Ανάπτυξη και εφαρμογή βιοφωταυγών κυτταρικών βιοαισθητήρων για εκτίμηση τοξικότητας με την τεχνική εισαγωγής δείγματος σε ροή

Abstract

Σύμφωνα με την νομοθεσία της Ευρωπαϊκής Ένωσης η ποιότητα των υδάτων καθώς και ο βαθμός της ρύπανσης εκτιμούνται με χημικές μεθόδους. Οι μέθοδοι αυτές, σε αντίθεση με τις βιοδοκιμές, δεν συνεκτιμούν συνεργιστικές και ανταγωνιστικές δράσεις οι οποίες είναι δυνατόν να επηρεάσουν τη βιοδιαθεσιμότητα και κατά συνέπεια την τοξικότητα διαφόρων τάξεων ρυπαντών. Οι βιοδοκιμές μπορούν να χρησιμοποιηθούν για εκτίμηση τοξικότητας, για προκαταρκτικό ημιποσοτικό προσδιορισμό και έλεγχο πριν την εκτέλεση λεπτομερέστερων χημικών αναλύσεων. Είναι γνωστό πόσο επιτακτική είναι η ανάγκη αυτοματοποίησης αναλυτικών μεθόδων, ώστε μεγάλος αριθμός αναλύσεων ρουτίνας να μπορεί να διεκπεραιώνεται αξιόπιστα σε μικρό χρόνο και να καθίσταται δυνατή η κατασκευή φορητών αναλυτικών οργάνων ώστε να μεταβαίνει άμεσα το εργαστήριο στο χώρο δειγματοληψίας και όχι το δείγμα στο εργαστήριο. Στη διατριβή αυτή περιγράφεται η ανάπτυξη κι εφαρμογή βιοφωταυγών κυτταρικών βιοαισθητήρων για εκτίμηση τοξικότητας. Οι βιοαισθητήρες βασίζονται σε φωταυγή βακτήρια Vibrio fischeri. Στην παρούσα διατριβή η εφαρμογή τους γίνεται με ενσωμάτωση σε πλήρως αυτοματοποιημένο αναλυτή εισαγωγής δείγματος σε ροή που συνδέεται με μικροϋπολογιστή ώστε να ελέγχεται ο χρονισμός των αναλύσεων και να γίνεται σχετικά απλά η λήψη και η στατιστική επεξεργασία των αναλυτικών δεδομένων. Οι αναλυτές εισαγωγής δείγματος διαθέτουν τα πλεονεκτήματα της ευκολίας σε χρήση, της μεγάλης ταχύτητας των αναλύσεων καθώς και το ότι έχουν μικρό κατασκευαστικό και λειτουργικό κόστος συγκρινόμενα με πολλά αναλυτικά όργανα υψηλού κόστους και κατανάλωσης αναλωσίμων.

In accordance with the legislation of the European Union the quality of water and the degree of contamination is assessed by chemical methods. However, these methods in contrast with bioassays, do not account for synergistic and competitive actions which could affect bioavailability and consequently the toxicity of different classes of pollutants. Bioassays may be used for assessment of toxicity as preliminary semiquantitative measurements before carrying out more detailed chemical analyses. Moreover, a large number of routine analysis can be performed rapidly and reliably through the development of automated analytical systems. A special benefit concerns the development of portable analytical instrumentation. In this way samples are not transported in the laroratory; the laboratory moves to the sampling area. In the present PhD thesis, the development and implementation of bioluminescent whole cell biosensors, for assessment of toxicity, fludic system is described. Biosensors are based on luminescent bacteria Vibrio fischeri. Bacteria are implemented in an automated flow analyzer controlled by a microcomputer. In this way, beyond high sampling rates, precise transport of Vibrio fischeri’s cells biosensor is achieved.