Een flow-through Exposure System voor het evalueren van sedimenten in suspensie Effecten op Aquatic Life
9 januari 2017
Een robuust en flexibel doorstromend blootstellingssysteem, ontworpen om sediment in suspensie te houden, wordt gepresenteerd. Het systeem wordt gebruikt om de effecten van gesuspendeerd sediment op verschillende aquatische soorten en levensfasen in het laboratorium te onderzoeken.
Het algemene doel van deze experimentele technologie is het leveren van een robuust en flexibel doorstromingssysteem voor het onderhouden van sediment en suspensie, om de effecten van gesuspendeerd sediment op verschillende aquatische soorten en levensfasen in het laboratorium te onderzoeken. Deze technologie kan ons helpen sleutelvraagstukken in het veld van de milieutoxicologie te beantwoorden om ons begrip van de effecten van fysieke stressoren zoals gesuspendeerd sediment in aquatische omgevingen te verbeteren. Het belangrijkste voordeel van deze technologie is de mogelijkheid om sedimentsuspensie te simuleren voor inkomende beheerspraktijken om de interacties tussen aquatische organismen en gesuspendeerd sediment te verminderen.
Hoewel deze methode inzicht kan geven in de effecten van baggeren, kan deze ook worden gebruikt om de effecten van gesuspendeerd sediment als gevolg van vaartuigverkeer, hoogwater en stormen te evalueren. Visuele demonstratie van deze technologie is van cruciaal belang, aangezien stappen in de constructie ervan in combinatie met de kalibratie ervan cruciaal zijn voor een succesvolle toepassing. Begin met het bouwen en samenstellen van de module en het waterbad zoals beschreven in het tekstprotocol.
Gebruik een lochzaag om een gat van 2,54 centimeter diameter vijf centimeter vanaf de bovenkant van een 19 liter rondom gebogen bodem polyethyleen tank te snijden om een overloopafvoer te bouwen. Installeer een binnenboord fitting en een inzetstuk aan de buitenkant van de binnenboord om als de overloopafvoer te dienen. Gebruik een lochzaag om een ander gat van 2,54 centimeter diameter vijf centimeter vanaf de bovenkant van het aquarium te snijden om de suspensiewaterinlaat te bouwen.
Installeer een andere binnenboord fitting en een draadkraag slangkoppeling. Voor het bouwen van de pompuitlaat, snijd hetzelfde type gat door het midden van de tankbodem en installeer een binnenboord fitting. Schroef de buitenkant van de binnenboord met een draadkraag slangkoppeling.
Gebruik een lochzaag om een ander gat te snijden dat uit het midden van de tankbodem is geplaatst om de pompinlaat te bouwen en installeer een binnenboord fitting. Schroef de buitenkant van de binnenboord met een draadkraag slangkoppeling. Meet op de buitenkant van het waterbadtank binnenboord negen centimeter vanaf de bodem en trek een lijn langs de lengte van de tank.
Volg de lijn, snijd een paar gaten van 2,54 centimeter diameter langs de lengte van het waterbad voor elk aquarium en installeer binnenboord fittingen. Monteer magnetische aandrijvingspompen op een standaard die onder het waterbad past langs de kant met de gaten en binnenboord fittingen voor het aansluiten op de aquaria. Installeer een in-lijn snoer schakelaar voor elke pomp, of bedrade de pompen naar een schakeldoos voor stroom.
Schroef de buitenkant van de binnenboord van het waterbadtank met slangkoppelingen. Bevestig vinylbuisjes aan de pompinlaat en -uitlaat voordat u deze verbindt met de binnenboord die naar het juiste aquarium gaat. Installeer een snelle aansluiting inzetstuk in de binnenboord binnen het waterbad.
Na het aansluiten van elk aquarium op een pomp, bevestig vinylbuisjes aan de slangkoppelingen geïnstalleerd op de bodem van de aquaria en bevestig de buisjes aan de snelle aansluiting klep slangkoppeling. Verbind vervolgens de snelle aansluitingen tussen de pomp en het aquarium. Installeer een kogelkraan in deze verbinding om de pomp voor onderhoudsdoeleinden te isoleren.
Verbind vervolgens de overloopafvoer van elk aquarium met de gemeenschappelijke afvoer via vinylbuisjes. Verbind vervolgens de gemeenschappelijke afvoer met de waterbadafvoer. Verbind elke aquarium suspensiewaterinlaat met het suspensie en watersysteem geïnstalleerd bovenop de module.
Verbind de suspensietankafvoer met de inlaat van een luchtgestuurde dubbel-membraanpomp die is gemonteerd op een standaard naast een suspensietank. Gebruik een PVCT om de suspensie naar de pomp of naar de laboratoriumafvoer te leiden. Gebruik ook kleppen die de tank en de pomp verbinden om ze voor onderhoud te isoleren.
Verbind de pomp met de luchtcompressor van het laboratoriumgebouw om deze van stroom te voorzien. Monteer een PVC pijp bovenop de modules en creëer een recirculatielijn om de suspensie op verzoek naar elk aquarium te brengen. Installeer op het punt van gebruik dat het verst van het suspensiereservoir verwijderd is, een retourlijn om de ongebruikte suspensie terug naar het reservoir te transporteren.
Gebruik flexibele PVC en verbindingsstukken om de modules met elkaar te verbinden. Verbind de suspensie kleppen met de recirculerende suspensie pijp met behulp van tees, kogelkleppen en verbindingsstukken, om de kleppen van de hoofd-PVC pijp te isoleren voor onderhoud. Zorg ervoor dat elke klep boven het aquarium is geplaatst dat het van water voorziet en verbind de kleppen met de bijbehorende aquaria zoals beschreven in het tekstprotocol.
Installeer een optische backscatter sensor of OBS in elk aquarium naast de suspensiewaterinlaat om de troebelheid te meten. Plaats de sensor zodat deze ongeveer vijf centimeter onder het wateroppervlak is gedoken met de sensor naar het midden van het aquarium gericht. Gebruik een klem of ander apparaat om de sensor te monteren.
Installeer een OBS in het suspensiereservoir en plaats de sensor zodat deze volledig ondergedompeld is, ongeveer 20 centimeter onder het wateroppervlak. Bedraad vervolgens de water en suspensie kleppen. De OBS bevindt zich in elk aquarium en suspensietank en een thermische koppeling bevindt zich in elk waterbad, in elektrische aansluitdozen gemonteerd bovenop de module, in een apparaat voor data-acquisitie.
Installeer snelle aansluitingen aan de uiteinden van alle bedrading waar mogelijk. Ontwerp vervolgens een computerapplicatie voor data-acquisitie, instrumentcontrole en automatisering zoals beschreven in het tekstprotocol. Om voor het experiment klaar te zijn, start de pomp om koolstofgefilterd kraanwater te recycleren dat is gebruikt om het suspensiereservoir te vullen.
Gebruik in een aparte container een mechanische mixer om het testsediment te homogeniseren. Nadat het sediment is gehomogeniseerd, verwijder een kleine portie en breng het in het suspensiereservoir met behulp van een gemeten polypropyleen beker. Blijf sediment introduceren totdat 1000 NTU is bereikt.
In het programma, navigeer naar het waterbad tab en start alle aquarium profielen. Nadat de FLEES gedurende ten minste één uur is gedraaid zodat NTUs in elk aquarium kunnen stabiliseren, zet de data logging
Bekijk het volledige transcript en krijg toegang tot duizenden wetenschappelijke video's
Overzicht
Dit artikel presenteert een robuust en flexibel doorstromend blootstellingssysteem dat is ontworpen om sediment in suspensie te houden. Het wordt gebruikt om de effecten van gesuspendeerd sediment op verschillende aquatische soorten en levensfasen in het laboratorium te onderzoeken.
Belangrijkste studiecomponenten
Wetenschapsgebied
- Milieutoxicologie
- Aquatische biologie
- Ecotoxicologie
Achtergrond
- De studie richt zich op de impact van gesuspendeerde sedimenten in aquatische omgevingen.
- Het begrijpen van fysieke stressfactoren is cruciaal voor aquatische soorten.
- Huidige methoden simuleren mogelijk niet effectief de reële omstandigheden.
- Deze technologie beoogt die kloof te overbruggen.
Doel van het onderzoek
- Om een systeem te ontwikkelen dat de sedimentsuspensie nauwkeurig simuleert.
- Om de effecten van gesuspendeerde sedimenten op aquatische organismen te onderzoeken.
- Om de kennis over omgevingsstressors in aquatische ecosystemen te verbeteren.
Gebruikte methoden
- Bouw van een doorstromend blootstellingssysteem.
- Calibratie van het systeem voor nauwkeurige sedimentsuspensie.
- Laboratoriumexperimenten met verschillende aquatische soorten.
- Visuele demonstraties van de toepassing van de technologie.
Belangrijkste resultaten
- Het systeem houdt sediment effectief in suspensie.
- Het maakt gecontroleerde experimenten mogelijk over de effecten van gesuspendeerde sedimenten.
- De verkregen inzichten kunnen beheerspraktijken met betrekking tot sedimentinteracties informeren.
- Aangetoonde potentiële toepassingen voor het evalueren van impacten van baggeren en scheepvaartverkeer.
Conclusies
- Het doorstromend blootstellingssysteem is een waardevol hulpmiddel voor ecotoxicologisch onderzoek.
- Het biedt inzichten in de effecten van fysieke stressfactoren op aquatisch leven.
- Toekomstige studies kunnen deze technologie gebruiken om sedimentgerelateerde effecten verder te onderzoeken.
Veelgestelde vragen
Executive Industry Relevance
Robust quantification of suspended sediment effects is critical for environmental toxicology and risk assessment in biopharma R&D, especially when evaluating aquatic toxicity of new compounds or environmental interventions. The FLEES platform enables controlled, reproducible exposure-response studies, supporting predictive confidence in hazard identification and mechanistic de-risking. This capability strengthens early-stage portfolio decisions where aquatic impact is a gating criterion for advancement.
Strategic Applications in Biopharma R&D
Early Discovery & Target Validation
- Enables hypothesis-driven interrogation of sediment-induced biological effects in aquatic models.
- Supports mechanistic de-risking by isolating physical stressor impacts from chemical exposures.
- Facilitates functional validation of environmental targets relevant to regulatory and safety endpoints.
Screening & Assay Development
- Provides standardized, automated exposure conditions for reproducible aquatic toxicity assays.
- Delivers quantitative turbidity and TSS outputs for robust assay comparability.
- Enables scalable screening of compounds or interventions under controlled sediment stress.
Translational & Preclinical Research
- Aligns laboratory exposures with real-world sediment scenarios, enhancing translational relevance.
- Supports continuity from discovery through preclinical aquatic safety evaluation.
- Improves risk-adjusted advancement by quantifying exposure-response relationships.
Pipeline & Workflow Integration
The FLEES system integrates into the discovery-to-preclinical continuum for aquatic safety and environmental impact assessment.
- Discovery Biology: Supports hypothesis testing and mechanistic clarification of sediment effects on aquatic life.
- Screening: Provides assay-ready, reproducible exposure systems with quantitative readouts.
- Analytics: Enables precise measurement of turbidity and TSS for comparative analysis across conditions.
- Translational Research: Bridges laboratory findings to environmental risk scenarios relevant for regulatory submissions.
- Enterprise Reuse: Offers a flexible, modular platform adaptable to diverse aquatic models and endpoints.
Operational & Enterprise Impact
- Scientific Value: Increases predictive confidence and reduces mechanistic ambiguity in aquatic toxicity studies.
- Operational Value: Delivers automation, standardization, and reproducibility for high-quality data generation.
- Strategic Value: Informs go/no-go decisions and enhances capital efficiency by clarifying environmental risk early.
- Portfolio Impact: Supports risk-adjusted prioritization and advancement of compounds or interventions with aquatic exposure liabilities.
Implementation Considerations
- Requires expertise in aquatic toxicology and environmental instrumentation.
- Needs laboratory infrastructure for automated fluid handling and data acquisition.
- Demands rigorous calibration for each test sediment to ensure quantitative accuracy.
- Standardization across teams is essential for reproducibility and data comparability.
- Adaptation to different species or life stages may require protocol optimization.
Biopharma FAQs
Chapters in this video
0:05
Title
1:09
Fish Larvae and Egg Exposure System (FLEES) Modules, Water Bath, and Aquaria
4:29
Slurry and Water System
6:05
Installation of Sensors
7:13
Experimental Preparation
8:55
Experimental Procedures
10:09
Results: Total Suspended Solids Concentrations in Experimental Aquaria
11:00
Conclusion
