Keskkonnatehnoloogia õppekava

Permanent URI for this communityhttps://hdl.handle.net/10062/30345

Browse

Browsing Keskkonnatehnoloogia õppekava by Subject "Anne kanal"

Filter results by typing the first few letters
Now showing 1 - 2 of 2
  • Thumbnail Image
    Item
    Biosensori konstrueerimine Escherichia coli määramiseks ja selle kasutamine Tartu Anne kanali veekvaliteedi hindamiseks
    (Tartu Ülikool, 2018) Väling, Ingrid; Rinken, Toonika, juhendaja; Jõgi, Eerik, juhendaja; Tartu Ülikool. Loodus- ja täppisteaduste valdkond
    Käesoleva bakalaureusetöö eesmärgiks oli konstrueerida antigeen-antikeha äratundmisreaktsioonil põhinev biosensor Escherichia coli määramiseks ja testida selle kasutatavust suplusvee kvaliteedi hindamisel Anne kanalist kogutud veeproovide abil. Escherichia coli on imetajate ja teiste püsisoojaste loomade soolestikus elutsev enamasti kahjutu mikroob. Küll aga esineb E. coli bakteril ka patogeenseid tüvesid, mis põhjustavad ägedaid haigusnähtusid nagu kõhulahtisus, haavainfektsioonid ja kuseteede põletikud. Vältimaks patogeense E. coli sattumist inimorganismi ja ennetamaks võimalike haigusnähtude esinemist, on oluline, et E. coli sisaldus vesikeskkondades ei ületaks lubatud piirnorme. Seejuures on äärmiselt oluline, et E. coli sisalduse määramine toimuks kiiresti ning hoiatus potentsiaalse ohu kohta jõuaks inimesteni õigeaegselt. Traditsiooniliste meetoditena E. coli sisalduse määramiseks vesikeskkondades on tänapäeval kasutusel mikrobioloogilised analüüsid, mis võtavad aega 1-2 päeva ja PCR analüüs, mille läbiviimiseks kulub ligikaudu 6 tundi. Üheks võimalikuks alternatiiviks traditsioonilistele kasutusel olevatele meetoditele E. coli määramiseks on biosensorite kasutamine. Biosensorite eeliseks võrreldes teiste olemasolevate analüüsimeetoditega on lühike analüüsiaeg, kõrge selektiivsus määratava analüüdi suhtes, võimalus teostada mõõtmisi reaalajas ning lisaks puudub vajadus proovide eelkontsentreerimiseks. Bakalaureusetöö käigus konstrueeriti esmalt biosensor E. coli määramiseks. E. coli kontsentratsiooni määramiseks koostati kalibreerimisgraafik, mille lineaarne tööpiirkond oli vahemikus 101 – 107 CFU/ml ning veenduti, et soolade olemasolu vees ei mõjuta biosensoriga mõõdetud tulemusi. E. coli määramispiiriks biosensoriga oli 101 CFU/ml ning analüüsi läbiviimise ajaks 20 minutit. Konstrueeritud biosensorit kasutati Anne kanalist kogutud veeproovide analüüsimiseks. Selgus, et Anne kanali linnapoolses osas jäi E. coli sisaldus veeproovides lubatud normatiivi 32 (103 CFU/100 ml) piiridesse, kuid teisel pool Sõpruse silda, kanali Ihaste poolses osas ületas E. coli sisaldus lubatud normatiivi koguni 1000 korda. Biosensoriga saadud tulemuste valideerimiseks oleks edaspidi vajalik teha veeproovide analüüsid erinevate meeetoditega ning võrrelda saadud tulemusi. Võrdlusmeetoditeks sobivad mikrobioloogilised külvid ning qPCR. Lisaks on võimalik väljapakutud biosensortehnoloogiat tulevikus täiendada, et oleks võimalik eristada patogeensed bakterid mittepatogeensetestning vähendada aparatuuri mõõtmeid, et biosensorit oleks mugav veekogude äärde kaasa võtta ning proove saaks läbi viia kohapeal.
  • Thumbnail Image
    Item
    Escherichia coli biosensori kasutamine suplusvee kvaliteedi hindamiseks
    (Tartu Ülikool, 2020) Väling, Ingrid; Rinken, Toonika; Jõgi, Eerik; Tartu Ülikool. Loodus- ja täppisteaduste valdkond
    Käesoleva magistritöö eesmärgiks oli biosensori konstrueerimine Escherichia coli määramiseks looduslikus vees ja selle alusel vee mikrobioloogilise saastatuse hindamine Tartu Anne kanali näitel. Biosensoriga saadud tulemusi võrreldi mikrobioogiliste külvide ning qPCR meetodite abil saadud tulemustega, et hinnata eri meetoditel saadud tulemuste kokkulangevust. Töös uuriti ka vees leiduvate kolivormsete bakerirakkude ning osaliselt ja täielikult lagunenud E. coli rakkude poolt põhjustatud efekti biosensori mõõdetavas signaalis. Magistritöö käigus konstrueeriti biosensor ning viidi läbi E. coli analüüsid kasutades konstrueeritud biosensorit, mikrobioloogiliste külvide meetodit ning qPCR-analüüsi. Konstrueeritud biosensori lineaarne tööpiirkond asus vahemikus 101 – 107 CFU/ml ning määramispiiriks oli < 10 CFU/ml PBS-puhvris ning < 30 CFU/ml Anne kanali veeproovides. Ühe analüüsi läbiviimiseks kuluv aeg oli 20 minutit. Kolmel meetodil (mikrobioloogilised külvid, qPCR ja E. coli biosensor) analüüsitud Anne kanali veeproovide tulemustest selgus, et E. coli ja kolivormsete bakterite arvukus oli suurim augustikuu kolmandal nädalal, seevastu kui qPCR meetodiga saadud tulemused näitasid E. coli suurimat kontsentratsiooni ligikaudu kaks nädalat varem. Erinevate meetodite signaalide dünaamika erinevused on seletatavad elusate ja surnud rakkude suhte osakaalu muutumisega veeproovides. Biosensoriga registreeritud kõrgeim E. coli kontsentratsioon veeproovis oli orienteeruvalt 40 korda kõrgem mikrobioloogiliste külvidega registreeritud kõrgeimast E. coli kontsentratsiooni väärtusest. qPCR meetodiga saadud tulemused olid biosensori tulemustustest orienteeruvalt 4 korda madalamad. Biosensori signaali kõrged väärtused on tingitud sellest, et biosensor määrab nii elusaid, surnuid kui ka „uinunud“ bakterirakke, kuid lisaks registreerib teatud määral ka lagunenud rakkude membraani fragmentidel asetsevaid membraanvalke ning oma osakaalu annavad signaalile ka mittekultiveeritavad kolivormsed bakterid. Biosensoriga analüüsiti kolivormsete bakterite ja erinevatel meetoditel lagundatud E. coli rakkude mõju poolt avalduvat efekti biosensori signaalile. Selgus, et kasutatud polüklonaalne anti- E. coli antikeha omas lisaks E. coli bakteritele afiinsust ka kolivormsete mikroorganismide suhtes. qPCR tulemuste alusel arvutatud signaalimuutuste osakaalud langesid katsevigade piires hästi kokku biosensoriga saadud tulemustega, viidates sellele, et mittekultiveeritavate bakterite signaal on suuresti põhjustatud osaliselt lagunenud E. coli bakteritest. Kolivormsete bakterite suurim efekt biosensori signaalile avaldus sügisel kogutud 40 proovides (13.09.2018). Nii mehhaaniliselt ultrahelisondiga kui keemiliselt SDS- detergendi ja lüsosüümiga lagundatud E. coli rakkude mõju analüüsimise tulemustest selgus, et biosensori signaalile avaldus nende mõõdetav mõju seni kuni lagundamisprotsessidega jõuti raku peptidoglükaankihi lagundamiseni lüsosüümiga. Väljapakutud biosensortehnoloogia on heaks stardiplatvormiks suplusvee ohutuse kiireks kohapealseks hindamiseks. Ohutuskriterimite täpsemaks formuleerimiseks oleks edaspidi vaja põhjalikumalt iseloomustada erinevate bakteriliikide poolt põhjustatud signaali muutusi, samuti elusate ja surnud mikroorganismide sessoonseid osakaalude muutusi biosensori signaalis. Kui osutub vajalikuks biosensori määramispiiri alandamine, on võimalik seda lihtsalt teha proovi ruumala suurendamisega, mis ei vaja mingeid täiendavaid protseduure kui pikendab proovi voolutamiseks (ja seega ka analüüsiks) kuluvat aega. Aparatuuri mõõtmete vähendamisel on võimalik analüüsiseadmete loomine veeproovide automaatseks kohapealseks monitooringuks.