La strategia di rilevamento rapido consente la diagnosi precoce delle fioriture di cianobatteri e delle cianotossine correlate nei campioni d'acqua, sia in quella matrice organica, come i molluschi e altri prodotti ittici. Le fioriture di cianobatteri sono dovute alla crescita troppo dei cianobatteri, che possono vivere in qualsiasi tipo di ambiente. E sono emersi come un problema ambientale in tutto il mondo negli ultimi 15 anni.
Poiché il numero di cianobatteri dannosi fiorisce è aumentato negli ultimi anni, la necessità di una diagnosi precoce, che è fondamentale per affrontare la fioritura e la diffusione tossica, è diventata più urgente. La nostra strategia di prima direzione combina la tecnologia tecnica di rilevamento remoto e prossimale con l'analisi chimica e bioinformatica di laboratorio in un unico flusso di lavoro integrato. L'intero processo è sicuro.
Vengono adottate misure di sicurezza adeguate per prevenire l'inalazione di aerosol e il contatto con la pelle durante il campionamento e l'analisi di laboratorio. Per il recupero dei dati, individuare innanzitutto l'area di destinazione in una mappa del mondo globale e recuperare i dati da vari set di dati di telerilevamento pubblici e privati per la data di raccolta. Dopo il recupero, elaborare i dati non elaborati, calcolare gli indici multispettrali e classificare le informazioni risultanti.
Quindi definire i siti di campionamento sulla mappa tematica generata. Per la raccolta dei campioni, trasportare l'attrezzatura nel sito di campionamento selezionato nel laboratorio mobile e pianificare il percorso di volo del drone per eseguire un sondaggio macro dell'area. Sul sito, utilizzare diversi droni dotati di diversi carichi utili per eseguire missioni di volo.
E utilizzare il filmato acquisito dal drone per convalidare la presenza e l'estensione della fioritura e per identificare punti di campionamento precisi. Nel punto di campionamento identificato, indossare i dispositivi di protezione individuale appropriati e raccogliere tre campioni di acqua da 500 millilitri da ciascun sito. Misurare diversi parametri ambientali come la temperatura dell'aria e dell'acqua e il pH e la salinità del sito.
Quindi conservare i campioni raccolti nel laboratorio mobile per il trasporto al laboratorio universitario. Preparare diapositive e schermare i campioni con il microscopio da laboratorio mobile dotato di una fotocamera digitale per consentire l'analisi tassonomica microscopica e l'identificazione delle specie presenti all'interno dei campioni in base al colore blu-verde, alla forma cellulare e alle dimensioni dei pellet. Una volta identificate le specie di cianobatteri raccolti all'interno dei campioni, presso il laboratorio universitario, centrifugare i campioni e trasferire ogni supernatante in un nuovo contenitore senza disturbare il pellet del campione.
Aggiungere 500 millilitri di butanolo a ciascun supernatante campione e trasferire ogni soluzione da estrarre in un imbuto separatore. Dopo aver scosso e posizionato gli imbuti in posizione verticale nei singoli morsetti ad anello, lasciare che le fasi acquose si scarichino nei singoli contenitori Erlenmeyer. Dopo aver ripetuto la separazione dello strato tre volte, concentrare le fasi organiche sotto vuoto e pesarle.
Per l'estrazione del campione con solventi organici, aggiungere 50 millilitri di metanolo fresco a ciascun pellet di campione e sonicare i campioni in un bagno di ghiaccio. Dopo cinque minuti, aggiungere 50 millilitri di metanolo fresco a ciascun campione e agitare delicatamente il pallone prima di filtrare le soluzioni attraverso singoli pezzi di carta da filtro e raccogliere i filtrati in contenitori inferiori rotondi. Dopo aver filtrato ogni campione altre due volte, come appena dimostrato, analizzare gli estratti del campione mediante cromatografia liquida e spettrometria di massa tandem ad alta risoluzione secondo protocolli standard.
Quindi generare una rete molecolare utilizzando la piattaforma sociale globale del prodotto naturale e utilizzare gli strumenti appropriati per analizzare la rete risultante e i dati della spettrometria di massa tandem per identificare eventuali tossine determinate per essere presenti all'interno dei campioni raccolti. La strategia proposta è stata convalidata dai risultati ottenuti nel programma di monitoraggio costiero, attivo sulla regione Campania nel Sud Italia dal 2015 al 2021. È stato generato un flusso di lavoro visivo che collega le tecniche ai risultati prodotti.
Durante le successive campagne di monitoraggio, ogni fase è stata ottimizzata con l'obiettivo di un rilevamento rapido. L'ottimizzazione del flusso di lavoro di telerilevamento ha permesso una riduzione del numero di piattaforme e missioni migliorando al contempo il livello di prodotto generato. Ad esempio, questa strategia di rilevamento rapido facilita la transizione dall'uso di diverse piattaforme aeree solo a piattaforme satellitari e drone.
E dall'uso di diversi indici specializzati multispettrali alle più informative mappe tematiche dell'indice di vegetazione della clorofilla a e della differenza normalizzata. In parallelo, il flusso di lavoro è stato ridotto dalla richiesta di un'analisi metogenomica 16 S all'uso dell'osservazione microscopica solo per determinare la comunità cianobatterica. E il nuovo flusso di lavoro chimico utilizza reti molecolari basate su LCMS per un rilevamento rapido e accurato delle cianotossine.
Questa strategia consente lo studio dei cianobatteri come bioindicatore dell'inquinamento, in particolare all'interno di aree in cui la presenza della fioritura è correlata a processi di eutrofizzazione e utilizzata dalla pressione antropogenica. Questa strategia multidisciplinare richiede l'integrazione combinata di diverse tecniche, tecnologie e competenze in un flusso di lavoro unico per la sua implementazione di successo. La strategia di rilevamento rapido è utile per prevenire i problemi della comunità sanitaria dovuti alle fioriture nocive dei cianobatteri e per monitorare ampie aree in breve tempo.
