaio inossidabile in linea pre-pulito che contiene un filtro in vetro precombusto. Quindi forare il tappo del setto di una fiala di vetro EPA per iniziare il campionamento. Le sostanze inorganiche disciolte sono state raccolte in fiale di vetro EPA nuove pulite dal produttore o fiale EPA riutilizzate pulite secondo il protocollo descritto.
Le fiale riciclate hanno riportato concentrazioni di ammoniaca più elevate, ma altri valori erano simili. I portafiltri in acciaio inossidabile e i portafiltri Swinnex in linea in policarbonato sono stati confrontati filtrando acqua pura e testando i nutrienti organici e inorganici disciolti. La membrana in policarbonato e il filtro in fibra di vetro precombusto sono stati testati con ciascun supporto.
La combinazione di portafiltro in acciaio inossidabile e filtro in fibra di vetro combusto ha funzionato al meglio. La conta cellulare è stata effettuata con il citometro a flusso per testare la qualità del campione. Quando le coppie di campioni in-ex sono state raccolte correttamente, la maggior parte delle cellule è stata rimossa dall'acqua espirata.
Al contrario, la raccolta impropria non ha ottenuto lo stesso risultato. Quando VacuSIP è stato impiegato correttamente, i modelli di rimozione o escrezione erano evidenti per la maggior parte dei composti analizzati. Le misure qui viste sono state prese da 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.
