וויגט מלאני היא אסירת תודה על מלגה מן Promotionskolleg של מדעי Niederrhein האוניברסיטה של חלה. המחברים תודה שלהם במוסד לחולי הלאה מהקצבות.

1. הכנה לדוגמה: מיצוי מעבדתי
<ol><li>לאסוף כ 1 ליטר מים עבור הכנת הדגימות.</li>
	<li>לסנן את הדגימה מעל מסנן הפס הכחול עם גודל הנקבוביות של 2 מיקרומטר, כדי להסיר חלקיקי גס.</li>
	<li>Equilibrate את מיכל הדיו SPE באמצעות 3 מ"ל של מתנול, 3 מ ל מים הנדסה גנטית.</li>
	<li>להחיל את פילטרט של (1 ליטר) לתוך הדיו SPE ולהגביר את מהירות הזרימה באמצעות שואב אבק מתון, למשל., משאבה הסרעפת. הערה: מספר המחסניות SPE ניתן להפעיל במקביל.</li>
	<li>לשטוף את הדגימה עם 3 מ ל מים הנדסה גנטית.</li>
	<li>Elute את analytes מן מחסנית sorbate עם 3 מ"ל של מתנול.</li>
	<li>לרכז את eluate 3 מ ל יבש באמצעות המאדה.</li>
	<li>להמיס את השאריות של 1 מ"ל של מים הנדסה גנטית.</li>
	<li>לסנן את הפתרון דרך מסנן מזרק ואחסן אותם בבקבוקון לניתוח שאינן ממוקדות על ידי HPLC-ESI-Q-תוף-MS.</li>
</ol>2. HPLC-ESI-Q-תוף-MS שיטת שאינו ממוקד וניתוח ממוקד, MS/MS
<ol><li>להעביר את המבחנה תעשיה HPLC-ESI-Q-תוף-MS.</li>
	<li>להגדיר כל הפרמטרים הרלוונטיים (טבלה 1) עבור HPLC-ESI-Q-תוף-MS. הערה: אם נעשה שימוש של אנרגיית התנגשות סופית, כלומר., בשל התנגשות אנרגיה (CE) 0, יונים לפיצול. מצב זה מתאים לשיטת MS/MS יישוב.</li>
	<li>להתחיל את המדידה.</li>
	<li>לנתח את chromatograms שנוצר ואת המוני ספקטרה.</li>
</ol>3. UV הקרנה ניסויים
<ol><li>להמיס המתחם לאנטיביוטיקה, למשל, אריתרומיצין (750 מ"ג/ליטר), במים הנדסה גנטית-ריכוז סופי של 20 מ ג/ליטר.</li>
	<li>למלא את photoreactor 1 ליטר, עטוף בנייר אלומיניום, עם 750 מ של הפתרון.</li>
	<li>מציגים את המנורה מתן 15 W בכוח לתוך הכור.</li>
	<li>להחיל את פלב-500 סל ד.</li>
	<li>התאם את ערך ה-pH הערך הרצוי 3-4, 6-7 או 8-9 על ידי תוספת dropwise של HCl (0.1 M) או NH3 (0.1 M) במידת הצורך. ה-pH 6-7 משמש כדוגמה.</li>
	<li>לקחת 2 מ"ל של הפתרון התגובה כדוגמה בזמן 0 באמצעות מזרק והעבר אותו לתוך בקבוקון זכוכית 2 מ"ל.</li>
	<li>להדליק את מנורת UV, לשמור על מעקב אחר של הזמן elapsing. הערה: מועדי הקרנה 10 דקות הם לעתים קרובות מספיק. אם השלמות של photoreaction רצוי, סדרה בניסוי השני ייתכן שתצטרך להקליטו באמצעות התוצאות של הסדרה הראשונה. התראה: הקרנת UV עלול להוביל לעיוורון.</li>
	<li>לצייר מדגם 2 mL מהפתרון כל 30 s במהלך הראשון 5 דקות. . אז, קח דגימה כל 60 s עד סוף הניסוי. להעביר את הדגימות לתוך מבחנות 2 מ"ל.</li>
	<li>לאחסן את הבקבוקונים עד HPLC-ESI-Q-תוף-MS ניתוח ב-4 ° c</li>
	<li>לנתח את הדגימות 16 באמצעות HPLC-ESI-Q-תוף-MS בשיטות המתוארות בשלב 2.</li>
</ol>4. קינטיקה ניתוח
<ol><li>להכין תוכנה מתאימה כגון-פריסטלטיות בארגז הכלים של MATLAB R2016b.</li>
	<li>מתאים לאזור בנפח גדול לעומת נתוני זמן צילום-induced השפלה של אנטיביוטיקה האב מורכבים על פי קינטיקה מסדר ראשון, לראות את הציוד 242,43 <img alt="Equation 1" src="/files/ftp_upload/57434/57434eq1.jpg">(2) הריכוז <img alt="Equation 2" src="/files/ftp_upload/57434/57434eq2.jpg"> מתייחס הריכוז ההתחלתי של educt A, cA לריכוז בפועל מעל ה-זמן התגובה t עם קצב קבוע k1 מהצעד הראשון התגובה א' לנקודה ב'.</li>
	<li>שתתאים לשטח המסה לעומת הזמן עקומות של degradates באמצעות הציוד 3 ו-4, כפי שהם יכולים להיות מתואר intermediates רצופים או עוקבות המשך לתגובה, כלומר., מוצר ב' או ג' על פי התגובה דגם ד → C →B ← <img alt="Equation 3" src="/files/ftp_upload/57434/57434eq3.jpg">(3) <img alt="Equation 4" src="/files/ftp_upload/57434/57434eq4v5.jpg">(4) ריכוז cB ו- cC להפנות intermediates B ו- C; ו- k2,k3 כדי הקבועים שיעור המקביל B ל- C, C עד ד'.</li>
	<li>השתמש הציוד 5 כדי להתאים לנתונים, אם הזמן הקרנה לא הספיק להתבונן ההשפלה של צילום-מוצר. זה degradate יכולים להיות מטופלים כמו המוצר הסופי D עם ריכוז CD להשגת קצב קבועים. <img alt="Equation 6" src="/files/ftp_upload/57434/57434eq6.jpg">(5)<ol>
<li>חשב את ריכוז B באמצעות הציוד 6 במקום הציוד 3, אם התגובה מסתיימת ב- B. אם C הוא המוצר הסופי, לחשב את הריכוז של C לפי הציוד 7 במקום הציוד 4. <img alt="Equation 7" src="/files/ftp_upload/57434/57434eq7.jpg">(6) <img alt="Equation 8" src="/files/ftp_upload/57434/57434eq8.jpg">(7)</li>
	</ol>
</li>
	<li>השתמש הציוד 8 הקביעה של מחצית החיים t1/2. <img alt="Equation 10" src="/files/ftp_upload/57434/57434eq10.jpg">(8)</li>
</ol>

המחברים מצהירים אין אינטרסים כלכליים מתחרים.

הדוגמה של ניתוח שאינו ממוקד שהוצגו בדוח הפגינו את הזיהוי של תרופות במים עיליים באמצעות HPLC-ESI-Q-תוף-MS, MS/MS והשוואה עם הפניה סטנדרטים כמו ההוכחה הסופית. הכוח של ניתוח שאינו ממוקד באמצעות תוף-MS מבוסס על זיהוי כל יונים נוכח בכל זמן נתון השמירה, רמת דיוק מסה גבוהה מה שמוביל התחזית של הנוסחה המולקולרית במצב tentative. כחלופה בספקטרומטר תוף, היישום של מלכודת יונים מסלולית תואר לניתוח מזהם ב מים44. התחזית נוסחה מולקולרית שימש כנקודת ההתחלה כדי לבחור במהירות את הפניה לתקנים. היישום של השיטה MS יישוב של Q-תוף-MS הכלי מותר הגילוי של תרכובות מסוימות, מאז רק שנבחרו מראש יונים להעביר את המסנן פאול. באופן כללי ניתוח ממוקד מתבצעת באמצעות ספקטרומטר מסה פאול טריפל גם בתוך המים ניתוח45. כדי לפצות על הסטייה מן המסה תיאורטי עקב פגמים פלייבק, השוואה כרומטוגרפי עם הפניה רגיל יכול להתבצע. השיטה MS/MS ממוקד עשוי להיבחר גם לניתוח זיהוי. . הנה, יונים נבחרו, מקוטעת וזוהה קטעים שלהם. מאז MS/MS הוא פחות רגיש יותר MS, הריכוז של התרופות בדגימות מים ובדוקים הייתה נמוכה מדי להניב שברים משמעותיים. עם זאת, אם קטעים מזוהים, ניתן לזהות תרכובות עם ביטחון עצמי גבוה יותר. ניתן יהיה להתגבר על הרגישות לא מספיקות על ידי ריכוז נפח גדול יותר של דגימת מים הראשונית. בנוסף, המדידה צריכה להתבצע בהקדם האפשרי לאחר דגימה בגלל פוטנציאל כילוי46,47,48,49. אחרת, דוגמאות צריך להיות מאוחסן ב-20 ° C כדי לא לכלול מתחם השפלה או תגובה.
לעיתים מופיעים אותם ערכים מ/z במועדים שמירה שונה. זה עשוי להיות בשל כך isomers דורשים שונים בשיטות אנליטיות. זה יכול להתרחש גם כי אין תרכובות עלול להתגלות בכלל, אשר לא בהכרח מוכיח היעדרות שלהם. הם אולי לא טופס יונים או להתרחש מתחת לגבול של זיהוי. סוג מים תרגילים גם השפעה על הנוכחות של תרופות. תרופות נדירות הזן מקור מים ומי תהום לעומת מי קולחין ומי ביוב שפכים טיפול צמחים48,50,51,52,53.
על הניסויים השפלה, המקור הקרנה צריך להתאפיין מראש, מאז שטף הפוטונים או פוטון שיעור הכשרון של המנורה תורם משמעותית ההשפלה, המנגנון של השפלה. כנראה על ניסיונות הראשונית, מנורה VUV/UVC, מנורת כספית בלחץ נמוך הוא מספיק. באופן כללי, התוספת של חמצן, H2O2, מאיצה את השפלה27,36,37,54. כאשר מנורה שונים, למשל., מנורה UVA, משמש, היווצרות של רדיקלים הידרוקסיל צריך להבטיח, למשל., באמצעות התוספת של טיטניום דו-חמצני 23,24,30, 31. עבור תרכובות רבות, כגון אריתרומיצין, או רדיקלים ולא צילום-תגובתיות של התרופות עצמה27הם המינים בתדר השפלה.
עבור קביעת הפרמטרים קינטי, האזור של האותות ב chromatograms מזוהה מסה, המייצגת ריכוז, מותווים לעומת זמן הקרנה. כדי להתאים את הנתונים, מומלץ להשתמש בתוכנה מתאימה. כאן, הכלי עיקול התאמה של MATLAB שימשה, אשר מותר לחשב ובמהירות להתאים לנתונים עם המשוואות הנכונות. קינטי של-intermediates נקבעת לפי משוואות מורכבות יותר. הפרמטרים איכות עבור ההתאמה, כלומר., R2 ו- RMSE, כמו גם ברצון התקבלו.
מחקר זה הוכיח הניתוח של מי הנהר כדי לאתר ולזהות מזהמים התרופות, את photodegradation של אריתרומיצין במים הנדסה גנטית. במים סביבתיים, כגון מים עיליים, במהירויות שונות השפלה וקבועים קצב מתקבלת עקב קליטת חומרים, כגון humins האור. על פי הניסיון של המחברים, השפלה לעיתים קרובות מתרחש יותר לאט, אבל לפעמים ב41,המחירים דומים56.
הבעיה ברחבי העולם של תרופות, במיוחד אנטיביוטיקה, הסביבה התת-מימית, הסיכונים וכתוצאה מכך עדיין ממשיכות לגדול1. בשל מגוון ורב -גוניותה של כימיקלים, מטבוליטים, ו degradates הימנו, ניתוח שאינו ממוקד יהפכו כלי אנליטי החשוב ביותר לגילוי שלהם בתוך הסביבה57. עבור חיסול יעיל, הרומן שלבים לטיפול בשפכים יהיה עליך להיות מעוצב בהתבסס על תהליכי חמצון מתקדם, הקרנת UV אשר עשוי להיות חלק.

תכשירים רפואיים נמצאים באופן קבוע הסביבה הימית1,2,3,4,5. מקור חשוב הם מי קולחין שפכים טיפול צמחים (WWTP)6,7,8,9. המופע של תרופות ב לאורך כל מחזור המים נחקר exemplarily אגן נהר Turia10. בין היתר, אנטיביוטיקה מייצגים שיעור מסוכנים מסוים של תרופות, מאז הם לעיתים קרובות לעבור את השלב הביולוגי של WWTPs מזויפת, עלולה לגרום resistances חיידקי סביבה11,12,13 . Macrolides מהווים מחלקה של תרופות אנטיביוטיות המוחלות האדם והן ברפואה וטרינרית. נציגיהם נמצאו ריכוז עד 1 µg/L מי קולחין14,15,16,17,18,19. אחד מהם הוא אריתרומיצין (ערבויות)20,21. במים, אריתרומיצין מלווה לעיתים קרובות על-ידי anhydroerythromycin (ערבויות א - H2O),22,dehydrate23. חיסול מים מ אריתרומיצין הוא יציבות חומצה. היחס של אריתרומיצין לעומת anhydroerythromycin תלויה pH24,25,26,27.
מבחינה כימית, macrolides להכיל macrocylic לקטון לסוכר שונים אשר מחוברים moieties, למשל., desosamine, cladinose או mycaminose. מאז macrolides עוברות שינוי כימי מוצרים טבעיים של תהליכי תסיסה, הם לעיתים קרובות קיימים כמו תערובות. המין הנקרא A, B, C, וכו '., נבדלים substituents הסוכר. מצב הפעולה של macrolides28,29אחראים moieties סוכר את והמיקום שלהם-לקטון. על מנת למזער מפגע סביבתי, זה רצוי לחלוטין mineralize התרופות לפני הכניסה את הסביבה הימית27,30,31,32.
החלק הראשון של המחקר עוסק הגילוי של תרופות על פני המים, וזה חשוב לניטור מי קולחין ומים פתוח. כדי לחפש מגוון רחב של חומרים לא מזוהים בטווח מיקרוגרם של מטריצות שונות, שאינן ממוקדות ניתוח הוא שיטת הבחירה20,33,34,35. בכרומטוגרפיה נוזלית, מיוחד, בעל ביצועים גבוהים (HPLC) ספקטרומטריית electrospray יינון פאול שעת הטיסה ספקטרומטר מסה (HPLC-ESI-Q-תוף-MS) הוכח של ערך יוצא דופן בשל ירידה לפרטים שלה רגישות. לאחר הזיהוי של החומר, רגישות יכול עוד להיות מורחב באמצעות MS יישוב גישה עם פאול המופעלים במצב בחירה ולא אנרגיית התנגשות בתוך התא התנגשות מוגדר כאפס. לפיכך, יונים מגיעים לא מפוצלים הגלאי TOF.
המוקד השני של עבודה זו היא חיסול של אריתרומיצין. עבור חיסול של התרופות, משמשים תהליכי חמצון מתקדם כביכול (AOPs), למשל., המופעלת על ידי הקרנה עם UV אור36,37,38. חיוני ההשפלה היא היווצרות של רדיקלים הידרוקסיל מן המים על ידי VUV / הקרנה UVC בעקבות הציוד 1.
H2O + hν(< 200 ננומטר) ← H2O * ← H. + . הו (1)
הידרוקסיל רדיקלים בעלי פוטנציאל חמצון גבוהה של 2.8 V, אשר תורמת באופן חיובי ההשפלה של36,חומרים37.
. הנה, ההשפלה של אריתרומיצין באמצעות ואקום/UVC-הקרנת UV במים מתוארת השפעות ה-pH התחשבות. היווצרות של מוצרים מסוכנים אף יותר הוא האמין להיות חיסרון השימוש39,AOPs40. לכן, חשוב להאיר. עד מינרליזציה מלאה של התרופות. להעריך טוב יותר את הזמן הקרנה, מודל קינטי של התגובה, את קבועי קצב התגובה, מחצית החיים נקבעים עבור התרופה הראשונית והן עבור photodegradates שלה. למטרה זו, זמן-ריכוז (c-t) מגרש היו נגזר מדידות HPLC-ESI-Q-תוף-MS, לעומת מודלים קינטיקה כימית באמצעות MATLAB. קינטיקה השפלה המשיך לפי מסדר ראשון, photodegradates תוארו כמו מוצרי ביניים של27,41רצופים או עוקבות תגובה להמשך טיפול.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" style="width:944px;" width="942">
	<colgroup>
		<col />
		<col />
		<col />
		<col />
	</colgroup>
	<tbody>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:359px;">Methanol for liquid chromatography LiChrosolv</td>
			<td style="width:199px;">Merck</td>
			<td style="width:179px;">1060181000</td>
			<td style="width:208px;"></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:359px;">formic acid</td>
			<td style="width:199px;">Fluka</td>
			<td style="width:179px;">94318</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:359px;">HCl</td>
			<td style="width:199px;">Riedel-de Haen</td>
			<td style="width:179px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:359px;">NH3</td>
			<td style="width:199px;">Riedel-de Haen</td>
			<td style="width:179px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:359px;">Simplicity 185 Water Purification System</td>
			<td style="width:199px;">EMD Millipore</td>
			<td style="width:179px;"></td>
			<td>for producing MilliQ-water</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:359px;">Erythromycin</td>
			<td style="width:199px;">BioChemica AppliChem</td>
			<td>A2275,0005</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:359px;">Filter Rotilabo-filter, Typ 113A</td>
			<td style="width:199px;">Roth</td>
			<td style="width:179px;">AP78.1</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:359px;">SPE-Cartridges Oasis HLB 3cc (60mg)</td>
			<td style="width:199px;">Waters</td>
			<td style="width:179px;">WAT094226</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:359px;">BAKER SPE-12G</td>
			<td>J.T. Baker</td>
			<td style="width:179px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:359px;">membrane pump PC3001 VarioPro&#160;</td>
			<td style="width:199px;">Vacuubrand</td>
			<td style="width:179px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:359px;">rotary evaporator; Laborota 4000 efficient</td>
			<td style="width:199px;">Heidolph Instruments</td>
			<td style="width:179px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:359px;">syringe, 2 mL</td>
			<td style="width:199px;">Terumo</td>
			<td style="width:179px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:359px;">Nylon Syringe Filters Target2</td>
			<td>Thermo Scientific</td>
			<td style="width:179px;">10301345</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:359px;">C-18 CoreShell column 50 mm x 2.1 mm dimensions, 2.6 &#956;m particle size</td>
			<td style="width:199px;">Thermo Scientific</td>
			<td style="width:179px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:359px;">HPLC 1200</td>
			<td style="width:199px;">Agilent</td>
			<td style="width:179px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:359px;">ESI-Q-ToF-MS 6530</td>
			<td style="width:199px;">Agilent</td>
			<td style="width:179px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:359px;">photoreactor, UV Labor Reactor System 3</td>
			<td>Peschl Utraviolet GmbH</td>
			<td style="width:179px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:359px;">VUV/UVC-lamp, TNN 15/32, 15 W</td>
			<td style="width:199px;">Heraeus</td>
			<td style="width:179px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:359px;">pH-meter, pHenomenal pH 1100L</td>
			<td style="width:199px;">vwr</td>
			<td>662-1657</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:359px;">magnetic stirrer</td>
			<td style="width:199px;">Heidolph Instruments</td>
			<td style="width:179px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:359px;">MassHunter Workstation B.06.00</td>
			<td style="width:199px;">Agilent</td>
			<td style="width:179px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:359px;">MATLAB R2016b</td>
			<td style="width:199px;">Mathworks</td>
			<td style="width:179px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

identification of pharmaceuticals in the aquatic environment using hplc-esi-q-tof-ms and elimination of erythromycin through photo-induced degradation

ניטור תרופות במהלך מחזור מים הופך להיות חשוב יותר ויותר על הסביבה התת-מימית ובסופו של דבר לבריאות האדם. ממוקד, ניתוח שאינו ממוקד אמצעי של היום הבחירה. למרות ממוקד ניתוח שנערך בדרך כלל עם העזרה של פאול משולשת ספקטרומטר מסה עשויים להיות רגישים יותר, ניתן לזהות רק תרכובות שבחרת בעבר. הניתוח שאינן ממוקדות החזקים ביותר מתבצע דרך שעת הטיסה ספקטרומטרים המוני (תוף-MS) מורחב על ידי מנתח המוני פאול (Q), משמש במחקר זה. לפניו מיצוי מעבדתי, ביצועים גבוהים כרומטוגרפיה נוזלית (HPLC), הגישה שאינן ממוקדות מאפשר לזהות את כל חומרים ionizable עם רגישות גבוהה, סלקטיביות. ניצול מלא של המכשיר Q-תוף-MS, ספקטרומטר מסה tandem (MS/MS) ניסויים להאיץ וכדי להקל על הזיהוי בזמן שיטה MS יישוב משפר את הרגישות אך מסתמך על סטנדרטים למטרות זיהוי. הזיהוי של ארבע תרופות מן המים נהר הריין הוא הפגין. נהר הריין מקורו ב- Tomasee, Graubünden, שוויץ, הנשפך לים הצפוני, ליד מפרץ בדרום, הולנד. אורכו מסתכם ק מ 1232.7. מאז זה עניין עיקרי לחסל ביעילות התרופות של מחזור המים, הקרנה UV-C האפקט הוכח בקנה מידה מעבדה. שיטה זו מאפשרת השפלה מהיר של תרופות, אשר מוצג exemplarily עבור האריתרומיצין לאנטיביוטיקה המקרולידים. שימוש בשיטת HPLC-Q-תוף-MS לעיל, דיאגרמות ריכוז-הזמן מתקבלים עבור התרופה האב ומוצרים photodegradation שלהם. לאחר הקמת את המשוואות לתגובות רציפים מסדר ראשון, התאמה חישובית מאפשר קביעת פרמטרים קינטי, אשר עשוי לעזור כדי לחזות הקרנה פעמים ואת התנאים כאשר פוטנציאל נחשב השלב הרביעי בתוך טיפול בשפכים.

Watch this Scientific Journal Video about Identification of Pharmaceuticals in The Aquatic Environment Using HPLC-ESI-Q-TOF-MS and Elimination of Erythromycin Through Photo-Induced Degradation at JoVE

Identification of Pharmaceuticals in The Aquatic Environment Using HPLC-ESI-Q-TOF-MS and Elimination of Erythromycin Through Photo-Induced Degradation

אנו מציגים פרוטוקול לניתוח שאינן ממוקדות באמצעות שעת הטיסה ספקטרומטר מסה כמו הכלי המושלם כדי לזהות תרופות במים. נדגים את היישום של הקרנת UV לחיסול שלהם. ניתוח מעורבים הקרנה, מתחם בידוד, זיהוי, דגמי קינטי של הפרופילים השפלה מודגם.

זיהוי של תרופות בסביבה המימית באמצעות HPLC-ESI-Q-תוף-MS וחיסול של אריתרומיצין דרך צילום-Induced השפלה

Monitoring pharmaceuticals throughout the water cycle is becoming increasingly important for the aquatic environment and eventually for human health. ...

identification-pharmaceuticals-aquatic-environment-using-hplc-esi-q

Research

JoVE Journal

Environment

12.9K Views.  Niederrhein University of Applied Sciences. אנו מציגים פרוטוקול לניתוח שאינן ממוקדות באמצעות שעת הטיסה ספקטרומטר מסה כמו הכלי המושלם כדי לזהות תרופות במים. נדגים את היישום של הקרנת UV לחיסול שלהם. ניתוח מעורבים הקרנה, מתחם בידוד, זיהוי, דגמי קינטי של הפרופילים השפלה מודגם.

Video: Identification of Pharmaceuticals in The Aquatic Environment Using HPLC-ESI-Q-TOF-MS and Elimination of Erythromycin Through Photo-Induced Degradation

Characterization and Application of Passive Samplers for Monitoring of Pesticides in Water

Five different water passive samplers were calibrated under laboratory conditions for measurement of 124 legacy and current used pesticides. This study provides a protocol for the passive sampler preparation, calibration, extraction method and instrumental analysis. Sampling rates (RS) and passive sampler-water partition coefficients (KPW) were calculated for silicone rubber, polar organic chemical integrative sampler POCIS-A, POCIS-B, SDB-RPS and C18 disk. The uptake of the selected compounds depended on their physicochemical properties, i.e., silicone rubber showed a better uptake for more hydrophobic compounds (log octanol-water partition coefficient (KOW) &#62; 5.3), whereas POCIS-A, POCIS-B and SDB-RPS disk were more suitable for hydrophilic compounds (log KOW &#60; 0.70).

A protocol about the characterization and application of five different passive sampling devices is presented.

אפיון ויישום של דוגמים פסיביים עבור ניטור של דברה במים

Five different water passive samplers were calibrated under laboratory conditions for measurement of 124 legacy and current used pesticides. This study ...

Alternative Method of Removing Otoliths from Sturgeon

Extracting the otoliths (ear bones) from fish that have very thick skulls can be difficult and very time consuming. The common practice of making a transverse vertical incision on the top of the skull with a hand or electrical saw may damage the otolith if not performed correctly. Sturgeons (Acipenseridae) are one family in particular that have a very large and thick skull. A new laboratory method entering the brain cavity from the ventral side of the fish to expose the otoliths was easier than other otolith extraction methods found in the literature. Methods reviewed in the literature are designed for the field and are more efficient at processing large quantities of fish quickly. However, this new technique was designed to be more suited for a laboratory setting when time is not pressing and successful extraction from each specimen is critical. The success of finding and removing otoliths using this technique is very high and does not compromise the structure in any manner. This alternative technique is applicable to other similar fish species for extracting the otoliths.

The goal of the protocol is to show an effective method to extract the otoliths from sturgeon carcasses.

שיטה חלופית של הסרת Otoliths מ חדקן

Extracting the otoliths (ear bones) from fish that have very thick skulls can be difficult and very time consuming. The common practice of making a ...

Understanding Dissolved Organic Matter Biogeochemistry Through In Situ Nutrient Manipulations in Stream Ecosystems

Dissolved organic matter (DOM) is a highly diverse mixture of molecules providing one of the largest sources of energy and nutrients to stream ecosystems. Yet the in situ study of DOM is difficult as the molecular complexity of the DOM pool cannot be easily reproduced for experimental purposes. Nutrient additions to streams however, have been shown to repeatedly alter the in situ and ambient DOM pool. Here we demonstrate an easily replicable field-based method for manipulating the ambient pool of DOM at the ecosystem scale. During nutrient pulse experiments changes in the concentration of both dissolved organic carbon and dissolved organic nitrogen can be examined across a wide-range of nutrient concentrations. This method allows researchers to examine the controls on the DOM pool and make inferences regarding the role and function that certain fractions of the DOM pool play within ecosystems. We advocate the use of this method as a technique to help develop a deeper understanding of DOM biogeochemistry and how it interacts with nutrients. With further development this method may help elucidate the dynamics of DOM in other ecosystems.

Understanding Dissolved Organic Matter Biogeochemistry Through In Situ Nutrient Manipulations in Stream Ecosystems

Dissolved organic matter provides an important source of energy and nutrients to stream ecosystems. Here we demonstrate a field-based method to manipulate the ambient pool of dissolved organic matter in situ through easily replicable nutrient pulses.

הבנה מומס אורגני Biogeochemistry דרך<em&gt; באתרו</em&gt; מניפולציות מזינות במערכות אקולוגיות זרמו

Dissolved organic matter (DOM) is a highly diverse mixture of molecules providing one of the largest sources of energy and nutrients to stream ecosystems. ...

A Flow-through Exposure System for Evaluating Suspended Sediments Effects on Aquatic Life

This paper describes the Fish Larvae and Egg Exposure System (FLEES). The flow-through exposure system is used to investigate the effects of suspended sediment on various aquatic species and life stages in the laboratory by using pumps and automating delivery of sediment and water to simulate suspension of sediment. FLEES data are used to develop exposure-response curves between the effects on aquatic organisms and suspended sediment concentrations at the desired exposure duration. The effects data are used to evaluate management practices used to reduce the interactions between aquatic organisms and anthropogenic causes of suspended sediments. The FLEES is capable of generating total suspended solids (TSS) concentrations as low as 30 to as high as 800 mg/L, making this system an ideal choice for evaluating the effects of TSS resulting from many activities including simulating low ambient levels of TSS to evaluating sources of suspended sediments from dredging operations, vessel traffic, freshets, and storms.

A robust and flexible flow-through exposure system designed to maintain sediment in suspension is presented. The system is used to investigate the effects of suspended sediment on various aquatic species and life stages in the laboratory.

מערכת חשיפת זרימה דרך להערכת מושעה משקעים השפעות על חיים ימיים

This paper describes the Fish Larvae and Egg Exposure System (FLEES). The flow-through exposure system is used to investigate the effects of suspended ...

Characterization of Aquatic Biofilms with Flow Cytometry

Biofilms are dynamic consortia of microorganism that play a key role in freshwater ecosystems. By changing their community structure, biofilms respond quickly to environmental changes and can be thus used as indicators of water quality. Currently, biofilm assessment is mostly based on integrative and functional endpoints, such as photosynthetic or respiratory activity, which do not provide information on the biofilm community structure. Flow cytometry and computational visualization offer an alternative, sensitive, and easy-to-use method for assessment of the community composition, particularly of the photoautotrophic part of freshwater biofilms. It requires only basic sample preparation, after which the entire sample is run through the flow cytometer. The single-cell optical and fluorescent information is used for computational visualization and biological interpretation. Its main advantages over other methods are the speed of analysis and the high-information-content nature. Flow cytometry provides information on several cellular and biofilm traits in a single measurement: particle size, density, pigment content, abiotic content in the biofilm, and coarse taxonomic information. However, it does not provide information on biofilm composition on the species level. We see high potential in the use of the method for environmental monitoring of aquatic ecosystems and as an initial biofilm evaluation step that informs downstream detailed investigations by complementary and more detailed methods.

Flow cytometry in combination with visual clustering offers an easy-to-use and fast method for studying aquatic biofilms. It can be used for biofilm characterization, detection of changes in biofilm community structure, and detection of abiotic particles embedded in the biofilm.

אפיון Biofilms ימיים עם Cytometry זרימה

Biofilms are dynamic consortia of microorganism that play a key role in freshwater ecosystems. By changing their community structure, biofilms respond ...

Experimental Protocol for Examining Behavioral Response Profiles in Larval Fish: Application to the Neuro-stimulant Caffeine

Fish models and behaviors are increasingly used in the biomedical sciences; however, fish have long been the subject of ecological, physiological and toxicological studies. Using automated digital tracking platforms, recent efforts in neuropharmacology are leveraging larval fish locomotor behaviors to identify potential therapeutic targets for novel small molecules. Similar to these efforts, research in the environmental sciences and comparative pharmacology and toxicology is examining various behaviors of fish models as diagnostic tools in tiered evaluation of contaminants and real-time monitoring of surface waters for contaminant threats. Whereas the zebrafish is a popular larval fish model in the biomedical sciences, the fathead minnow is a common larval fish model in ecotoxicology. Unfortunately, fathead minnow larvae have received considerably less attention in behavioral studies. Here, we develop and demonstrate a behavioral profile protocol using caffeine as a model neurostimulant. Though photomotor responses of fathead minnows were occasionally affected by caffeine, zebrafish&#160;were markedly more sensitive for photomotor and locomotor endpoints, which responded at environmentally relevant levels. Future studies are needed to understand comparative behavioral sensitivity differences among fish with age and time of day, and to determine whether similar behavioral effects would occur in nature and be indicative of adverse outcomes at the individual or population levels of biological organization.

Here, we present a protocol to examine larval zebrafish and fathead minnow locomotor activities and photomotor responses (PMR) using an automated tracking software. When incorporated in common toxicology bioassays, analyses of these behaviors provide a diagnostic tool to examine chemical bioactivity. This protocol is described using caffeine, a model neurostimulant.

נסיוני לבחינת תגובה התנהגותית פרופילים בדגים זחל: ליישום הקפאין נוירו-ממריץ

Fish models and behaviors are increasingly used in the biomedical sciences; however, fish have long been the subject of ecological, physiological and ...

Sampling, Sorting, and Characterizing Microplastics in Aquatic Environments with High Suspended Sediment Loads and Large Floating Debris

The ubiquitous presence of plastic debris in the ocean is widely recognized by the public, scientific communities, and government agencies. However, only recently have microplastics in freshwater systems, such as rivers and lakes, been quantified. Microplastic sampling at the surface usually consists of deploying drift nets behind either a stationary or moving boat, which limits the sampling to environments with low levels of suspended sediments and floating or submerged debris. Previous studies that employed drift nets to collect microplastic debris typically used nets with &#8805;300 &#181;m mesh size, allowing plastic debris (particles and fibers) below this size to pass through the net and elude quantification. The protocol detailed here enables: 1) sample collection in environments with high suspended loads and floating or submerged debris and 2) the capture and quantification of microplastic particles and fibers &lt;300 &#181;m. Water samples were collected using a peristaltic pump in low-density polyethylene (PE) containers to be stored before filtering and analysis in the lab. Filtration was done with a custom-made microplastic filtration device containing detachable union joints that housed nylon mesh sieves and mixed cellulose ester membrane filters. Mesh sieves and membrane filters were examined with a stereomicroscope to quantify and separate microplastic particulates and fibers. These materials were then examined using a micro-attenuated total reflectance Fourier transform infrared spectrometer (micro ATR-FTIR) to determine microplastic polymer type. Recovery was measured by spiking samples using blue PE particulates and green nylon fibers; percent recovery was determined to be 100% for particulates and 92% for fibers. This protocol will guide similar studies on microplastics in high velocity rivers with high concentrations of sediment. With simple modifications to the peristaltic pump and filtration device, users can collect and analyze various sample volumes and particulate sizes.

Most microplastic research to date has occurred in marine systems where suspended solid levels are relatively low. Focus is now shifting to freshwater systems, which may feature high sediment loads and floating debris. This protocol addresses collecting and analyzing microplastic samples from aquatic environments that contain high suspended solid loads.

דגימה, מיון של אפיון Microplastics בסביבות מימיות עם המון משקעים מושעה גבוהה ופסולת צף גדול

The ubiquitous presence of plastic debris in the ocean is widely recognized by the public, scientific communities, and government agencies. However, only ...

Fluorescently Labeled Bacteria as a Tracer to Reveal Novel Pathways of Organic Carbon Flow in Aquatic Ecosystems

Elucidating trophic interactions, such as predation and its effects, is a frequent task for many researchers in ecology. The study of microbial communities has many limitations, and determining a predator, prey, and predatory rates is often difficult. Presented here is an optimized method based on the addition of fluorescently labelled prey as a tracer, which allows for reliable quantitation of the grazing rates in aquatic predatory eukaryotes and estimation of nutrient transfer to higher trophic levels.

Presented here is a protocol for a single-cell, epifluorescence microscopy-based technique to quantify grazing rates in aquatic predatory eukaryotes with high precision and taxonomic resolution.

בקטריה מתויג חיידקים כנותב כדי לחשוף מסלולים הרומן של זרימת פחמן אורגנית במסגרת אקולוגית מימיים

Elucidating trophic interactions, such as predation and its effects, is a frequent task for many researchers in ecology. The study of microbial ...

In Situ Chemotaxis Assay to Examine Microbial Behavior in Aquatic Ecosystems

Microbial behaviors, such as motility and chemotaxis (the ability of a cell to alter its movement in response to a chemical gradient), are widespread across the bacterial and archaeal domains. Chemotaxis can result in substantial resource acquisition advantages in heterogeneous environments. It also plays a crucial role in symbiotic interactions, disease, and global processes, such as biogeochemical cycling. However, current techniques restrict chemotaxis research to the laboratory and are not easily applicable in the field. Presented here is a step-by-step protocol for the deployment of the in situ chemotaxis assay (ISCA), a device that enables robust interrogation of microbial chemotaxis directly in the natural environment. The ISCA is a microfluidic device consisting of a 20 well array, in which chemicals of interest can be loaded. Once deployed in aqueous environments, chemicals diffuse out of the wells, creating concentration gradients that microbes sense and respond to by swimming into the wells via chemotaxis. The well contents can then be sampled and used to (1) quantify strength of the chemotactic responses to specific compounds through flow cytometry, (2) isolate and culture responsive microorganisms, and (3) characterize the identity and genomic potential of the responding populations through molecular techniques. The ISCA is a flexible platform that can be deployed in any system with an aqueous phase, including marine, freshwater, and soil environments.

Presented here is the protocol for an in situ chemotaxis assay, a recently developed microfluidic device that enables studies of microbial behavior directly in the environment.

ב סיטו Chemotaxis אסאי לבחון התנהגות מיקרוביאלית במערכות אקולוגיות מימיות

Microbial behaviors, such as motility and chemotaxis (the ability of a cell to alter its movement in response to a chemical gradient), are widespread ...

RNA Interference in Aquatic Beetles as a Powerful Tool for Manipulating Gene Expression at Specific Developmental Time Points

RNA interference (RNAi) remains a powerful technique that allows for the targeted reduction of gene expression through mRNA degradation. This technique is applicable to a wide variety of organisms and is highly efficient in the species-rich order Coleoptera (beetles). Here, we summarize the necessary steps for developing this technique in a novel organism and illustrate its application to the different developmental stages of the aquatic diving beetle Thermonectus marmoratus. Target gene sequences can be obtained cost-effectively through the assembly of transcriptomes against a close relative with known genomics or de novo. Candidate gene cloning utilizes a specific cloning vector (the pCR4-TOPO plasmid), which allows the synthesis of double-stranded RNA (dsRNA) for any gene with the use of a single common primer. The synthesized dsRNA can be injected into either embryos for early developmental processes or larvae for later developmental processes. We then illustrate how RNAi can be injected into aquatic larvae using immobilization in agarose. To demonstrate the technique, we provide several examples of RNAi experiments, generating specific knockdowns with predicted phenotypes. Specifically, RNAi for the tanning gene laccase2 leads to cuticle lightening in both larvae and adults, and RNAi for the eye pigmentation gene white produces a lightening/lack of pigmentation in eye tubes. In addition, the knockdown of a key lens protein leads to larvae with optical deficiencies and a reduced ability to hunt prey. Combined, these results exemplify the power of RNAi as a tool for investigating both morphological patterning and behavioral traits in organisms with only transcriptomic databases.

RNA interference is a widely applicable, powerful technique for manipulating gene expression at specific developmental stages. Here, we describe the necessary steps for implementing this technique in the aquatic diving beetle Thermonectus marmoratus, from the acquisition of gene sequences to the knockdown of genes that affect structure or behavior.

הפרעות RNA בחפשיות מימיות ככלי רב עוצמה למניפולציה ביטוי גנים בנקודות זמן התפתחותיות ספציפיות

RNA interference (RNAi) remains a powerful technique that allows for the targeted reduction of gene expression through mRNA degradation. This technique is ...