Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Microtox FX

Microtox - это система тестирования in vitro, в которой используются биолюминесцентные бактерии ( Allivibrio fischeri , ранее известные как Vibrio fischeri ) для обнаружения токсичных веществ в различных субстратах, таких как вода, воздух, почва и отложения . [1] Allivibrio fischeri - это непатогенные морские бактерии, которые светятся как естественная часть своего метаболизма . [2] При воздействии токсичного вещества дыхательный процесс бактерий нарушается, что снижает светоотдачу. [2] Allivibrio fischeriпродемонстрировали высокую чувствительность к широкому спектру токсичных веществ. Ответ на токсичность наблюдается как изменение люминесценции, которая является побочным продуктом клеточного дыхания . [2] Это изменение можно использовать для расчета процентного ингибирования Allivibrio fischeri, которое напрямую коррелирует с токсичностью. [2]

Фон [ править ]

Microtox был разработан Azur Environmental (ранее Microbics Corporation) в 1979 году как экономичная альтернатива тестам на токсичность, доступным в то время. [3] [4] До Microtox большинство тестов на токсичность, доступных для воды, были специально ориентированы на рыб и дафний. [3] [4] С момента своего создания Microtox стал стандартным методом для тестирования токсичности воды, а также других субстратов, таких как почвы и отложения. [3] [5] [6]

В последние годы технология и название Microtox перешли в разное владение. В 2011 году Microtox и связанные с ним технологии были приобретены Modern Water у компании Strategic Diagnostics Incorporated (SDIX) примерно за 4,5 миллиона долларов. [7] До SDIX Microtox принадлежала ее первоначальному разработчику Azur Environmental. [3]

Microtox использует биолюминесцентные бактерии ( Allivibrio fischeri ) для определения токсичности конкретного вещества и / или субстрата. [3] [5] Во время клеточного метаболизма эти бактерии естественным образом излучают свет в рамках клеточного дыхания , что можно измерить по люминесценции. [3] При воздействии токсичных веществ может наблюдаться уменьшение люминесценции, и процентное изменение люминесценции может быть напрямую связано с токсичностью. [4] Allivibrio fischeri были выбраны специально, так как эти бактерии можно было сохранить с помощью сублимационной сушки, чтобы увеличить срок хранения и возможности использования. [3]С помощью этой технологии можно проводить испытания на твердую фазу (почвы и отложения) и водные испытания на острую токсичность (описанные ниже). [6]

Материалы [ править ]

Анализаторы [ править ]

Microtox Модель 500 является лабораторией на основе фотометр , что меры острой токсичности . Этот анализатор представляет собой самокалибрующуюся биосенсорную измерительную систему с регулируемой температурой, которая использует биолюминесценцию Allivibrio fischeri для определения токсичности загрязненной воды или отмелей загрязненных почв и отложений. [8]

Монитор непрерывной токсичности Microtox (CTM) - это анализатор Microtox для конкретного места, который непрерывно измеряет токсичность источника воды и мгновенно предоставляет результаты. Этот полностью автоматический анализатор имеет широкий диапазон обнаружения, который может идентифицировать несколько тысяч загрязняющих веществ одновременно, независимо от того, известен ли источник загрязнения или нет. Это устройство способно работать непрерывно до 4 недель, простое в эксплуатации и обслуживании. [9]

DeltaTox II представляет собой портативный прибор , который может быть использован для проведения острой токсичности и аденозинтрифосфат (АТФ) тестирования. Это устройство, также известное как портативная версия Microtox Model 500, обеспечивает простое тестирование, использует образцы небольшого размера и представляет собой экономичный подход к анализу образцов воды. Этот чувствительный и экспресс-анализатор способен обнаруживать микробное загрязнение, а также более 2700 различных химикатов. [10]

Реагенты и растворы [ править ]

Microtox Model 500 и Microtox FX [ править ]

Срок годности острого реагента составляет два года, а для растворов - три года при правильном хранении. [11]

Microtox Acute Reagent - это лиофилизированная культура Allivibrio fischeri, которую восстанавливают перед тестированием. Рекомендуется использовать реагент в течение трех часов после восстановления. Чувствительность реагента может измениться по истечении рекомендованного периода времени. [11]

Осмотический регулирующий раствор Microtox (MOAS) - это нетоксичный раствор, состоящий из 22% хлорида натрия ( NaCl ) и сверхчистой воды. Этот раствор добавляют к образцу, чтобы довести осмотическое давление примерно до 2% NaCl . [11]

Раствор для восстановления состоит из специально подготовленной нетоксичной сверхчистой воды. [11]

Разбавитель - это нетоксичный раствор, состоящий из 2% NaCl в сверхчистой воде. Этот раствор используется для разбавления образца и реагента , а также обеспечивает осмотическую защиту, необходимую для Allivibrio fischeri . [11] [12]

Методы [ править ]

Подготовка образцов [ править ]

Microtox может быть применен к множеству матриц , включая питьевую воду , ливневые стоки , сточные вод , промышленные стоки, почвы и отложения. [5] Большинство образцов не требуют специальной подготовки перед тестированием, кроме доведения солености до 2%. [3] Однако образцы с определенными характеристиками, такими как высокий уровень мутности , могут потребовать специальной подготовки. [3] Если образцы требуют корректировки солености для снижения солености, это можно сделать, добавив соответствующее количество регулирующего раствора Microtox Osmotic для разбавления образца. Например, добавление 0,1 мл MOAS к 1 мл образца приведет к разбавлению на 90,9% от исходной концентрации. [3] Если требуется более высокая соленость , это может быть достигнуто путем растворения твердого хлорида натрия в образце для достижения конечной солености 2% для защиты Allivibrio fischeri . [3] Сильно мутные образцы, содержащие твердые частицы, должны будут осесть перед проведением испытания. [3]Твердые частицы в образце могут мешать биолюминесценции, поглощая свет, и давать неверные результаты испытаний. Интерференция люминесценции также может возникать у сильно окрашенных образцов (особенно красных, коричневых или черных). [3] Может потребоваться центрифугирование образцов для получения приемлемой прозрачности для анализа. [3] Если образцы содержат хлор , это может изменить токсичность для Allivibrio fischeri, а также дать неверные результаты. Образцы можно дехлорировать с помощью раствора тиосульфата натрия и деионизированной воды, что не влияет на результаты испытаний. [3] В идеале pHобразцов не следует изменять, так как предпочтительно тестировать каждый образец при исходном уровне pH . Однако, если необходимо отрегулировать pH, это следует сделать, добавив к образцу раствор гидроксида натрия или соляную кислоту . [3]

В отличие от проб воды, пробы почвы и донных отложений неоднородны. [13] В результате трудно получить репрезентативные образцы из таких матриц. Токсичные вещества могут связываться с твердыми частицами, и степень связывания токсичных материалов зависит от состава частиц. Например, более мелкие частицы, такие как глина, имеют тенденцию плотно связываться с химическими веществами, действуя как ионообменные смолы . [12] [13] Тесты на микротокс для донных отложений и почвы различаются по способу подготовки матрицы к контакту с Allivibrio fischeri.. Чтобы получить репрезентативный образец почвы или донных отложений, необходимо провести тест на отмучивание. Элютриаты осадка можно получить путем экстракции либо дистиллированной водой, либо соленой водой, либо органическим растворителем, таким как хлористый метилен или гексан . [12] Для проведения теста на отмножение образец почвы смешивают с экстрагентом в течение определенного периода времени, затем дают отстояться и отбирают образец экстракта. Если в собранном образце присутствуют твердые частицы, может потребоваться центрифугирование образца для достижения оптимальной прозрачности. Кроме того, поровая вода отложений может быть собрана центрифугированием и проверена без экстракции. [12]

Процедуры [ править ]

Существует пять основных тестов на микротоксичность, включая базовый тест, 100% тест, твердофазный тест, сравнительный тест и тест ингибирования. Из этих пяти тестов три используются для тестирования отложений и почвы, включая базовый тест, 100% тест и твердофазный тест. [12] Все эти версии следуют одному и тому же общему методу восстановления реагента Allivibrio fischeri в растворе для восстановления. Внесены поправки на соленость и твердые частицы, затем бактерии подвергаются воздействию раствора пробы в зависимости от методов конкретного теста. Световой поток бактерий измеряется с помощью фотометра через пять и 15 минут после воздействия бактерий на образцы. [12]Измеренный свет напрямую коррелирует с токсичностью образца, давая данные, которые позволяют рассчитать EC50 или IC50 или другие значения ECxx и ICxx. [14]

Базовый тест на острую токсичность - это процедура, при которой измеряется относительная острая токсичность образца. Этот тест является лучшим протоколом для тестирования образцов с неизвестной токсичностью, высоким уровнем токсичности или в тех случаях, когда требуется, чтобы результаты теста обеспечивали высочайшую достоверность и точность. Этот тест состоит из двух контролей и восьми разведений образцов в двух экземплярах. [14]

100% -ный тест на острую токсичность - это процедура, при которой тестируется образец при 100% -ной концентрации, и, как результат, он включает добавление раствора реагента непосредственно в образец. [15] Этот тест используется для образцов, которые, как ожидается, будут иметь низкий уровень токсичности, и обычно используется в качестве инструмента экологического скрининга. По сравнению с базовым тестом он более чувствителен к технике оператора и, как следствие, может быть менее точным. [12]

Твердофазный тест на острую токсичность - это процедура, которая позволяет тестируемому организму вступать в прямой контакт с твердым образцом в виде частиц в водной суспензии. Обычно этот тест дает результаты, указывающие на равную или более высокую токсичность по сравнению с тестами на элюат или поровую воду того же образца. [16] Это связано с равной или повышенной биодоступностью в результате прямого контакта. Этот тест подвержен влиянию нескольких источников люминесценции, включая потерю бактерий из-за эффектов, отличных от токсичности, таких как фильтрация образца; поглощение света за счет цвета; и рассеяние света из-за помутнения . [16]Исправления могут быть внесены путем тестирования образца с таким же составом частиц, который заведомо не токсичен. Этот тест состоит из двух контролей и 13 разведений образцов в двух экземплярах. [16] Твердофазный тест выявляет бактерии таким образом, что это не всегда возможно с пористой водой и отмучивающими веществами. [12]

Сравнение острой токсичности и тесты на ингибирование - лучшие процедуры для тестирования образцов с низким уровнем токсичности, когда ECxx не может быть определен с помощью базового теста. [17] Эти протоколы рекомендуются для тестирования сточных вод очистных сооружений , ливневых стоков , питьевой воды , поровых вод и элюатов. [17]В этих тестах используется несколько копий образца с одной концентрацией. Подобно базовому тесту, протокол сравнительного теста использует нулевые показания света, используемые для корректировки синхронизированных показаний уровня освещенности. Процедура испытания на подавление не использует показания света с нулевым временем и, следовательно, не может использовать поправочный коэффициент для показаний синхронизированного уровня освещенности. Оба этих теста состоят из пяти контролей и пяти повторностей образца с одной концентрацией. [17]

Программное обеспечение Microtox Omni [ править ]

Программное обеспечение Microtox Omni было разработано Azur Environment и позволяет пользователям анализатора Microtox Model 500 выполнять тесты, визуализировать данные, вычислять статистику и создавать отчеты. [18] Эта программа содержит набор шаблонов для всех обычно используемых тестов на токсичность и позволяет вам изменять или добавлять к предоставленным шаблонам. Модификация этих шаблонов позволяет создавать новые тестовые форматы, изначально не включенные в программное обеспечение. [18]Шаблоны тестов, включенные в это программное обеспечение, определяют все параметры для конкретного метода тестирования. Эта программа рассчитывает наиболее эффективный способ настройки желаемого теста на анализаторе модели 500. В Microsoft Omni также включен репетитор по тестированию, который дает перечисленные инструкции по настройке и запуску интересующего теста. [18] Это программное обеспечение позволяет пользователям загружать файлы из предыдущих версий программного обеспечения Microtox DOS, а также дает пользователям возможность сохранять новые данные в этом исходном формате. В это программное обеспечение включена база данных, которая предоставляет пользователям доступ к данным от ряда других пользователей и тестовых сайтов, что позволяет сравнивать данные и изменять тенденции во времени. Microtox Omni можно использовать с любым количеством баз данных .[18]

Заявление [ править ]

Microtox имеет множество применений в окружающей среде и в промышленности. Обычно используются для тестирования токсичности морской и пресной воды, а также отложений на пестициды и другие неорганические и органические химические вещества.

Питьевая вода: Microtox используется для проверки источников питьевой воды во многих областях, где возможно случайное или преднамеренное загрязнение. На наличие токсичных примесей в питьевой воде указывает изменение цвета или интенсивности света или изменение скорости использования кислорода. [8]

Озера и реки: Microtox используется для проверки токсичности озерных и речных отложений, загрязненных металлами или неспецифическими загрязнителями. Твердофазный тест используется для отложений, тогда как основной или 100% тест используется для поровой воды. [12]

Тестирование отложений: Microtox используется для тестирования и оценки токсичности различных морских и пресноводных отложений, загрязненных металлами и органическими веществами. Водные экстракты загрязненных почв, буровых растворов и шламов. Данные о микротоксах могут использоваться для установления пороговых значений кажущихся воздействий (AET), стандартов качества отложений и использоваться для разрешений NPDES , а также уровней очистки Суперфонда . [12]

Промышленный: этот биоанализ используется для оценки токсичности сложных промышленных источников сточных вод. Это экономичный способ мониторинга и тестирования большого количества образцов. Microtox также может применяться в качестве системы раннего предупреждения (EWS) и помогает обнаруживать присутствие токсичных материалов, а также прогнозировать результаты других биотестов и тестов. [19]

Microtox также применялся при тестировании на животных в качестве альтернативы in vitro .

Экологическая значимость [ править ]

Многочисленные исследования и опубликованные данные, сравнивающие результаты Microtox со значениями токсичности для рыб, ракообразных и водорослей, обнаружили положительную корреляцию. [20] Однако другие указали, что влияние светимости на выживание организмов неизвестно. Также высказывались опасения по поводу использования экстрактов осадка, а не самого осадка. Вполне возможно, что будут проверяться только водорастворимые загрязнители, и поэтому они не могут быть репрезентативными для всего диапазона загрязнителей, присутствующих в отложениях. Экстракты также могут удалять биодоступные загрязнители. Это может привести к завышенной или заниженной оценке загрязнителей и их биологических эффектов. [12]

Ссылки [ править ]

  1. ^ «Заявление о совместной проверке ETV» Программа проверки экологических технологий EPA. EPA. Проверено 22 мая 2014.
  2. ^ a b c d «Microtox 500: ведущие в отрасли испытания на токсичность» , ND Проверено 28 мая 2014 г.
  3. ^ a b c d e f g h i j k l m n o p «Руководство Microtox SOLO» ND Дата обращения 23 мая 2014 г.
  4. ^ a b c Маркировка LL, Кимерле Р.А. (1979). «Использование люминесцентных Bateria для определения токсичности в водной среде». Американское общество испытаний и материалов: ASTM STP 667: 98-106 [1]
  5. ^ a b c «Микротокс для анализа отложений». SDIX. 2010. Проверено 23 мая 2014 г. Архивировано 2 июня 2014 г. на Wayback Machine.
  6. ^ a b «Как использовать тест на острую токсичность Microtox для проведения внутренней оценки снижения токсичности (TRE)» SDIX. 2006 г. Дата обращения 23 мая 2014 г. «Архивная копия» (PDF) . Архивировано из оригинального (PDF) 02.06.2014 . Проверено 1 июня 2014 . CS1 maint: не рекомендуется параметр ( ссылка ) CS1 maint: заархивированная копия как заголовок ( ссылка )
  7. ^ «СОВРЕМЕННАЯ ВОДА ПРИОБРЕТАЕТ БИЗНЕС ПО КАЧЕСТВУ ВОДЫ SDIX, ВКЛЮЧАЯ МИКРОТОКС» Современная вода. 2011. Проверено 23 мая 2014. [2]
  8. ^ a b «Информационный бюллетень Modern Water Microtox M500» , Modern Water. ND Проверено 28 мая 2014 г.
  9. ^ «Modern Water Microtox CTM Factsheet» , «Современная вода». ND Проверено 28 мая 2014 г.
  10. ^ «Современные данные о DeltaTox II для воды» , «Современная вода». ND Проверено 28 мая 2014 г.
  11. ^ a b c d e «Обзор острой токсичности современных водных микротоксиков» , Modern Water. ND Проверено 28 мая 2014 г.
  12. ^ a b c d e f g h i j k «Обзор и оценка теста на микротокс для пресноводных отложений» Департамент экологии штата Вашингтон. Ноябрь 1992. Проверено 28 мая 2014 года.
  13. ^ a b «Solid-Phase Test (SPT)». Архивировано 2 июня 2014 г. на Wayback Machine Azur Environmental. 1998. Проверено 28 мая 2014 г.
  14. ^ a b Основные процедуры испытаний на острую токсичность Microtox Azur Environmental. 1995. Проверено 28 мая 2014 г.
  15. ^ Тест на острую токсичность Microtox 100%. Azur Environmental. 1995. Проверено 28 мая 2014 г.
  16. ^ a b c Твердофазный тест на острую токсичность Microtox. Azur Environmental. 1995. Проверено 28 мая 2014 г.
  17. ^ a b c Сравнение острой токсичности микротокс и тест на ингибирование. Azur Environmental. 1995. Проверено 28 мая 2014 г.
  18. ^ a b c d «Программное обеспечение Azur Environmental MicrotoxOmni для Windows 95/98 / NT» Azur Environment. 1999. Проверено 28 мая 2014 года.
  19. ^ Куреши А.А., Булич А.А., Изенберг ДЛ. 1998. «Системы тестирования токсичности микротокс - там, где они стоят сегодня». Микромасштабные испытания в водной токсикологии: достижения, методы и практика. Глава 13: 185-195. Проверено 28 мая 2014 г. [3]
  20. ^ «Токсичность Тестирование Microtox» архивации 2006-08-19 в Вайбак Machine Leeder Consulting. ND Проверено 28 мая 2014.