Разработка биочувствительных элементов в виде иммобилизованных клеток микроорганизмов для определения экотоксикантов в проточных водных системах

Разработка биочувствительных элементов в виде иммобилизованных клеток микроорганизмов для определения экотоксикантов в проточных водных системах

Автор: Холстов, Александр Викторович

Шифр специальности: 03.01.02

Научная степень: Кандидатская

Год защиты: 2012

Место защиты: Москва

Количество страниц: 153 с. ил.

Артикул: 6523932

Автор: Холстов, Александр Викторович

Стоимость: 250 руб.

ВВЕДЕНИЕ
1 ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ
1.1 Основные аспекты экомониторинга состояния природных объектов
1.1.1 Особо важные объекты мониторинга водные системы и почвы
1.1.2 Спектр экотоксикантов, мониторинг наличия которых необходим в
природных средах
1.2 Известные биосенсорные системы на основе клеток микроорганизмов. используемые для определения присутствия экотоксикантов в природных средах
1.2.1 Клетки микроводорослей как биочувствительные элементы биоиндикаторов
1.2.1.1 Флуоресценция хлорофилла микроводорослей, как источник аналитического сигнала
1.2.1.2 Биочувствительные элементы на основе иммобилизованных клеток микроводорослей, используемые для определения наличия экотоксикантов в природных системах
1.2.2 Фотобактерии основа микробных биоиндикаторов
1.2.2.1 Принципы функционирования биочувствительных элементов на основе клеток фотобактерий
1.2.2.2 Биочувствительные элементы на основе иммобилизованных клеток фотобактерий, используемые для определения наличия экотоксикантов в водных проточных системах
1.2.2.3 Клетки фотобактерий в мониторинге экотоксикантов в почвах
1.3 Требования, предъявляемые к характеристикам биочувствительных элементов, получаемых на основе клеток микроорганизмов, для анализа экотоксикантов
1.4 Использование криотронных гелей для иммобилизации клеток микроорганизмов
1.4.1 Криогель поливинилового спирта
1.4.2 Криогель полиакриламида
2 МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ
2.1 Материалы
2.1.1 Микроорганизмы
2.1.2 Реактивы
2.2.Методы
2.2.1 Выращивание биомассы клеток микроорганизмов
2.2.2 Иммобилизация клеток фотобактерий и микроводорослей в криогель поливинилового спирта
2.2.3 Иммобилизация клеток микроводорослей в криогель полиакриламида
2.2.4 Методики исследования влияния процесса иммобилизации на состояние клеток микроорганизмов
2.2.5 Изучение ответа биоиндикаторов на присутствие в среде токсикантов в
водных системах
2.2.6 Определение содержания влажной биомассы в образцах биочувствитсльного элемента, полученных при введении клеток микроводорослей в криогель поливинилового спирта под действием центробежных сил
2.3 Подготовка модельных образцов почвы, загрязненной пестицидами, и
экстракция пестицидов из почвы
2.4 Расчет погрешностей и нижнего предела обнаружения
2.5 Приборы и программное обеспечение
3 РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ
3.1 Биочувсгвительный элемент в виде иммобилизованных клеток
микроводорослей для определения присутствия экотоксикантов в проточных системах
3.1.1 Разработка биочувствитсльного элемента на основе клеток
микроводорослей, иммобилизованных путем включения их в криогели
3.1.1.1 Исследование влияния концентрации биомассы клеток
микроводорослсй и поливинилового спирта в составе биочувствитсльного элемента на его характеристики
3.1.1.2 Исследование влияния присутствия криопротекторов на
характеристики клеток микроводорослей ТИаа.ога viii после их иммобилизации в криогель поливинилового спирта
3.1.1.3 Исследование влияния состава питательной среды, используемой для накопления биомассы клеток микроводорослей с целью ее последующей иммобилизации в крногель поливинилового спирта, на свойства биочувствительного элемента
3.1.1.4 Влияние режима культивирования клеток микроводорослей
.i.i viii на характеристики получаемых биочувствительных элементов
3.1.1.5 Исследование влияния температуры формирования криогеля поливинилового спирта на характеристики получаемого биочувствительного элемента в виде иммобилизованных клеток микроводорослей
3.1.1.6 Исследование влияния условий формирования криогеля полиакриламида для использования его в качестве носителя для иммобилизованных клеток микроводорослей
3.1.1.7 Сравнение характеристик образцов иммобилизованных клеток микроводорослей, полученных при разных приемах их введения в поры носителя криогеля полиакриламида
3.1.1.8 Исследование эффективности удержания иммобилизованных клеток микроводорослей в различных носителях в проточных условиях
3.1.2 Исследование операционных характеристик биочувствительного элемента в виде иммобилизованных клеток микроводорослей в стационарных водных системах
3.1.2.1 Влияние температуры среды экспонирования на операционные характеристики биочувствительного элемента в виде клеток микроводорослей в условиях дискретного анализа
3.1.2.2 Влияние режима и интенсивности внешнего освещения на операционные характеристики биочувствительного элемента в виде иммобилизованных клеток микроводорослей в условиях дискретного анализа
3.1.2.3 Определение пределов обнаружения экотоксикантов с использованием разработанных биочувствительных элементов в виде иммобилизованных клеток микроводорослей в дискретном режиме анализа
3.1.3 Исследование операционных характеристик биочувствительных элементов в виде иммобилизованных клеток микроводорослей в проточных аналитических системах
3.1.3.1 Исследование стабильности операционных характеристик разработанных биочувствительных элементов при их длительном экспонировании в проточной системе в условиях отсутствия токсикантов
3.1.3 Исследование операционных характеристик биочувствительного элемента в виде иммобилизованных клеток микроводорослей в проточных аналитических системах
3.2 Биочувствительный элемент на основе иммобилизованных клеток
фотобактерий
3.2.1 Разработка биочувствительного элемента в виде иммобилизованных в криогель поливинилового спирта клеток фотобактерий
3.2.1.1 Оценка влияния концентрации биомассы клеток в гранулах биочувствительного элемента на характеристики иммобилизованных клеток фотобактерий
3.2.1.2 Влияние концентрации полимера в гранулах биочувствительного элемента на характеристики иммобилизованных клеток
3.2.1.3 Влияние температурных условий формирования и хранения биочувствительного элемента на биолюминесцентную активность иммобилизованных клеток
3.2.1.4 Влияние состава среды, используемой на стадии формирования и экспонирования биочувствительного элемента в виде иммобилизованных клеток фотобактерий, на его биолюминесценцию
3.2.1.5 Оценка влияния процесса иммобилизации клеток фотобактерий в криогель поливинилового спирта на спектр их биолюминесценции
3.2.2 Исследование операционных характеристик биочувствительного 2 элемента на основе иммобилизованных в криогель поливинилового спирта клеток фотобактерий в стационарных водных системах
3.2.2.1. Исследование влияния температурных условий на интенсивность 2 биолюминесценции иммобилизованных в криогель поливинилового спирта клеток фотобактерий
3.2.2.2 Исследование основных аналитических характеристик 5 биочувствительного элемента на основе клеток фотобактерий, используемою при обнаружении экотоксикантов в режиме дискретного анализа
3.2.2.3 Определение цитотоксичности новых фосфорорганических 9 соединений потенциальных антимикробных препаратов с помощью разработанного биочувствительного элемента на основе клеток фотобактерий, иммобилизованных в криогель поливинилового спирта
3.2.3 Исследование операционных характеристик биочувствительного 2 элемента на основе иммобилизованных клеток фотобактерий в проточных водных системах
3.2.3.1 Исследование стабильности сигнала полученного
биочувствительного элемента биосенсора на основе иммобилизованных клеток в проточной системе при отсутствии экотоксикантов в среде
3.2.3.2 Исследование характера отклика биочувствительного элемента на 5 присутствие в проточной среде экотоксикантов
3.2.3.3 Исследование пределов обнаружения экотоксикантов при 1 использовании биочувствительного элемента в виде иммобилизованных клеток фотобактерий в проточной системе
3.2.3.4 Оценка влияния скорости протока па показатели количественного 4 эффекта взаимодействия экотоксикантов с иммобилизованными клетками фотобактерий Р. рИозрНогеит
3.2.3.5 Оценка токсичности реальных водных проб с помощью полученного 8 ВЭ в виде иммобилизованных в криогель поливинилового спирта клеток фотобактерий
3.2.3.6 Исследование возможности определения токсичности 0 фосфорорганических пестицидов и ионов тяжелых металлов, содержащихся в почве, с помощью полученного биочувствительного элемента в виде иммобилизованных в криогель поливинилового спирта клеток фотобактерий
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ
А А акриламид АТФ аде нозин три фосфат БИ биоиндикатор БМ биомасса
БЭ биочувствительный элемент ГСН государственная сеть наблюдений ДМСО диметилсульфоксид
криоПААГ гель полиакриламида, образование которого происходит при
отрицательной температуре
МБАА У,Уметиленбисакриламид
МВ микроводоросли
ПАА полиакриламид
ПВС поливиниловый спирт
ПДК предельно допустимая концентрация
ПДУ предельно допустимый уровень
ТЕМЕД У У УУ тетраметилэтилендиамин
ФСА фотосинтетический аппарат
ФЭУ фотоэлектронный умножитель
ЕС эффективная концентрация экотоксиканта, вызывающая падение уровня аналитического сигнала на
Ро интенсивность флуоресценции хлорофилла с открытым реакционным цен тром Рт интенсивность флуоресценции хлорофилла с закрытым реакционным центром РУТЫ флавинмононуклеотид Ру переменная флуоресценция КЛОН никотинадениндинуклеотид
ООоптическая плотность, определяемая при длине волны 0 нм
ВВЕДЕНИЕ


Для мониторинга наличия экотоксикантов в водных средах в ряде случаев можно ограничиться простейшим пробоотбором, с целью проведения дискретного анализа образца, предполагающего его экспонирование в аналитической лаборатории в контакте с суспензией клеток, составляющих БЭ, в течение определенного времени как правило, мин с последующим определением остаточного уровня люминесценции . Однако, более информативным и необходимым на практике является анализ наличия экотоксикантов в водных объектах в режиме реального времени, в том числе в проточных системах. Для проведения такого анализа перспективным является использование клеток живых микроорганизмов , , , , . Мониторинг сточных вод в режиме реального времени является весьма эффективным и надежным способом оценки и управления экологической ситуацией i, направленным на своевременное предотвращение возможных экологических катастроф. Мониторинг водных объектов в режиме реального времени в сравнении с анализом проб в дискретном режиме характеризуется экспрессностыо определения наличия экотоксикантов в то же самое время, что произведен отбор пробы и в тот же самый момент времени. В настоящее время существует ограниченное количество методик, позволяющих проводить с помощью клеток микроорганизмов анализ состояния водных объектов в протоке, так как для использования данного метода анализа необходимо выполнение определенных требований к способу удержания клеток микроорганизмов в аналитической ячейке. В частности, клетки микроорганизмов, с одной стороны, должны надежно удерживаться в этой ячейке, а с другой стороны, метаболическая активность клеток не должна угнетаться при их длительном использовании до появления в среде экотоксикантов , , , , . Однако, задача создания новых биоиндикаторов и подходов к оптимизации методов непрерывного экомониторинга водных объектов именно в режиме реального времени в протоке в настоящее время в полной мере не проработана и не решена. Почвы крупных мегаполисов также испытывают интенсивную антропогенную нагрузку, которая часто приводит к их деградации и, соответственно, к нарушению нормального функционирования, что оказывает как прямое, так и косвенное негативное воздействие на живые организмы. Почва гораздо более сложный объект для мониторинга экотоксикантов в сравнении с водой. Сложность исследования химического состояния почв обусловлена особенностями их химических свойств и связана с необходимостью получения информации, адекватно отражающей свойства почв и обеспечивающей наиболее рациональное решение, как теоретических вопросов почвоведения, так и воггросов практического использования почв. Для количественного описания химического состояния почв используют широкий набор показателей. Особенностями почвы как химической системы является гетерогенность, дисперсность, неоднородность, буферность. Требования к состоянию почв населенных мест и сельскохозяйственных угодий в России установлены в СанПиН 2. Санитарноэпидемиологические требования к качеству почвы, в которых предусмотрен анализ в почве экотоксикантов. В отличие от мониторинга водных объектов, для анализа проб почв помимо пробоотбора необходимо проводить и их пробоподготовку 1. Вопросу пробоподготовки образцов почвы для проведения анализа на наличие загрязнений посвящен целый ряд публикаций , в которых предложены различные способы подготовки проб почвы к проведеггию анализа на наличие экотоксикантов, включая одностадийную и мног остадийную экстракцию с применением различных окислителей и органических растворителей . Предложенные варианты пробоподготовки обладают как определенными преимуществами, так и недостатками. При этом отмечается, что с увеличением числа стадий в гаком анализе возможно искажение результатов изза воздействия применяемых окислителей или растворителей на компоненты анализируемой почвы. Наиболее целесообразным сегодня выглядит подход к пробоподготовке, при использовании которого предполагается определение в ггочве не всего пула присутствующих экотоксикантов, а только биодоступ ных англ. ЫоауаНаЫе токсичных веществ . Под биолоступными экотоксикантами подразумеваются такие экотоксиканты, которые химически гге связываются с ггочвой и лег ко экстрагируются из нее в водную среду.

Рекомендуемые диссертации данного раздела

28.06.2016

+ 100 бесплатных диссертаций

Дорогие друзья, в раздел "Бесплатные диссертации" добавлено 100 новых диссертаций. Желаем новых научных ...

15.02.2015

Добавлено 41611 диссертаций РГБ

В каталог сайта http://new-disser.ru добавлено новые диссертации РГБ 2013-2014 года. Желаем новых научных ...


Все новости

Время генерации: 0.550, запросов: 160