В данной статье представлены протоколы использования двух цельноклеточных биосенсоров (Mer-Blue и Mer-RFP) для обнаружения ионной ртути. Предоставляя подробные процедуры для их эксплуатации и анализа выходных данных, исследование направлено на содействие более широкому внедрению и дальнейшему развитию этих технологий для мониторинга конкретных загрязнителей.
Для просмотра этого контента требуется подписка на JoVE. Войдите или начните свой бесплатный пробный период.
Методическая статья
Использование цельноклеточных биосенсоров для измерения ионной ртути в пробах воды
В этой статье
Краткое содержание
Аннотация
Цельноклеточные биосенсоры (ВКБ) являются инструментальными платформами для обнаружения и определения характеристик регуляторных элементов и развития биоинженерии. Они также имеют огромные перспективы для мониторинга окружающей среды и продуктов питания. Несмотря на то, что значительные усилия были вложены в повышение их чувствительности и портативности, стандартизация их обработки и анализа данных остается относительно неразвитой. В этой статье представлено подробное руководство по использованию двух недавно разработанных WCB, Mer-Blue и Mer-RFP, которые доказали свою способность обнаруживать ионную ртуть на уровнях ниже предельно допустимых значений для питьевой воды, установленных Всемирной организацией здравоохранения. Протоколы, подробно описанные в настоящем документе, охватывают подготовку микробных культур, калибровку датчиков, сбор и анализ данных. Для флуориметрического биосенсора Mer-RFP используется новая теорема о распределении биосинтеза для определения временного интервала для надежных и точных измерений зависимости «доза-реакция». Для колориметрического биосенсора Mer-Blue недорогая конфигурация камеры позволяет проводить точные измерения в условиях, где отсутствуют дорогие спектрофотометры и флуориметры, что способствует децентрализованному мониторингу загрязнения. Описаны процедуры, используемые для тестирования проб пресной воды, и обсуждены ограничения этих биосенсоров в отношении типов проб. Делясь этими методами обработки и анализа, мы поощряем более широкие исследовательские группы внедрять и совершенствовать эти биологические устройства для разработки эффективных решений по мониторингу окружающей среды. В конечном счете, это исследование направлено на содействие широкому внедрению биосенсорных технологий в экологическом сообществе, способствуя более эффективному и действенному мониторингу загрязнения микроэлементами в различных экосистемах.
Введение
В связи с растущей обеспокоенностью по поводу загрязнения окружающей среды и безопасности воды и продуктов питания, биосенсоры стали привлекательной и доступной альтернативой традиционным методам аналитической химии. Тяжелые металлы являются высокотоксичными загрязнителями, которые становятся все более распространенными в результате деятельности человека 1,2,3,4. Однако традиционные методыобнаружения5 часто являются дорогостоящими и недоступными.
Ртуть-чувс....
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Протокол
Реагенты и оборудование, использованные в данном исследовании, перечислены в Таблице материалов.
1. Приготовление растворов ионной ртути
- Взвесьте небольшую массу порошка HgBr2 (обычно от 0,1 до 0,2 г), используя соответствующие защитные перчатки и маску для предотвращения вдыхания и воздействия на кожу.
- Рассчитайте количество воды, необходимое для получения 4 мМ раствора, растворив измеренную массу твердого порошка в ddH2O по формуле:
П....
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Результаты
Оба биосенсора не демонстрируют обнаруживаемой базовой экспрессии соответствующих репортерных белков в условиях, свободных от ртути. Культуры Mer-Blue обычно начинают демонстрировать видимую для невооруженного глаза окраску через 6-8 ч после инокуляции при концентрацииHgBr2 25 нМ и выше. При правильном проведении эксперименты по титрованию с использованием Mer-RFP или Mer-Blue дают отклики, которые соответствуют функции Хилла с коэффициентом Хилла, близким к 1, что указывает на некооперативное поведение связыв.......
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Обсуждение
Используемые здесь биосенсорные схемы идентичны, отличаются только репортерным белком. Оба они полностью закодированы на плазмидах с высоким уровнем копий, что позволяет использовать их в клетках кишечной палочки различных штаммов. В то время как он функционирует в клетках штамма E. coli B, более сильный цветной сигнал от Mer-Blue наблюдался в штаммах K-12, в частности DH5α и химически компетентных клетках E. coli15.
Мы заметили, что для дости.......
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Благодарности
Данное исследование представлено благодаря поддержке Programa Nacional de Investigación Científica y Estudios Avanzados PROCIENCIA в рамках программы EF-041-2024-01 "Proyectos de Investigación aplicada", грантовый контракт PE501086520-2024-PROCIENCIA. Разработка ртутных биосенсоров финансировалась VLIR-UOS через код гранта Южной инициативы PE2020SIN292B122. M.D. благодарит VLIRUOS, DGD и Совет фламандских университетов прикладных наук и искусств за грант XREI в рамках проекта Global Minds BE2017GMHVLHC106.
....Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Материалы
| Имя | Компания | Каталожный номер | Комментарии |
|---|---|---|---|
| Мультиплексная древесина толщиной 3 мм | Многие распределители | ||
| USB-кабель 5 В | Многие распределители | ||
| 96-луночный Прозрачный Плоский Дно Полистирол Обработанные TC Микропластины | Corning | 3599 | |
| Порошок агара | HiMedia | GRM026 | |
| Ампициллин | Голд Биотехнология, Инк. | A-301-100 | |
| CaCl2 | Millipore | 208290 | |
| Casamino Acids | Calbiochem | 2040OP | |
| D-(+)-глюкоза | Central Drug House (P) Ltd. | 506250 | |
| ESP32-CAM-MB 2640 Bluetooth WiFi Модуль камеры USB к последовательному порту Плата разработки Автоматическая загрузка (тип C) | Многие дистрибьюторы | ||
| Стеклянные трубки для культуры | Corning | 9825 | |
| HgBr2, Бромид ртути(II) | Merck | 200085 | |
| HgCl2, Хлорид ртути(II) | Merck | 21465 | |
| Бульон Лурия (Миллер) | Sigma-Aldrich | L3522 | |
| M9 минимум солей | Sigma-Aldrich | M6030 | |
| MgSO4 | HiMedia | GRM684 | |
| NeoPixel Stick - 8 x 5050 RGB LED со встроенными драйверами | Adafruit | 1426 | |
| Плазмид: pUC-Mer-Blue | Наша | группа-Полная | последовательность доступна в https://www.mdpi.com/article/10.3390/bios14050246/s1 |
| плазмиде: pUC-Mer-RFP | Наша | группа-Полная | последовательность доступна в https://www.mdpi.com/article/10.3390/bios14050246/s1 |
| Шприцевые фильтры, гидрофильные, размер пор 0,22 мкм | Миллипоры | SLGV004SL | Для стерилизации образцов окружающей среды. |
Ссылки
- Cooke, C. A., Balcom, P. H., Biester, H., Wolfe, A. P. Over three millennia of mercury pollution in the Peruvian Andes. Proc Natl Acad Sci U S A. 106 (22), 8830-8834 (2009).
- Gautam, R. K., Sharma, S. K., Mahiya, S., Chattopadhyaya, M. C. Contamination of heavy metals in aquatic media: transport, toxicity and technologies for remediation.
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Перепечатки и разрешения
Теги
