Vývoj nového biosensoru k rychlému monitorování a mapování kontaminace v životním prostředí

Rozměr: px

Začít zobrazení ze stránky:

Download "Vývoj nového biosensoru k rychlému monitorování a mapování kontaminace v životním prostředí"

Karel Bláha
před 8 lety
Počet zobrazení:

životním prostředí Bidmanová Š., Kotlánová M., Rataj T.

1 LOSCHMIDTOVY LABORATOŘE MASARYKOVA UNIVERZITA Vývoj nového biosensoru k rychlému monitorování a mapování kontaminace v životním prostředí Bidmanová Š., Kotlánová M., Rataj T., Damborský J., Trtílek M., Prokop Z. Photon Systems Instruments

2 Halogenované alifatické uhlovodíky Přírodní i antropogenní látky Toxické, potenciálně karcinogenní, mutagenní a teratogenní Obtížně odbouratelné polutanty Významný ekologický problém

3 Monitorování halogenovaných látek Konvenční metody Biosensory Odběr Izolace Separace Analyt Převodník Biorozpoznávací složka Výstup

4 Monitorování halogenovaných látek Konvenční metody Nízké detekční limity Vysoká citlivost Zavedené metody Odběr a předpříprava vzorků Vysoké náklady Časová náročnost Biosensory Vysoká specificita Kontinuální in situ měření Jednoduchost a rychlost Vyšší detekční limity Omezená životnost Většinou prototypy

Časová náročnost Biosensory Vysoká specificita Kontinuální in situ měření

5 Optické biosensory

6 Biorozpoznávací složka Halogenalkandehalogenasy Převážně mikrobiální enzymy Reakce: hydrolytická dehalogenace Substráty: halogenované alifatické uhlovodíky

7 Indikátor Deriváty fluoresceinu Závislost fluorescence na ph Záznam fluorescenčních změn jako změna potenciálu fotonásobiče nebo fotodiody

8 Optické biosensory Imobilizace biorozpoznávací složky a indikátoru

9 Optické biosensory Prototyp optického biosensoru

Velikost (cm) 25 x 25 x 7 6 x 3 x 19 Detekční limit pro

10 Optické biosensory Miniaturizace a optimalizace - EnviroPen Charakteristiky Prototyp EnviroPen Měřící čas (min) 30 1 Velikost (cm) 25 x 25 x 7 6 x 3 x 19 Detekční limit pro 1,2-dibromethan (mg.l -1 ) 24,99 2,63 Předpokládaná cena ( )

11 Charakterizace EnviroPenu Opakovaný přídavek analytu 1,2-Dibromethan Vyředění

12 Charakterizace EnviroPenu Opakovatelnost měření,,, 1. batch 2. batch 3. batch

13 Relativní odezva biosensoru (%) Relativní odezva biosensoru (%) Charakterizace EnviroPenu Měřicí rozsah 1,2-Dibromethan Teplota ( C) ph Teplotní rozsah C ph rozsah 4 10

120 120 90 90 60 60 30 30 0 0 10 20 30 40 50 60 0 3 4 5 6 7

14 Odezva biosensoru Odezva biosensoru Odezva biosensoru Odezva biosensoru Charakterizace EnviroPenu Limity detekce analytů 0.4, 0.3, LOD = 2,63 mg.l -1 LOD = 0,75 mg.l , 0.2, 0.2, 0.1, 0.1, ,2-Dibromethan, (mg.l -1-1 ) Chlor-2-(chlormethyl)-1-propen (mg.l -1 ) 0.3, 800 LOD = 1,33 mg.l -1 LOD = 2,37 mg.l , , ,2,3-Trichlorpropan (mg.l -1-1 )) 1,2-Dichlorethan (mg.l (mg.l -1 ) -1 )

l -1-1 ) 0 0 10 20 30 40 50 3-Chlor-2-(chlormethyl)-1-propen (mg.l -1 ) 0.3, 800 LOD = 1,33 mg.l -1 LOD = 2,37 mg.l -1 0.

15 Testy v reálném prostředí Výběr lokality Spolana Neratovice Výroba PVC, kaprolaktamu, hydroxidu sodného, kyseliny sírové a hnojiv Colorlak Staré Město Výroba barev, laků a ředidel

16 Testy v reálném prostředí 1 Colorlak Čerťák Laguna I Laguna II

17 Testy v reálném prostředí 1 Fyzikálně-chemické vlastnosti vodných vzorků Lokalita Čerťák Laguna I Laguna II ph 7,9 9,2 9,2 Teplota ( C) 15,2 16,1 14,4 Rozpuštěný kyslík (mg.l -1 ) 9,4 9,0 9,2 Tvrdost vody polotvrdá tvrdá tvrdá Pufrační kapacita (ΔpH. µmol -1 HCl) 0,4 0,5 0,6

C) 15,2 16,1 14,4 Rozpuštěný kyslík (mg.

18 Čerťák Laguna I Laguna II Odezva biosensoru Testy v reálném prostředí 1 Analýza vodných vzorků pomocí EnviroPenu Detekce 1,2-dichlorethanu DhlaA Detekce jiných LinB halogenovaných látek -1000

pomocí EnviroPenu 3000 2000 1000 0 Detekce

19 Intenzita Testy v reálném prostředí 1 Analýza vodných vzorků pomocí GC Laguna I A 1,8e+07 1,4e+07 A A Diethylether (99%) 1,0e+07 0,6e+07 A 0,2e+07 2,00 3,00 4,00 5,00 6,00 7,00 8,00 9,00 10,00 Čas (min)

20 Testy v reálném prostředí 2 Labe I Libiš Spolana Labe II

21 Testy v reálném prostředí 2 Fyzikálně-chemické vlastnosti vodných vzorků Lokalita Libiš Labe I Labe II ph 7,1 8,1 8,3 Teplota ( C) 16,7 19,2 21,3 Rozpuštěný kyslík (mg.l -1 ) 5,7 5,9 5,9 Tvrdost vody tvrdá polotvrdá polotvrdá Pufrační kapacita (ΔpH. µmol -1 HCl) 0,1 0,2 0,2

22 Libiš Libiš Labe I Labe II Labe II Odezva biosensoru Testy v reálném prostředí 2 Analýza vodných vzorků pomocí EnviroPenu Detekce 1,2-dichlorethanu 1,2- dichlorethan Detekce jiných Jiné halogenované látky halogenovaných látek -1000

Intenzita Testy v reálném prostředí 2 Analýza vodných vzorků pomocí GC - Libiš 1,8e+07 1,6e+07 1,4e+07 1,2e+07 1,0e+07 A A A A B A Diethylether (99%) B 1,2-Dichlorethan (99%) C

23 Intenzita Testy v reálném prostředí 2 Analýza vodných vzorků pomocí GC - Libiš 1,8e+07 1,6e+07 1,4e+07 1,2e+07 1,0e+07 A A A A B A Diethylether (99%) B 1,2-Dichlorethan (99%) C 1,1,2-Trichlorethan (64%) D 2,2-Dichlorethanol (74%) E 2,2,2-Trichlorethanol (70%) 0,8e+07 0,6e+07 0,4e+07 0,2e+07 C D E 2,00 3,00 4,00 5,00 6,00 7,00 8,00 9,00 10,00 Čas (min)

24 Intenzita Testy v reálném prostředí 2 Analýza vodných vzorků pomocí GC - Libiš 1,8e+07 1,6e+07 1,4e+07 1,2e+07 1,0e+07 0,8e+07 0,6e+07 0,4e+07 0,2e+07 B Lokalita 1,2-Dichlorethan (mg.l -1 ) Libiš 9,62 Labe I 0, Labe II 0, ,00 3,00 4,00 5,00 6,00 7,00 8,00 9,00 10,00 Čas (min)

25 Závěr Enviropen biosensor pro detekci halogenovaných látek v životním prostředí Určení přítomnosti znečištění přímo na lokalitě bez nutnosti odběru vzorku Možnost on-line monitorování vývoje kontaminace v čase Velmi nízká cena jedné analýzy a minimální požadavky na obsluhu

26 Výhled Rozšíření použitelnosti EnviroPenu Detekce bojových látek (sirný yperit) Detekce dalších kontaminantů životního prostředí (hexachlorcyklohexan, 1,3-dichlorpropen) Stanovení halogenovaných kontaminantů v mořské vodě Další optimalizace EnviroPenu

27 Děkuji za pozornost Loschmidtovy laboratoře & Enantis Šárka Bidmanová Veronika Štěpánková Markéta Kotlanová Zbyněk Prokop Jiří Damborský Photon Systems Instruments Tomáš Rataj Martin Trtílek

Podobné dokumenty

EnviroPen biosenzor pro detekci halogenovaných polutantů

LOSCHMIDTOVY LABORATOŘE MASARYKOVA UNIVERZITA HaloPen Moderní biosensor pro detekci halogenovaných látek in situ EnviroPen biosenzor pro detekci halogenovaných polutantů Halogenované uhlovodíky Halogenované