Two complementary analyses of atmospheric biological particles from air sampled filters are described herein: the extraction and detection of endotoxin, and of DNA.
Aerosol Research Outdoor comumente utiliza partículas amostradas em filtros. Este procedimento permite que várias caracterizações das partículas recolhidas para ser realizado em paralelo. O objectivo do método aqui apresentado consiste em obter uma análise precisa e altamente fiável do conteúdo de endotoxina e de ADN de bio-aerossóis extraídos de filtros. A extracção de moléculas orgânicas de elevado peso molecular, tais como lipopolissacáridos, de filtros amostrados envolve a agitação da amostra, num meio à base de água livre de pirogénio. A subsequente análise baseia-se numa reacção enzimática que pode ser detectada utilizando uma medição turbidimétrica. Como resultado do elevado teor orgânico nos filtros da amostra, a extracção de ADN a partir de amostras é realizada usando um kit de extracção de DNA comercial que foi originalmente concebido para solos e modificados para melhorar o rendimento de ADN. A detecção e quantificação de espécies microbianas específicas usando Reacti cadeia da polimerase quantitativaem análise (Q-PCR) são descritos e comparados com outros métodos disponíveis.
Amostragem de ar em filtros é uma ferramenta básica na investigação aerossóis atmosférica. 1 Os filtros são amostrados o ponto de partida para várias propriedades químicas, físicas e biológicas das caracterizações partículas ambiente recolhida. 2-11 A vantagem desta abordagem é que várias análises podem ser realizado fora de linha na mesma amostra. Compilando os dados de todas as diferentes análises permite ao pesquisador obter uma boa compreensão das características das partículas e auxiliares colhidos em resolver questões complexas nas ciências atmosféricas. 12,13 Por exemplo, aparelhos de ar amostras marinhas e fluviais tomada durante o mesmo período pode ser comparado com respeito à toxicidade de partículas amostrado e composição biológica. 14 para este estudo, lipopolissacáridos (LPS), componentes de células, as paredes bacterianas gram-negativas, também conhecidos como endotoxinas, foram extraídos a partir de filtros amostrados em terra e em um site para o interior, e foram avaliados usando olimulus amebócito lisado (LAL) de teste. Em paralelo, uma avaliação do conteúdo genómico bacteriano (bactérias totais, bactérias gram negativas, e cianobactérias) foi realizada na mesma amostra, utilizando a reacção em cadeia da polimerase quantitativa (Q-PCR). O teste LAL baseia-se em medições de turvação formada após a adição de um extracto aquoso de amebócitos do caranguejo-ferradura, Limulus polyphemus, a uma solução aquosa que contém as endotoxinas. Quanto maior for a concentração de endotoxinas na amostra, a turbidez mais rapidamente se desenvolve. 15 A análise Q-PCR baseia-se num sinal de fluorescência emitido como um fragmento de ADN específico é amplificado. 16 por monitorização em tempo real do sinal durante a fase exponencial da PCR reacção e de calibragem com uma curva padrão, a quantidade inicial de ADN pode ser quantificada. A combinação destas duas análises em conjunto com os outros, como detalhado em outra parte, 14 pode fornecer uma boa estimativa dos níveis de endotoxina e aquantidade de bactérias nas amostras de origem.
O objectivo do método aqui apresentado consiste em obter uma análise precisa e altamente fiável do conteúdo de endotoxina e de ADN de bio-aerossóis extraídos de filtros. Embora os métodos para a amostragem das características físico-químicas e inorgânicos dos aerossóis são bem conhecidos e, mais recentemente, têm sido desenvolvidos métodos para investigar a sua componente de matéria orgânica, 17 houve uma pesquisa escassa no componente biológico de aerossóis. 18 A razão para a corrente de método é preencher esta lacuna, apresentando em pormenor um método robusto para extrair, analisar e identificar a fração biológica de aerossóis 14.
O método detalhado aqui é esperado para encontrar uma ampla utilização em projectos de investigação biológicos interiores e exteriores de aerossol que envolvem a análise de filtro 20-24.
Este trabalho descreve métodos de extração e detecção para quantificar tanto endotoxinas e DNA presente em amostras de aerossóis recolhidas em filtros. Os métodos requerem rotinas precisas e pode ser executada facilmente, desde que o experimentalista adere a alguns pontos essenciais e importantes discutidos aqui.
Para o passo de detecção de endotoxina, note que o lisado solução é bastante viscosa e tende a produzir bolhas mediante pipetagem. É difícil de remover ti bolhas, e el…
The authors have nothing to disclose.
The authors thank Dr. Yoav Barak from the Chemistry Faculty, Weizmann Institute, for support and advice. This study was supported by the Israel Science Foundation (grant # 913/12), and by the Minerva Foundation with funding from the Federal German Ministry for Education and Research.
Filter sampling | |||
HiVol 3000 – High Air Volume Sampler | Ecotech | ||
Quartz Microfiber Filters | Whatman | 1851-865 | 203mm X 254mm |
ELF – Laboratory Chamber Furnaces | Carbolite | ELF 11series | |
Aluminum foil | Opal | ||
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Endotoxin | |||
Ethanol | Sigma Aldrich | 16368 | Laboratory Reagent, 96% |
Airstream Class II Biological Safety Cabinet AC-4E1 | ESCO | 10011712 | |
Pyrotell -T | Associates of Cape Cod, Inc. | T0051 | |
Control Standard Endotoxin | Associates of Cape Cod, Inc. | E0005-1 | Escherichia coli O113:H10, 0.5 µg/vial 1 Pack |
LAL Reagent Water | Associates of Cape Cod, Inc. | W0051 | |
10 mL sterile syringe with Luer-Lok Tip | Becton-Dickinson & Co. | 309605 | |
BD Precisionglide syringe needle | Becton-Dickinson & Co. | 305129 | Sterile |
Parafilm-M sealing tape | Parafilm | P7543 | Sigma catalog number |
Microtubes | Axigen | MCT-200-C | 2ml, pyrogen free |
1.12 cm diameter Cork Borer | Boekel Scientific | 1601 BD Series – Steel | Part of a cork borer set containing borers with various diameters. |
50 mm Petri Dish | Miniplast Ein-Shemer | 72050-01 | Aseptic |
Vortex Genie 2 | Scientific Industries, inc. | SI-0297 | |
Microcentrifuge 5415 D | Eppendorf | 22621408 | |
TC MicroWell 96 F SI w/lid | Nunc | 167008 | Flat bottom wells (with lid (individually wrapped)), sterile, pyrogen free |
Synergy HT Multi-Detection Microplate Reader | Biotek | 7091000 | |
Name | Company | Catalog Number | Comments |
DNA | |||
DNA away | Sigma Aldrich | 7010 | |
Standard DNA of the microbial species of interest | ATCC or other culture collection | Either the appropriate microbial strain for DNA extraction or the extracted DNA | |
Neubauer-improved | Marienfeld | 640030 | hemocytometer |
TE buffer, Low EDTA | Life Technologies | 12090-015 | 10 mM Tris-HCl (pH 8.0) 0.1 mM EDTA |
Nuclease-free PCR-grade water | Sigma Aldrich | 3315959001 | |
PCR primers | Sigma Aldrich | Targets the microbial species of interest | |
Dual-Labeled Probes | Sigma Aldrich | Targets the microbial species of interest | |
Screw cap tubes | Axigen | ST-200-SS | 2 mL |
PowerSoil DNA extraction kit | Mo Bio Laboratories | 12888-100 | |
Glass beads, acid-washed 425-600 Microns | Sigma Aldrich | G8772-100G | |
Glass beads, acid-washed <106 microns | Sigma Aldrich | G4649-100G | |
PowerSoil Solution C1 | Mo Bio Laboratories | 12888-100-1 | Cell lysis buffer , Power soil Kit |
Magic Touch ice bucket | Bel-Art | 18848-4001 | |
Mini-Beadbeater-16 | BioSpec | 607EUR | |
StepOnePlus Real-Time PCR System | Applied Biosystems | 4376600 | |
Fast SYBR Green Master Mix | Applied Biosystems | 4385612 | |
TaqMan Gene Expression Master Mix | Applied Biosystems | 4370048 | |
MicroAmp Fast Optical 96-Well Reaction Plate with Barcode, 0.1 mL | Applied Biosystems | 4346906 | |
MicroAmp Splash-Free 96-Well Base | Applied Biosystems | 4312063 | |
MicroAmp Optical Adhesive Film | Applied Biosystems | 4311971 | |
Centrifuge 5810 R | Eppendorf | 5811 000.010 | Rotor A-4-62 with MTP buckets |