Viirusliku parasiidi jaoks määratud 5-kordne fikseerimine: meeskond näitab C. parvum ootsüstide kaltsiumi vahendatud kinnitust keskkonna biofilmidele

DIY Teeth Whitening SLIME! Whiter Teeth in 2 Minutes! Natalies Outlet (Juuli 2019).

Anonim

Veekogu elu on keerukas. Veekoguosa on maa-ala, mis eraldab väiksemaid vooluveekogusid, mis toidustuvad suuremasse, ühisest väljavoolupõhisest jõest, järvest või ookeanist. Sellisena on see tihti koduks erinevatele elusloodusele, samuti põllumajanduslikele ja puhkeajaotstarbelistele kasutusaladele. Sellest keerulistest ökosüsteemidest ilmnevad bakterid, viirused ja parasiidid - mõnikord teevad nad veevarustusse.

Üks põhjus, et klooriga töödeldakse joogivett ja avalikke basseine, on tappa selliseid haigusi põhjustavaid organisme. Kloor kõrvaldab edukalt mitmed kahjulikud patogeenid - kuid mitte kõik neist.

Cryptosporidium parvum on üks selline kloori suhtes resistentse patogeen. Protoosne parasiit, mis levib otsese kokkupuutel või saastunud toidu või vee allaneelamisel, leidub C. parvum loomade ja inimeste väljaheites.

Vastavalt haiguste tõrje ja ennetamise keskustele on C. parvum Ameerika Ühendriikides inimestel veenis esineva haiguse peamine põhjus. Infektsioon võib põhjustada krüptosporidioosi, mis tekitab tervetel inimestel raskeid kõhulahtisuse haigusi, mis võivad kesta nädalaid. Eakate, imikute või immuunpuudulikkuse korral võib infektsioon olla surmav.

Kuna saastunud joogivesi on seostatud suurte krüptosporidioosipuhangutega, on C. parvumi avastamine ja eemaldamine lähtevetes väga oluline rahvatervise kaitseks.

Nüüd kaks Lehighi ülikooli insenerid uurivad, kuidas C. parvum ootsüstid - keskkonnas eksisteeriv parasiit - seob keskkonna biofilme, mis on mikroobide kogukonnad, mis kasvavad veealustel pindadel, nagu kivid. Nende lõppeesmärk on parendatud avastamismeetodi väljatöötamine, mis võimaldab tuvastada saasteallika kiiremini ja odavamalt kui praegused meetodid, ennetades laialt levinud nakkusi.

"Me arvame, et saame arendada pinda, mida saab kaubanduslikult toodetud umbes 5 dollarini, " ütleb tsiviil- ja keskkonnatehnoloogia dotsent Kristen L. Jellison. "See võimaldaks kommunaalettevõtetel ja veeressursside haldajatel paremini kaitsta üldsust kokkupuudet, valides sagedamini rohkem asukohti ja saades usaldusväärsemaid ja põhjalikumaid andmeid parasiidi allikate kohta veemajandil."

Jellison ja tema Lehighi kolleeg Sabrina S. Jedlicka, materjaliteaduse ja inseneri dotsent, on esimesed, kes tõestavad, et ootsüstide sidumine keskkonna biofilmidega on kaltsiumi vahendatud protsess - oluline samm oma eesmärgi suunas. Jellison ja Jedlicka kirjeldavad oma tulemusi rakendus- ja keskkonnamikrobioloogia artiklist "Pseudo-second-order calcium-mediated Cryptosporidium parvum oocyst attachment to environmental biofilms."

Mõõtmise mehhanism, mis võimaldab ootsüstidel biofilme külge kinnitada, on oluline kinnituse efektiivsuse arvutamiseks või kiiruse suhtes, millega parasiit materjalile seondub. Maksumäära mõistmine on võtmeks kahel põhjusel: üks, see võib võimaldada ootsüsti kontsentratsiooni arvutamist vees materjali külge kinnitatud ootsüütide arvule; ja kaks, on vaja välja töötada materjale, mis maksimeerivad ootsüsti kinnitust. Selline kinnitusmaterjal võimaldab infektsiooni allikat avastada kiiremini ja odavamalt, kui praegused meetodid seda võimaldavad.

"Antud biofilmi proovi ootsüstide arv näitab, kui palju parasiiti on vees, " selgitab Jellison. "Näiteks lihtsalt illustreerimise huvides öeldes, et viie ootsüstiga kinnitatakse saastumisallikast allavoolu asuv biofilm, mis võib osutada 100 ootsüsti olemasolule veelgi ülesvoolu. Kui näeme kümmet ootsüsti kinnitamist, siis võib see tähendada, et peamine on 200 allikas. "

Jellisoni ja Jedlicka uurimus annab uue ülevaate kaltsiumi mõjust C. parvum ootsüstide külge keskkonna biopildile. Lisaks võiks nende modelleerimismeetodit kasutada ootsüstide käitumise selgitamiseks sageli esinevate komplekssete veesüsteemide puhul, mis on oluline samm paranüüde avastamise ja töötlemise tehnoloogia edaspidiste uuenduste võimaldamiseks rahvatervise kaitseks.

Võrreldavad andmed on palju odavamad

Idee kasutada biofilme C. parvumi saasteallika leidmiseks esmakordselt Jellisoni juures Philadelphia veeosakonna töös Cryptosporidium'i avastamisel Wissahickoni ja Schuykilli vesikondades.

EPA heakskiidetud filtratsioonipõhised meetodid, mida kasutati veeallikate katsetamiseks, olid kallid ja tulemused olid ebajärjekindlad. Jellisoni andmetel võib üks filter maksta kuni 120 USA dollarit. See ei pruugi tunduda suurte summadega, kuid arvestades paljude kohalike veeosakondade piiratud ressursse ja nende filtrite arvu, mis võivad olla vajalikud C. parvumi saasteallika täpseks avastamiseks, on see tõsine takistus.

"Taastumine praeguste meetoditega sõltub sellistest muutujatest nagu vee puhtus ja testimisega tegeleva isiku oskused, " ütleb Jellison. " C. parvum võib olla väga väikeses koguses vees. Saate kontrollida 10-liitrilist proovi ja mitte tuvastada parasiidi, kuid see võib olla vees."

Philadelphia lähedal asuvatest vesikondadest katsetades purustas Jellison BioPilmi rabast välja nii kahtlusaluse C. parvumi saastumise asukohta ülesvoolu kui ka allavoolu ning seejärel proovis oma laborit Lehighis. Aja jooksul pakkusid biofilmi proovid heakskiidetud filtreerimismeetodile võrreldavaid andmeid - kuid palju odavamalt.

"Vee täpselt ja rohkemates kohtades katsetamine suurendab saasteallika kindlakstegemise tõenäosust ja vähendab võimalust, et tuhanded inimesed nakatavad, " ütleb Jellison.

Jellisoni allavoolu biofilmi proovid sisaldasid rohkem ootsüüte kui proovid, mis olid võetud kahtlastest allikatest ülesvoolu kivimitest. Kuid ootsüstide külge ei olnud võimalik kindlaks teha. Biofilmide poolt esitatud vihjed olid olulised selleks, et kinnitada, et C. parvum jõudis teatud piirkondades asuvasse vette, kuid see ei aidanud paljuneda saastumisjuhtumite tekkimisel.

Kui Jellison saaks välja selgitada, millal täpselt lisatud ootsüstid, oleks ta paremini võimeline kindlaks määrama ootsüsti saastumise mudeleid, mis võimaldaksid tõhusamad allikate veekasutuse strateegiad.

Materjalide projekteerimine maksimaalse kinnituse saamiseks

Just seal on Jedlicka. Jedlicka - materjaliteadlane, kes ütleb, et ta "pärineb rakkude ebaseadusliku käitumisega seotud pindade kujundamise valdkonnast" - kas matemaatiline modelleerimine võimaldab duo'il arvutada C. parvumi kinnitustegevuse efektiivsust biofilme.

"Me peame mõistma keemia seostumisprotsessi taga, et teada saada, millised disainilahendused kõige paremini toimivad, " ütleb Jedlicka.

Jedlicka võime arvutada siduv jõud on see, mis viis kaltsiumi vahendatud sidumisprotsessi demonstreerimisele.

"Kui me võtame kaltsiumi välja, vähendas seonduv efektiivsus märkimisväärselt, mis on üks viis, kuidas me teadsime, et kaltsium on sidumiseks oluline, " ütleb Jedlicka.

Lisaks sellele, et parandada avastamismeetodeid, on ka osotistide kinnitusele maksimaalse pinna kujunduse loomine ka teisi tagajärgi.

"Kui me suudame tuvastada seostumismehhanismi, mis võimaldab C. parvumil biofilmele kinni jääda, saame luua selle eemaldamiseks parema võimaluse, " ütleb Jellison. "Mehhanismi mõistmine võib isegi avada ukse, et vältida parasiidi seostumist soolestikus ja inimeste haavamist."

Meeskonna järgmiste sammude seas on lisaks kaltsiumile sidumisega seotud keemiliste protsesside uurimine. Samuti kavatsevad nad katsetada oma mudelit mitmesugustel tingimustel, sealhulgas hüdrodünaamilistes õhurõhkides.

Nende ülim eesmärk on siiski selge.

"Kui me saame aidata kommunaalettevõtjatel leida viisi, kuidas jälgida vaid mõne teise veekogude mitut punkti, võivad nad oma piiratud ressursse tõhusamalt kasutada, " ütleb Jellison.

"Kuni selle ajani, " ütleb Jedlicka, "jätkame lihtsalt naeruväärselt kõvasti teaduslikke küsimusi."

menu
menu