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Have Lab, Will Travel Teil 2: Magnetische Filtration als Kernfunktion eines tragbaren Labors
Magnetische Filtertrichter ermöglichen den Nachweis niedriger DNA-Konzentrationen an unvorhersehbaren Standorten.
6. Mai 2021
In Teil 1 von Have Lab, Will Travel haben wir den kontinuierlichen Bedarf an schnellen und effizienten Probenanalysen vor Ort erörtert und die Problemlösung eines Labors vorgestellt - eine kompakte Reihe von tragbaren Filtrations- und Detektionsgeräten. [1]
Die Strategie der Forscher, DNA-Screening Möglichkeiten an abgelegene Standorte zu bringen, bestand kurz gesagt darin, ein Toolkit mit zielführenden technologischen Komponenten in einem effizienten und effektiven tragbaren Format zu entwickeln.
Die Funktionsfähigkeit des „Kofferlabors“ wurde unter kontrollierten Bedingungen in den Meeresgewässern des Hafens Takehara vor der japanischen Küste erprobt, um schädliche Algenblüten (HAB) zu untersuchen. Sobald sich die Komponenten bewährt hatten, wurde eine Pilotstudie an vier abgelegenen Standorten vor der chilenischen Küste durchgeführt.
In der Pilotstudie wurden Meerwasserproben durch einen Pall Sentino® Magnetfiltertrichter geleitet, der in Kombination mit der Sentino Mikrobiologiepumpe verwendet wurde. Hierzu verwendeten die Forscher einen 500 mL, 47 mm Trichter mit einem 0,2 μm-Filter. Obwohl die 500 mL-Größe ideal für die Filtration großer Proben ist, sind die magnetischen Filtertrichter von Pall auch in 150 mL und 300 mL Volumenformaten erhältlich, um einer Reihe von Qualitäts- und Forschungsanwendungen gerecht zu werden.
Die magnetischen Filtertrichter von Pall sind besonders nützlich für die Laborarbeit vor Ort, da sie in einer unvorhersehbaren Umgebung auslaufsicher und mit einer Hand zu bedienen sind. Außerdem sind sie sicher in der Anwendung und bieten einen Vorteil gegenüber herkömmlichen Glastrichtern: Sie bestehen aus einem robusten Polyphenylsulfon-Kunststoff, der bruchsicher und mit einer Vielzahl von Chemikalien kompatibel ist. In dieser Studie ermöglichte die Verwendung des 0,2 μm-Filters eine höhere Messempfindlichkeit als der Netzfilter, der für die Teststudie eingesetzt wurde. Dieser alternative Workflow wurde entwickelt, um den Nachweis von geringen Konzentrationen von Umwelt-DNA zu ermöglichen.
Nach Aufbereitung der Meerwasserproben und Analyse mittels LAMP-Technologie (loop-mediated isothermal amplification) war das Team in der Lage, die DNA der Zielarten innerhalb weniger 2Stunden nach der Entnahme erfolgreich nachweisen zu können! Dies ist eine bemerkenswerte Verbesserung gegenüber den derzeitigen Workflows. Selbst mit den schnellsten Transportwegen benötigen die derzeitigen Überwachungsmethoden für HAB mehrere Tage, bevor die vor Ort gesammelten Proben zur Identifizierung in ein Labor gebracht werden können, und es besteht immer das Risiko, dass unzureichend geschützte Proben in dieser Zeit verderben werden.
Je schneller der Nachweis von HABs erbracht werden kann, desto größer ist die Wahrscheinlichkeit, dass die Umweltschäden für die Küstengemeinden eingedämmt oder vermindert werden können. Das „Kofferlabor“ ermöglicht eine schnelle und kosteneffiziente Probenanalyse, ohne dass eine Kühlkette erforderlich ist. Darüber hinaus ist das Konzept eines mobilen Labors eine zunehmend attraktive Option für die Forschung vor Ort an abgelegenen Standorten. Ähnliche Strategien wurden in Regionen Afrikas zur Überwachung von Ebola Ausbrüchen und in Brasilien zur Überwachung von Ausbrüchen des Zika Virus eingesetzt. Der Gebrauch eines solchen effektiven, tragbaren Instrumentariums wird der Umweltforschung zweifellos erheblich zu Gute kommen.
Pall ist stolz darauf, diese Forschung zu fördern und ein Teil der Lösung sein zu dürfen. Lernen Sie mehr über intelligente Lösungen für die Umweltmikrobiologie.
Literatur:
Fujiyoshi S et al. Das Kofferlabor: Eine neue, tragbare und einsatzbereite Apparatur zum schnellen Nachweis spezifischer schädlicher Algen in chilenischen Küstengewässern. Environ Sci Pollut Res Int.1–12. Nov. 2020.
Bildnachweis: Bild der Sentino Pumpe im Einsatz mit Genehmigung von Springer Nature und Dr. So Fujiyoshi unter der Creative Commons Licence[1] veröffentlicht.
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