Биотест Microtox - Википедия - Microtox bioassay

Microtox FX

Микротокс является in vitro система тестирования, которая использует биолюминесцентный бактерии (Allivibrio fischeri, ранее известный как Vibrio fischeri) для обнаружения токсичных веществ в различных субстратах, таких как вода, воздух, почва и отложения.[1] Allivibrio fischeri непатогенные, морские, бактерии которые светятся как естественная часть их метаболизм.[2] При воздействии токсичного вещества дыхательный процесс бактерий нарушается, снижается светоотдача.[2] Allivibrio fischeri продемонстрировали высокую чувствительность к широкому спектру токсичных веществ. Ответ на токсичность наблюдается в виде изменения люминесценции, которая является побочным продуктом клеточное дыхание.[2] Это изменение можно использовать для расчета процентного ингибирования Allivibrio fischeri что напрямую связано с токсичностью.[2]

Фон

Microtox был разработан Azur Environmental (ранее Microbics Corporation) в 1979 году в качестве экономичной альтернативы 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 проверки токсичности воды, а также других субстратов, таких как почвы и отложения.[3][5][6]

В последние годы технология и название Microtox перешли в разные владения. 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 биолюминесцентный бактерии (Allivibrio fischeri) для определения токсичности конкретного вещества и / или субстрата.[3][5] Во время клеточного метаболизма эти бактерии естественным образом излучают свет как часть клеточное дыхание, который можно измерить как люминесценцию.[3] При воздействии токсичных веществ может наблюдаться уменьшение люминесценции, и процентное изменение люминесценции может быть напрямую связано с токсичностью.[4] Allivibrio fischeri были специально выбраны, так как эти бактерии могут быть сохранены сублимационной сушки для увеличения срока хранения и использования.[3] Как твердая фаза (почвы и отложения), так и водная Острая токсичность тестирование (описанное ниже) может проводиться с использованием этой технологии.[6]

Материалы

Анализаторы

В Microtox Модель 500 это лабораторный фотометр это меры Острая токсичность. Этот анализатор представляет собой терморегулируемый, самокалибрующийся биосенсор измерительная система, использующая биолюминесценцию Allivibrio fischeri для определения токсичности загрязненной воды или отстойников из 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 загрязнителей одновременно, независимо от того, известен ли источник загрязнения или нет. Это устройство способно работать непрерывно до 4 недель, простое в эксплуатации и обслуживании.[9]

В DeltaTox II портативный инструмент, который можно использовать для проведения Острая токсичность и аденозинтрифосфат (АТФ) тестирование. 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 быстрый анализатор тестирования может обнаруживать микробный загрязнения, а также более 2700 различных химикатов.[10]

Реагенты и растворы

Microtox Model 500 и Microtox FX

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

Реагент Microtox Acute это лиофилизированный культура Allivibrio fischeri который восстанавливается перед тестированием. Рекомендуется использовать реагент в течение трех часов после восстановления. Чувствительность реагент могут измениться по истечении рекомендованного периода времени.[11]

Раствор для регулирования осмотического давления Microtox (MOAS) это нетоксичный раствор, который состоит из 22% Хлорид натрия (NaCl ) и сверхчистой воды. Этот раствор добавляется к образцу для регулировки 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 реагент, а также обеспечивает осмотическую защиту, необходимую для Allivibrio fischeri.[11][12]

Методы

Подготовка образцов

Microtox можно наносить на различные матрицы, включая питьевая вода, ливневый сток, сточные воды, промышленные сбросы, почвы и отложения.[5] Большинство образцов не требуют специальной подготовки перед анализом, кроме корректировки солености до 2%.[3] Однако образцы, обладающие определенными характеристиками, например высокими мутность уровней, может потребоваться специальная подготовка.[3] Если образцы требуют соленость регулировка для снижения соленость, это может быть выполнено путем добавления соответствующего количества 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 большее соленость требуется, это может быть достигнуто путем растворения твердого хлорид натрия в образце для достижения финального соленость 2% на защиту Allivibrio fischeri.[3] Сильно мутные образцы, содержащие твердые частицы перед проведением теста необходимо будет произвести расчет.[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 быть необходимо центрифуга образцы, чтобы получить приемлемую прозрачность для испытания.[3] Если образцы содержат хлор, это может изменить токсичность Allivibrio fischeri а также дают вводящие в заблуждение результаты. Образцы можно дехлорировать с помощью тиосульфат натрия и деионизированная вода раствор, не влияющий на результаты тестирования.[3] В идеале pH образцов не следует модифицировать, так как предпочтительно тестировать каждый образец на исходном pH уровень. Однако, если необходимо отрегулировать pH это следует сделать, добавив либо едкий натр решение или соляная кислота к образцу.[3]

В отличие от проб воды, пробы почвы и донных отложений неоднородны.[13] В результате из таких матриц трудно получить репрезентативные образцы. 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] Микротокс-тесты 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 отмножение. Отстойники осадка можно получить путем экстракции либо дистиллированной водой, либо соленой водой, либо органическим растворителем, таким как метиленхлорид, или же гексан.[12] Для проведения теста на отмножение образец почвы смешивают с экстрагентом в течение определенного периода времени, затем дают отстояться и из экстракта отбирают образец. Если в собранной пробе есть твердые частицы, может потребоваться центрифуга образец для оптимальной ясности. Кроме того, поровая вода отложений может быть собрана центрифугированием и проверена без экстракции.[12]

Процедуры

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 воссоздания Allivibrio fischeri реагент в растворе восстановления. Внесены исправления для соленость и твердые частицы, затем бактерии подвергаются воздействию раствора образца в зависимости от методов конкретного теста. Световой поток бактерий измеряется с помощью фотометр через пять и 15 минут после контакта бактерий с образцами.[12] Измеряемый свет напрямую коррелирует с токсичностью образца, давая данные, которые позволяют рассчитать EC50 или IC50s, или другие значения ECxx и ICxx.[14]

Базовый тест на острую токсичность это процедура, которая измеряет относительную 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% тест на острую токсичность это процедура, которая тестирует образец при 100% концентрации образца и, как результат, включает добавление реагент раствор непосредственно к образцу.[15] Этот тест используется для образцов, которые, как ожидается, будут иметь низкий уровень токсичности, и обычно используется в качестве инструмента экологической проверки. По сравнению с базовым тестом он более чувствителен к технике оператора и в результате может быть менее точным.[12]

Твердофазный тест на острую токсичность представляет собой процедуру, 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 либо с равным, либо с увеличением биодоступность 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 мутность.[16] Исправления могут быть внесены путем тестирования образца с аналогичным 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 отмученными веществами.[12]

Сравнение острой токсичности и тесты на ингибирование являются лучшими процедурами для тестирования образцов с низким уровнем токсичности, когда ECxx не может быть определен с помощью базового теста.[17] Эти протоколы рекомендуются для тестирования станция очистки сточных вод сточные воды ливневый сток, питьевая вода, поровая вода и элюат.[17] В этих тестах используется несколько копий образца с одной концентрацией. Подобно базовому тесту, протокол сравнительного теста использует нулевые показания света, используемые для корректировки показаний синхронизированного уровня освещенности. Процедура испытания на ингибирование 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

Программное обеспечение Microtox Omni было разработано Azur Environmental 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 входит 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. А база данных включен в это программное обеспечение, которое предоставляет пользователям доступ к данным от ряда других пользователей и тестовых сайтов, позволяя сравнивать данные и изменения тенденций во времени. Microtox Omni можно использовать с любым количеством базы данных.[18]

Заявление

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, в то время 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 NPDES разрешения, а также Суперфонд уровни очистки.[12]

Промышленное: 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 система раннего оповещения (EWS) и помогают в обнаружении присутствия токсичных материалов, а также прогнозируют результаты других биотестов и тестов.[19]

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

Экологическая значимость

Многочисленные исследования и опубликованные данные, сравнивающие результаты Microtox со значениями токсичности для рыб, ракообразных и водорослей, обнаружили положительную корреляцию.[20]Однако другие отмечали, что влияние светимости на выживание организмов неизвестно. Также высказывались опасения относительно использования экстрактов осадка, а не самого осадка. 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]

Рекомендации

  1. ^ «Заявление о совместной проверке ETV» Программа проверки экологических технологий EPA. EPA. Проверено 22 мая 2014.
  2. ^ а б c d «Microtox 500: лучшие в отрасли испытания на токсичность», N.D. Проверено 28 мая 2014 г.
  3. ^ а б c d е ж грамм час я j k л м п о п «Руководство Microtox SOLO» N.D. Дата обращения 23 мая 2014 г.
  4. ^ а б 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. ^ а б c «Микротокс для тестирования отложений». SDIX. 2010. Проверено 23 мая 2014 г. В архиве 2 июня 2014 г. Wayback Machine
  6. ^ а б SDIX «Как использовать тест на острую токсичность Microtox для проведения внутренней оценки снижения токсичности (TRE)». 2006 г., дата обращения 23 мая 2014 г. «Архивная копия» (PDF). Архивировано из оригинал (PDF) на 2014-06-02. Получено 2014-06-01.CS1 maint: заархивированная копия как заголовок (связь)
  7. ^ «СОВРЕМЕННАЯ ВОДА ПРИОБРЕТАЕТ БИЗНЕС ПО КАЧЕСТВУ ВОДЫ SDIX, ВКЛЮЧАЯ МИКРОТОКС». Современная вода. 2011. Дата обращения 23 мая 2014. [2]
  8. ^ а б «Информационный бюллетень Modern Water Microtox M500», Современная вода. N.D. Проверено 28 мая 2014 г.
  9. ^ «Информационный бюллетень Modern Water Microtox CTM», Современная вода. N.D. Проверено 28 мая 2014 г.
  10. ^ «Информационный бюллетень Modern Water DeltaTox II», Современная вода. N.D. Проверено 28 мая 2014 г.
  11. ^ а б c d е «Обзор острой токсичности современных водных микротоксиков», Современная вода. N.D. Проверено 28 мая 2014 г.
  12. ^ а б c d е ж грамм час я j k «Обзор и оценка теста на микротокс для пресноводных отложений» Департамент экологии штата Вашингтон. Ноябрь 1992. Проверено 28 мая 2014 года.
  13. ^ а б «Твердофазный тест (SPT)» В архиве 2014-06-02 в Wayback Machine Azur Environmental. 1998. Проверено 28 мая 2014 г.
  14. ^ а б Основные процедуры испытаний на острую токсичность Microtox Azur Environmental. 1995. Проверено 28 мая 2014 г.
  15. ^ 100% тест на острую токсичность Microtox. Azur Environmental. 1995. Проверено 28 мая 2014 г.
  16. ^ а б c Твердофазный тест на острую токсичность Microtox. Azur Environmental. 1995. Проверено 28 мая 2014 г.
  17. ^ а б c Сравнение острой токсичности микротокс и тест ингибирования. Azur Environmental. 1995. Проверено 28 мая 2014 г.
  18. ^ а б c d «Программное обеспечение Azur Environmental MicrotoxOmni для Windows 95/98 / NT» Azur Environmental. 1999. Проверено 28 мая 2014 года.
  19. ^ Куреши А.А., Булич А.А., Изенберг ДЛ. 1998. «Системы тестирования токсичности микротоксиков - их положение сегодня». Микромасштабные испытания в водной токсикологии: достижения, методы и практика. Глава 13: 185-195. Проверено 28 мая 2014. [3]
  20. ^ «Тестирование микротоксичности» В архиве 2006-08-19 на Wayback Machine Leeder Consulting. N.D. Проверено 28 мая 2014 г.