Для просмотра этого контента требуется подписка на JoVE. Войдите или начните свой бесплатный пробный период.

Методическая статья

Газовая хроматография в свободном пространстве: метод оценки концентрации этанола в эмбрионах рыбок данио-рерио

2.2K просмотров

8 июля 2025 г.

В этой статье

Аннотация

Источник: Lovely, C. B. et al. количественное определение уровня этанола в эмбрионах данио-рерио с помощью газовой хроматографии Head Space. J. Vis. Exp. (2020).

Это видео демонстрирует использование газовой хроматографии для определения концентрации этанола в эмбрионах рыбок данио. Этот метод является полезным инструментом для качественного и количественного анализа летучих органических соединений.

Протокол

Все процедуры, связанные с животными, были проверены местным институциональным комитетом по уходу за животными и ветеринарным наблюдательным советом JoVE.

1. Измерение объема эмбриона с помощью вытеснения воды

ПРИМЕЧАНИЕ: В этом протоколе используются эмбрионы через 24 часа после оплодотворения (HPF) (Рисунок 1). Эмбрионы, используемые при измерении объема, не используются в анализе этанола.

  1. Поместите 10 эмбрионов и внеэмбриональную жидкость в микроцентрифужную пробирку объемом 1,5 мл с маркировкой объемом 250 мкл (рис. 2А). Добавьте воду в заливную линию объемом 250 мкл (см. образец с окрашенной водой на рисунке 2B).
  2. Повторите шаг 1.1, чтобы подготовить вместилища для эмбрионов, у которых были удалены хорионы.
    1. Чтобы удалить хорион, поместите эмбрионы в хорионы в чашку Петри диаметром 100 мм с 2 мг/мл коктейля протеазы в эмбриональной среде при комнатной температуре (RT) на 10 минут. Каждые несколько минут аккуратно взбалтывайте эмбрионы, чтобы разбить хорион.
    2. Как только все эмбрионы освободятся от хориона, удалите дехорионированные эмбрионы из протеазного коктейля/эмбриональной среды и поместите в новую чашку Петри диаметром 100 мм со свежей средой для эмбрионов, чтобы промыть эмбрионы. Повторите этот шаг стирки еще 1 раз (всего 2 стирки). Перенесите эмбрионы в свежую чашку Петри диаметром 100 мм.
  3. Используя как можно меньший наконечник и не повреждая эмбрионы, осторожно удалите всю жидкость вокруг эмбрионов с помощью микропипеттора p200 (рис. 2C) и взвесьте воду весами с точностью до <0,1 мг. Чтобы определить объем образца из 10 эмбрионов, вычтите вес/объем воды (1 мл воды = 1 г воды), удаленной из 250 мкл. Чтобы определить объем одного эмбриона, разделите разницу между 250 мкл и весом удаленной воды на 10,<бр/> figure-protocol-1
    figure-protocol-2

2. Лечение эмбрионов этанолом

  1. Соберите эмбрионы из брачных емкостей и поместите в стандартную 100-миллиметровую чашку Петри. Отсчитывайте не более 100 эмбрионов на одну чашку Петри и инкубируйте при температуре 28,5 °C.
    заметка: Если хорион должен быть удален (шаг 1.2), его необходимо удалить перед добавлением этанола.
  2. При 6 hpf добавьте до 100 эмбрионов в новую стандартную чашку Петри диаметром 100 мм либо с эмбриональной средой, либо с эмбриональной средой + 1% этанола (v/v). Накройте крышкой, но НЕ закрывайте чашку Петри. Поместите эмбрионы в инкубатор с низкой температурой, установленный при температуре 28,5 °C, на 18 часов или до тех пор, пока эмбрионы не достигнут точки времени развития 24 hpf.

3. Подготовка рабочего процесса перед обработкой эмбрионов для газовой хроматографии

  1. Приготовьте раствор 5 М NaCl в воде (потребуется 450 μл на пробирку с образцом), чтобы денатурировать все белки и предотвратить метаболизм этанола. Приготовьте коктейль из протеаз в концентрации 2 мг/мл в среде для эмбрионов.
  2. Промаркируйте пробирку для микроцентрифуги объемом 1,5 мл и флакон для газового хроматографа объемом 2 мл для каждого образца. Промаркируйте дополнительные флаконы газового хроматографа объемом 2 мл для стандартов этанола, описанных ниже, а также для воздуха, воды и заготовок для коктейлей 5 М NaCl/протеазы.
  3. Установите три микропипетки p200, две из которых настроены на 50 μл, а третья — на 200 μл; микропипеттор p1000 — на 450 μл и микропипеттор p2 — на 2 μл. Для стеклянных пипеток, используемых для переноса эмбрионов из чашек Петри в микроцентрифужные пробирки объемом 1,5 мл, быстро пропустите наконечник пипетки через пламя, чтобы сгладить края и не повредить эмбрионы при втягивании их в пипетку.

4. Обработка эмбрионов для газовой хроматографии

ПРИМЕЧАНИЕ: Оба эмбриона в их хорионах и те, которые ранее были удалены из их хорионов, обрабатываются одинаково для согласованности в расчете коэффициентов разведения.

  1. С помощью двух микропипеток p200, установленных на 50 мкл, наберите 50 мкл раствора протеазного коктейля в один и наберите 50 мкл воды во второй.
  2. С помощью стеклянной пипетки и микропипетки быстро поместите 10 эмбрионов (начиная с шага 2.2) в микроцентрифужную пробирку объемом 1,5 мл и закройте крышку (как описано на рисунке 2A). Повторите эти действия для всех образцов, подлежащих исследованию, контрольной группы и эмбрионов, обработанных этанолом.
  3. С помощью микропипетки p200, установленной на 200 мкл, быстро откройте колпачок и удалите всю остаточную среду эмбриона (как описано на рисунке 2C). Быстро поместите пипетку, содержащую 50 μл воды, в пробирку и быстро, но осторожно (чтобы не повредить эмбрионы) долей, а затем удалите воду. Быстро добавьте 50 μL раствора коктейля протеазы из ожидающей пипетки и закройте крышку пробирки (Рисунок 2D).
    заметка: Выполняйте этот процесс по одному образцу за раз.
  4. Оставьте образец на RT в течение 10 минут, чтобы коктейль из протеаз разрушил хорион. Затем быстро добавьте 450 мкл 5 М NaCl и закройте крышку пробирки (рис. 2E). Переведите образцы на вихрь в течение 10 минут. Чтобы ускорить процесс, настройте микшер на одновременную обработку нескольких образцов.
    ПРИМЕЧАНИЕ: Добавьте небольшое количество (~100 μл) смеси гранул кремнезема (2 размера, 0,5 мм и 1 мм шариков) в любую пробирку с эмбрионами старше 24 hpf. У более старых эмбрионов хорда останется неповрежденной независимо от того, как долго они гомогенизированы.
  5. После гомогенизации в течение 10 мин быстро удалите 2 мкл надосадочной жидкости гомогенизированного эмбриона и добавьте во флакон газового хроматографа. Быстро закройте флакон крышкой из политетрафторэтилена.

5. Подготовка стандартов на среды и этанол

  1. Для приготовления стандартов среды разбавьте среду в 10 раз 5 М раствором коктейля NaCl/протеаза. Добавьте по 2 мкл каждого образца в флакон с газовым хроматографом и закупорьте крышкой из политетрафторэтилена.
  2. Для приготовления стандартов этанола создают серийное разведение 100% этанола в 5 М растворе NaCl/протеазы коктейля до следующих концентраций: 0,3125, 0,625, 1,25, 2,5, 5, 10, 20 и 40 мМ. Добавьте по 2 мкл каждого стандарта во флакон с газовым хроматографом и закупорьте крышкой из политетрафторэтилена.

6. Подготовка газовой хроматографии космического пространства

ПРИМЕЧАНИЕ: Газовая хроматография используется для количественной оценки уровней этанола, а не для разделения.

  1. Установите нагреватель для автосамплера на 58 °C и включите. Дайте нагревателю нагреться до 58 °C и включите воздушные и водородные газопроводы, питающие газовый хроматограф (для ионизации пламени, используемой для количественного определения этанола).
    ПРИМЕЧАНИЕ: Фунт на квадратный дюйм должен быть настроен на правильную работу хроматографа в соответствии со спецификациями производителя. Убедитесь, что гелиевая линия включена и настроена на правильный фунт на квадратный дюйм.
  2. Что касается перегородки, убедитесь, что количество вводимых образцов не составляет >100. Для инъекционного волокна убедитесь, что количество вводимых образцов не составляет >500,<бр/> ПРИМЕЧАНИЕ: Если количество инъекций превышает количество инъекций, их необходимо изменить перед запуском тестовых образцов.
  3. Включите программное обеспечение для анализа и убедитесь, что рабочая станция настроена правильно. Храните все данные в соответствии со стандартами лабораторий и отделов. Создайте новый список примеров для выполнения примеров.
  4. Запустите метод запуска и подождите, пока пламенно-ионизационный детектор стабилизируется, прежде чем запускать образцы. После стабилизации запустите метод запуска программного обеспечения для очистки волокна.

7. Измерения образцов с помощью газовой хроматографии

  1. После завершения метода запуска создайте по 1 новой строке для каждого образца в списке образцов. Из меню методов в программном обеспечении для анализа загрузите 436 Current spme ethanol 2013 3min absorb 2_5min rg run. МЕТАМФЕТАМИН для каждого образца в списке образцов.
    1. Заполните список образцов, начиная с воздуха, воды, 5 М NaCl/протеаз коктейльных заготовок. Затем вводим в нормы по порядку, от 0,3125 до 40 мМ. Следуйте стандартам со второй порцией заготовок для коктейлей из воздуха, воды и 5 M NaCl/протеазы.
    2. Введите все образцы надосадочной жидкости гомогенизированных эмбрионов для тестирования, от самой низкой до самой высокой прогнозируемой концентрации этанола. В конце войдите в третий и последний раунд заготовок для коктейлей воздух, вода и 5 М NaCl/протеаза.
  2. Добавьте флаконы газового хроматографа в автосамплер в том порядке, в котором были введены пробы. Дайте образцам нагреться в течение 10–15 минут. Запустите пробные прогоны в программном обеспечении.
  3. После того, как все образцы и окончательные заготовки будут выполнены, активируйте метод выключения в программном обеспечении, добавив окончательный образец в список образцов и запустив режим ожидания. МЕТ. Создайте резервную копию всех данных, полученных во время выборочных запусков. Выключайте оборудование в следующем порядке: нагреватель автосамплера, водородный бак и, только после того, как температура хроматографа достигнет 30 °С, воздушный бак. Оставьте гелиевый бак включенным, чтобы сохранить восковой столб.

8. Интегрирование пика этанола и анализ концентрации образца

ПРИМЕЧАНИЕ: Все значения, начиная с 8.3, были рассчитаны в файле Excel, который все уравнения предварительно заполнили.

  1. Как только метод выключения будет завершен, нажмите «Открыть хроматограмму». Откройте папку с результатами. Образцы автоматически интегрируются в эту программу.
  2. В результатах убедитесь, что интегрированы правильные пики (пики этанола от 2 до 2,5). После того, как все образцы будут подтверждены, распечатайте или экспортируйте результаты.
  3. Нанесите на график пиковую высоту стандартов этанола. Рассчитайте наклон, пересечение Y и значения R2 для стандартов этанола (R2 должно быть >0,99).
    заметка: Эти значения будут использоваться для определения концентрации этанола от пиковой высоты образца.
  4. Для каждого образца вычтите пиковую высоту образца из Y-пересечения стандартов этанола. Разделите это значение на наклон стандартов этанола, чтобы получить значение этанола для каждого образца в флаконах GC.
    figure-protocol-3
  5. Чтобы рассчитать концентрацию этанола в эмбрионах, сначала рассчитают коэффициент разбавления для каждого образца. Возьмите меру объема, рассчитанную на шаге 1.3 настоящего протокола, и разделите ее на меру объема плюс 500 μл. Это представляет собой 5 М раствор коктейля NaCl/протеазы, добавляемый в каждый образец во время обработки эмбриона (этапы 4.3 и 4.4).
    figure-protocol-4
  6. Используя этот коэффициент разбавления образца, умножьте на значение этанола образца для каждого образца. Результаты будут в концентрации в мМ. Расчет эталонных образцов среды путем умножения значения этанола в среде на коэффициент разбавления 10,
    figure-protocol-5
    figure-protocol-6

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Результаты

figure-results-1
Рисунок 1: Изображение эмбриона через 24 ч после оплодотворения (HPF) внутри хориона. Эмбрион и желток окружены внеэмбриональной жидкостью, которая находится внутри хориона.

figure-results-2
Рисунок 2: Протокол измерения объема эмбриона и обработки эмбрионов для анализа. (А) Десять эмбрион...

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Раскрытие информации

Конфликт интересов не декларируется.

Материалы

Список материалов, использованных в этой статье
ИмяКомпанияКаталожный номерКомментарии
Автосэмплер, CP-8400ВарианАвтосамплер газового хроматографа
этанолЛаборатории Decon2701
Флакон для газового хроматографа с политетрафторэтиленовой/силиконовой перегородкой и пластиковым колпачком 2 млAgilent8010-0198Можно повторно использовать флаконы после очистки, но не колпачки/перегородки
Газовый хроматограф, CP-3800Вариан
гелийПредоставляется по договору университету
Капиллярный столб HP InnowaxAgilent19095Н-123ИТолщина пленки 30 м x 0,53 мм x 1,0 μм
HyrdogenПредоставляется по договору университету
Микроцентрифужная пробирка 1,5 млНаучный центр Фишера2682002
Наконечники для микропипеток 10 μлНаучный центр Фишера13611106
Наконечники для микропипеток 1000 μлНаучный центр Фишера13611127
Наконечники для микропипеток 200 μлНаучный центр Фишера13611112
Микропипетка Pipetman L p1000LГилсонFA10006M
Микропипетка Pipetman L p200LГилсонFA10005M
Микропипетка Pipetman L p2LГилсонFA10001M
Политетрафторэтилен/силиконовая перегородка и пластиковый колпачокAgilent5190-7021 (Английский)Сменные колпачки/перегородки для флаконов газового хроматографа
Твердофазная микроэкстракционная сборка волокна Carboxen/PolydimethylsiloxaneМиллипора Сигма57343-УСменные волокна
Рабочая станция звездной хроматографииВарианПрограммное обеспечение для хроматографии
Термозеленые перегородки с низким кровотечением (LB-2)Миллипора СигмаNo 23154Замена впускных перегородок
г.

Теги