Strategin för snabbdetektering gör det möjligt att tidigt upptäcka cyanobakterier och relaterade cyanotoxiner i vattenproverna, antingen i den organiska matrisen, såsom skaldjur och andra fiskprodukter. Cyanobakterier blommar beror på överväxten av cyanobakterier, som kan leva i alla typer av miljöer. Och de har dykt upp som ett miljöproblem över hela världen under de senaste 15 åren.
I takt med att antalet skadliga cyanobakterier har ökat under de senaste åren har behovet av tidig upptäckt, som är nyckeln till att ta itu med blomning och giftig spridning, blivit mer brådskande. Vår första riktningsstrategi kombinerar fjärr- och proximal avkänningsteknik med laboratoriekemikalien och bioinformatisk analys i ett unikt integrerat arbetsflöde. Hela processen är säker.
Lämpliga säkerhetsåtgärder vidtas för att förhindra aerosolinandning och hudkontakt under provtagning och labbanalys. För datahämtning letar du först reda på målområdet på en global världskarta och hämtar data från olika offentliga och privata fjärranalysdatauppsättningar för insamlingsdatumet. Efter hämtning bearbetar du rådata, beräknar multispektrala index och klassificerar den resulterande informationen.
Definiera sedan samplingsplatserna på den genererade tematiska kartan. För provtagning, transportera utrustningen till den valda provtagningsplatsen i det mobila labbet och planera drönarflygvägen för att utföra en makroområdesundersökning. På platsen, använd flera drönare utrustade med olika nyttolaster för att utföra flyguppdrag.
Och använd bilderna som drönaren har förvärvat för att validera blomnärvaron och förlängningen och för att identifiera exakta provtagningspunkter. Vid den identifierade provtagningspunkten, sätt på lämplig personlig skyddsutrustning och samla in tre 500 milliliter vattenprover från varje plats. Mät flera miljöparametrar som luft- och vattentemperaturen och platsens pH och salthalt.
Förvara sedan de insamlade proverna i det mobila labbet för transport till universitetslabbet. Förbered bilderna och screena proverna med det mobila labbmikroskopet utrustat med en digitalkamera för att möjliggöra mikroskopisk taxonomisk analys och identifiering av de arter som finns i proverna på grundval av deras blågröna färg, cellform och storlekspellets. När de arter av cyanobakterier som samlats in i proverna har identifierats, centrifugerade proverna vid universitetslabbet och överför varje supernatant till en ny behållare utan att störa provpelletsen.
Tillsätt 500 milliliter butanol till varje prov supernatant och överför varje lösning som ska extraheras till en separatory tratt. Efter att trattarna har skakats och placerats upprätt i enskilda ringklämmor, låt vattenfaserna rinna av i enskilda Erlenmeyerkolvar. Efter att ha upprepat skiktseparationen tre gånger, koncentrera de organiska faserna under vakuum och väg dem.
För provextraktion med organiska lösningsmedel, tillsätt 50 milliliter färsk metanol till varje provpellet och sonicate proverna i ett isbad. Tillsätt efter fem minuter 50 milliliter färsk metanol till varje prov och skaka försiktigt kolven innan du filtrerar lösningarna genom enskilda bitar av filterpapper och samlar filtraterna i runda bottenkolvar. Efter filtrering av varje prov ytterligare två gånger, som just visats, analysera provextrakten genom flytande kromatografi och högupplöst tandemmasspektrometri enligt standardprotokoll.
Generera sedan ett molekylärt nätverk med hjälp av den globala sociala plattformen för naturliga produkter och använd lämpliga verktyg för att analysera de resulterande nätverks- och tandemmasspektrometridata för att identifiera eventuella toxiner som bestäms vara närvarande i de insamlade proverna. Den föreslagna strategin bekräftades genom resultaten från kustövervakningsprogrammet, som var verksamt i Regionen Kampanien i södra Italien från 2015 till 2021. Ett visuellt arbetsflöde som länkar teknikerna till de producerade resultaten genererades.
Under de efterföljande övervaknings kampanjerna optimerades varje steg i syfte att snabbt upptäcka. Optimering av fjärranalysarbetsflödet gjorde det möjligt att minska antalet plattformar och uppdrag samtidigt som den genererade produktnivån förbättrades. Till exempel underlättar denna snabba detekteringsstrategi en övergång från användning av flera olika flygplattformar till endast satellit- och drönarplattformar.
Och från användningen av flera olika multispektrala specialiserade index till den mer informativa klorofyllen a och normaliserad skillnad vegetation index tematiska kartor. Parallellt minskades arbetsflödet från att kräva en 16 S metogenomisk analys till att använda mikroskopisk observation endast för att bestämma den cyanobakteriella gemenskapen. Och det nya kemiska arbetsflödet använder LCMS-baserade molekylära nätverk för en snabb och exakt cyanotoxindetektering.
Denna strategi gör det möjligt att studera cyanobakterier som bioindikator för föroreningar, särskilt inom områden där förekomsten av blomningen är relaterad till övergödningsprocesser och används av antropogent tryck. Denna tvärvetenskapliga strategi kräver kombinationsintegration av olika tekniker, teknik och expertis i ett unikt arbetsflöde för att det ska lyckas med implementeringen. Strategin för snabb upptäckt är användbar för att förhindra hälsoproblem på grund av skadliga cyanobakterier och för att övervaka stora områden på kort tid.
