VacuSIP, een verbeterde INEX Methode voor het
3 augustus 2016
We introduceren de VacuSIP, een eenvoudige, niet-invasieve en betrouwbare methode voor schoon en nauwkeurig puntsampling van water. Het systeem werd ontwikkeld en geëvalueerd voor de gelijktijdige verzameling van het water dat wordt ingeademd en uitgeademd door benthische suspensie-voeders in situ, om de verwijdering en uitscheiding van deeltjes en opgeloste verbindingen schoon op te meten.
Het algemene doel van deze methode is het reinigen van de opvangbak van het water dat door benthische suspensievoeders onder natuurlijke omstandigheden is ingeademd en uitgeademd, zodat de partikelvormige en opgeloste verbindingen die zij hebben verwijderd en uitgescheiden kunnen worden gekwantificeerd. Gebruik bij het voorbereiden van opvangvaten voor de analyse van opgeloste organische stoffen en ammoniak nieuwe, vooraf gereinigde EPA-buisjes. Gebruik voor het bemonsteren van andere nutriënten EPA-glazen buisjes.
Gebruik HDPE-buisjes voor silicaat. Spoel de buisjes en doppen met hoogwaardig dubbel gedestilleerd water. Vervang vervolgens doorboorde siliconen septa door nieuwe en week de buisjes en doppen gedurende ten minste drie dagen in 10% zoutzuur, gevolgd door drie spoelbeurten met hoogwaardig dubbel gedestilleerd water.
Om de glazen vials verder voor te bereiden op de nutriënten, worden deze vier uur lang bij 450 °C verbrand en vervolgens in de oven afgekoeld. Plaats daarna de doppen en wikkel de vials in aluminiumfolie. Meng vervolgens DDW met een surfactant gefilterd door een 0,2 micron filter om de vijf procent oplossing te bereiden.
Plaats nu een verbrand bindelmiddel-vrij glasvezelfilter in de gereinigde inline roestvrijstalen Swinnex-filterhouder. Gebruik vervolgens een zuurreinigde spuit om 100 milliliters van de gefilterde surfactant-oplossing door de gehele assemblage te leiden. Spoel de assemblage schoon met 100 milliliters hoogwaardig dubbel gedestilleerd water.
Als de filtereenheid wordt gebruikt voor het bemonsteren van silica, bereid deze dan voor met een polycarbonaatfilter en laat 30 milliliters vijf procent zoutzuur doorheen lopen, gevolgd door 30 milliliters hoogwaardig dubbel gedestilleerd water. Stel het systeem samen voor onderwaterwerk met behulp van PEEK-slangen. Gebruik een scherp mes of een PEEK-snijder om de benodigde lengten voor te bereiden.
Voorzie elke buis van een male luer-connector die is bevestigd aan een injectienaald. Zorg ervoor dat de vlakke zijde van de blauwe flensloze ferrule is uitgelijnd met het uiteinde van de buis en draai vervolgens de groene moer handmatig vast. Bevestig daarna de PEEK-buis met isolatietape aan de armen van het statief voor een op maat gemaakte manipulator.
Bevestig vervolgens afgedekte wegwerpspuiten met naalden aan de mannelijke Luer-connectoren. Label de bemonsteringsapparatuur duidelijk en geef de bemonstertingscomponenten voor inademing en uitademing een kleurcode, bijvoorbeeld met blauwe tape voor inademing en geel voor uitademing. Geef op dezelfde wijze de bemonsteringsvaten een kleurcode om paren vaten die opeenvolgend zijn genummerd beter te kunnen identificeren.
Evacueer nu de bemonsturingsvaten vóór de duik, bij voorkeur met een goede vacuümpomp. Een standaard lyofilisator biedt een hoog vacuüm en werkt ook uitstekend. Lijn tenslotte alle bemonsturingsvaten uit zoals nodig voor de duik.
Plan alle bemonsteringsstappen vooraf en pak de benodigdheden dienovereenkomstig in. Bevestig eerst of het exemplaar pompt door gefilterde fluorescerende kleurstof naast de inlaatopening vrij te laten en controleer of de kleurstof uit de uitlaatopening komt. Installeer vervolgens het VacuSIP-apparaat en zorg dat dit stabiel staat.
Plaats vervolgens de inhalatie-bemonsteringsbuis in de inhalatieopening of zeer dicht daarbij, waarbij u er zeker van bent dat de inhalatiebuis zich niet in de nabijheid van andere exhalatieopeningen bevindt. Richt vervolgens de exhalatie-bemonsteringsbuis voorzichtig naar de exhalatiesifon en voer deze zeer voorzichtig één tot vijf millimeter in de sifon in. Wees zeer voorzichtig om geen contact te maken met of het bemonsterde organisme op een andere manier te storen.
Zet vervolgens de bemonsteringsassemblage stevig vast in directe werknapheid. Indien u de aangepaste manipulator gebruikt, dient u dezelfde zorg te betrachten bij het positioneren van de inademings- en uitademingsbuis. Bemonstering van ultraplankton vereist geen filter.
Om ultra-plankton te bemonsteren, gebruikt u de naald om het septum van de vacuümbuizen voor inademing en uitademing door te prikken. Controleer of het water druppelt en verzamel twee tot zes milliliter water uit elke buis. Installeer voor silicaten de inline roestvrijstalen polycarbonaatfilterhouders met de polycarbonaatmembranen tussen de naald en de luer-mannelijke connector aan het distillatie-uiteinde van de buis.
Doorboor vervolgens de septumdop van de voorbereide HDPE-buisjes om te beginnen met het bemonsteren. Houd drie paren buisjes gereed voor het bemonsteren van opgeloste organische en anorganische stoffen: één paar voor nitraten en fosfaten, één voor ammoniak en een derde paar voor opgeloste organische stoffen.
Om opgeloste organische stoffen of nutriënten te bemonsteren, vervangt u de polycarbonaatfiltereenheid door een vooraf gereinigde inline roestvrijstalen filterhouder die een vooraf verbrand glasfilter bevat. Doorboor vervolgens de septumdop van een EPA-glazen vial om te beginnen met bemonsteren. Opgeloste anorganische stoffen werden verzameld in nieuwe EPA-glazen vials die door de fabrikant waren gereinigd, of hergebruikte EPA-vials die waren gereinigd volgens het beschreven protocol.
De gerecyclede flesjes vertoonden hogere ammoniakconcentraties, maar overige waarden waren vergelijkbaar. Roestvrijstalen filterhouders en inline Swinnex-filterhouders van polycarbonaat werden vergeleken door puur water te filteren en te testen op opgeloste organische en anorganische nutriënten. Een polycarbonaatmembraan en een vooraf verhit glasvezelfilter werden met elke houder getest.
De combinatie van de filterhouder van roestvrij staal en het verbrande glasvezelfilter werkte het beste. Celmetingen werden uitgevoerd met de flowcytometer om de monsterkwaliteit te testen. Wanneer de in-ex monsterparen correct werden verzameld, werden de meeste cellen uit het uitgeademde water verwijderd.
In tegenstelling hiermee leverde onjuiste monstername niet hetzelfde resultaat op. Wanneer de VacuSIP correct wordt toegepast, waren patronen van verwijdering of excretie duidelijk voor de meeste geanalyseerde verbindingen. De hier getoonde metingen zijn afkomstig van een mediterrane spons.
Bekijk het volledige transcript en krijg toegang tot duizenden wetenschappelijke video's
Overzicht
De VacuSIP is een nieuwe methode die is ontworpen voor de schone en nauwkeurige puntbemonstering van water, specifiek voor benthische suspensievoeders. Deze techniek maakt het mogelijk om gelijktijdig ingeademd en uitgeademd water te verzamelen om de verwijdering en uitscheiding van diverse verbindingen te meten.
Belangrijkste Componenten van de Studie
Wetenschappelijk gebied
- Milieuwetenschappen
- Mariene biologie
- Ecologie
Achtergrond
- Benthische suspensievoeders spelen een cruciale rol in aquatische ecosystemen.
- Nauwkeurige meting van nutriëntendynamiek is essentieel voor het begrijpen van de gezondheid van het ecosysteem.
- Traditionele bemonsteringsmethoden kunnen contaminatie veroorzaken.
- De VacuSIP is bedoeld om deze uitdagingen aan te pakken met een niet-intrusieve benadering.
Doel van de studie
- Het ontwikkelen van een betrouwbare methode voor het bemonsteren van water uit benthische suspensievoeders.
- Het kwantificeren van particulaire en opgeloste verbindingen die door deze organismen worden verwijderd en uitgescheiden.
- Het verbeteren van de nauwkeurigheid van ecologische beoordelingen onder natuurlijke omstandigheden.
Gebruikte methoden
- Verzamelen van geïnhaleerd en geëxhaleerd water met behulp van het VacuSIP-systeem.
- Voorbereiding van verzamelvaten met vooraf gereinigde EPA-vials voor diverse analyses.
- Spoelen en weken van vials in zoutzuur om contaminanten te elimineren.
- Gebruik van hoogwaardig dubbel gedestilleerd water voor het spoelen.
Belangrijkste resultaten
- De VacuSIP verzamelt effectief watermonsters zonder contaminatie.
- Kwantitatieve gegevens over nutriëntenverwijdering en -uitscheiding zijn succesvol verkregen.
- De methode bleek betrouwbaar onder natuurlijke omstandigheden.
- De resultaten dragen bij aan een beter begrip van de functies van benthische ecosystemen.
Conclusies
- De VacuSIP is een belangrijke vooruitgang in waterbemonsteringstechnieken.
- Deze methode kan ecologisch onderzoek en monitoring verbeteren.
- Toekomstige studies kunnen voortbouwen op deze methodologie voor bredere toepassingen.
Veelgestelde vragen
Industriële relevantie voor directie
Een nauwkeurige kwantificering van nutriëntenstromen gemedieerd door suspensievoeders is essentieel voor het begrijpen van de benthisch-pelagische koppeling in mariene ecosystemen. De VacuSIP-methode maakt betrouwbare in situ metingen mogelijk van particulaire en opgeloste verbindingen die worden verwerkt door actieve suspensievoeders, wat bijdraagt aan mechanische risicoreductie in ecologische en milieu-risicobeoordelingsmodellen. Deze benadering vergroot het voorspellend vertrouwen bij het evalueren van de functionele rol van filtervoeders in de nutriëntencyclus en de gezondheid van het ecosysteem.
Strategische toepassingen in biofarmaceutisch R&D
Vroege ontdekking & targetvalidatie
- Wetenschappelijke waarde: Maakt onderzoek naar biologische pathways mogelijk door de verwijderings- en excretiesnelheden van verbindingen in suspensievoeders te kwantificeren.
- Operationele waarde: Biedt een niet-invasieve bemonsteringstechniek die de integriteit van het organisme behoudt tijdens in situ metingen.
Screening & assayontwikkeling
- Wetenschappelijke waarde: Genereert kwantitatieve metingen van de afhankelijke variabele van nutriëntendynamiek voor standaardisatie van assays.
- Operationele waarde: Ondersteunt reproduceerbare monstername via gecontroleerde waterbemonsteringssnelheden en contaminatievrije protocollen.
Translationeel & preklinisch onderzoek
- Wetenschappelijke waarde: Faciliteert systeemmodellering die relevant is voor ziekten door de activiteit van suspensievoeders te koppelen aan nutriëntenfluxpatronen onder natuurlijke omstandigheden.
- Operationele waarde: Maakt crossfunctionele samenwerking mogelijk via gestandaardiseerde bemonsteringsprocedures en sequentiële etikettering van vaten.
Integratie van pipeline en workflow
De VacuSIP-methode integreert in ontdekkingsworkflows door betrouwbare kwantitatieve resultaten te leveren voor hypothesetoetsing in de milieubiologie en ecologische risicobeoordeling.
- Discovery Biology: Ondersteunt mechanistische risicovermindering door het mogelijk maken van nauwkeurige metingen van de verwerkingssnelheden van verbindingen bij suspensie-etende organismen.
- Screening: Levert assay-klare monsters via gecontroleerde bemonstering van geïnhaleerde en geëxhaleerde waterstromen.
- Analytics: Produceert kwantitatieve metingen van afhankelijke variabelen van particulaire en opgeloste verbindingen voor comparatieve analyse.
- Translationeel onderzoek: Verbindt voedingsstroomgegevens uit de ontdekkingsfase met preklinische continuïteit via beoordelingen van benthisch-pelagische koppeling.
- Enterprise Reuse: Vestigt een herbruikbaar bemonsteringsplatform dat toepasbaar is op meerdere soorten suspensie-eters en ecosystemen.
Operationele impact en impact op de organisatie
- Wetenschappelijke waarde: Voorspellend vertrouwen in metingen van de nutriëntenstroom en vermindering van mechanistische ambiguïteit in de fysiologie van suspensie-etende organismen.
- Operationele waarde: Standaardisatie, reproduceerbaarheid en schaalbaarheid van in situ waterbemonstering onder natuurlijke omstandigheden.
- Strategische waarde: Verbeterde go/no-go-beslissingen bij milieurisicobeoordelingen en verminderde biologische onzekerheid in een laat stadium.
- Impact op de portfolio: Risico-gecorrigeerde prioritering van ecologische studies op basis van gevalideerde gegevens over de nutriëntenverwerking.
Overwegingen bij de implementatie
- Vereiste wetenschappelijke expertise in mariene biologie en technieken voor milieubemonstering.
- Benodigdheden voor instrumentatie omvatten vacuümpompen, PEEK-slangen, injectienaalden en aangepaste manipulatorapparaten.
- Standaardisatie tussen teams vereist consistente voorbereiding van flacons, etiketteringsprotocollen en procedures voor het doorboren van het septum.
- Overwegingen voor aanpassing over verschillende modelsystemen omvatten het aanpassen van de buispositionering en filterassemblages op basis van de morfologie van het organisme.
- Praktische beperkingen omvatten de noodzaak van zorgvuldige hantering van organismen om verstoring tijdens het inbrengen van de buis te voorkomen.
