En simpel metode til Automated Solid Phase Extraction af vandprøver for Immunologisk analyse af små miljøgifte
Summary
A protocol for the extraction and pre-concentration of estradiol from water samples by using an automated and miniaturized system is presented.
Abstract
Der foreslås en ny metode til fast fase ekstraktion (SPE) af vandprøver miljøet. Den udviklede prototype er omkostningseffektiv og brugervenlig, og gør det muligt at udføre en hurtig, automatiseret og enkel SPE. Præ-koncentrerede opløsning er kompatibel med analyse ved immunoassay, med en lavt indhold af organisk opløsningsmiddel. Der beskrives en fremgangsmåde til udvinding og præ-koncentration af naturlige hormon 17β-østradiol i 100 ml vandprøver. Omvendt fase SPE udføres med octadecyl-silica sorbent og eluering udføres med 200 pi methanol 50% v / v. Eluenten fortyndes ved tilsætning af di-vand for at sænke mængden af methanol. Efter fremstilling manuelt SPE-søjle, er den samlede procedure udføres automatisk inden for 1 time. Ved afslutningen af processen, er østradiol koncentrationen måles ved anvendelse af et kommercielt enzym-bundet immun- sorberende assay (ELISA). 100-fold pre-koncentration opnås, og methanolen indhold på kun 10% v / v. Fuld inddrivelser af molekyletopnås med 1 ng / L spiked deioniseret og syntetiske havet vandprøver.
Introduction
Prøve forberedelse er et vigtigt skridt i enhver analytisk proces. Især er nødvendige for at opnå præcise resultater og nå lave detektionsgrænser fjernelse af matrix effekter, formindskelse af interferens, og berigelse af analysanden. Hormonforstyrrende stoffer (EDC) er af særlig bekymring på grund af deres indsats på levende organismer, selv når til stede på meget lave niveauer i miljøet. Det naturlige hormon 17β-østradiol er til stede på EU vandforurening overvågningsliste og tilbøjelige til at blive føjet til listen over prioriterede stoffer er reguleret i henhold til rammedirektivet den europæiske Water. Fastfaseekstraktion (SPE) er almindeligt anvendt til analyse af små forurenende stoffer i vand, med både kemisk 1-5 (kromatografi, massespektrometri) og immunologiske 6-9 detektionsmetoder. Sidstnævnte tjente interesse inden for miljøkontrol, som immunoassays er tilgængelige i store række formater, er specifikke for tarFå analyt, og nå lave påvisningsgrænser. 6, 7, 10, 11 Forskellige enzymbundne immunosorbentassays (ELISA) er kommercielt tilgængelige og gør det muligt at analysere flere prøver på én gang på en multi-brønds plade. Proceduren består i successive reaktionstrin, der kan tage et par timer. Slutproduktet af reaktionen kan detekteres optisk at bestemme koncentrationen af målmolekylet baseret på en kalibreringskurve.
Klassiske SPE procedurer omfatter sorptionsmiddel pre-condition, prøve udvinding, vaskning, eluering, og koncentration ved fordampning af eluenten. Opløsningsmidlet anvendt til fortynding af denne ekstrakt vælges afhængigt af påvisningsmetoden. For immunologiske metoder, mængden af organiske opløsningsmidler påvirkninger på det kraftigste følsomhed af metoden. 12
Ud over den genopretning og de præ-koncentration forestillinger, metoden skal også være enkel og omkostningseffektiv. Automatisering af procedure hjælper med at reducere menneskelige-relaterede fejl. I vores tidligere arbejde 13 introducerede vi vores prototype til automatiseret SPE, og vores metode blev anvendt til analysen af det naturlige hormon 17β-østradiol i havet vandprøver. Med den nuværende video vil vi gerne fremhæve de tekniske fordele ved vores metode sammenlignet med traditionelle off-line og on-line SPE, og dens særlige kompatibilitet med detektion ved immuno-reaktioner. Vi beskriver protokollen anvendes på vandprøver til påvisning af 17β-estradiol. SPE udføres med octadecyl-silica (C18) sorbent fase og eluering udføres med fortyndet methanol.
Protocol
Representative Results
Discussion
En ny metode til fremstilling af vandprøver efterfulgt af analyse under anvendelse af immunoassay blev foreslået. Instrumentet gør det muligt at udføre fastfaseekstraktion i en automatiseret og brugervenlig måde.
Filtrering af prøven vand før injektion i systemet er kritisk. Eventuelle partikler stadig til stede i løsning vil potentielt medføre tilstopning af fluide netværket og hindre SPE kolonne. Et andet vigtigt skridt er udarbejdelsen af SPE kolonne. Mængden af par…
Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
This work was funded by the European Union Seventh Framework Program FP7/2007-2013 under grant agreement no. 265721. The authors thank the RIKILT Institute for Food Safety (NL) for their support in this project.
Materials
| Filter membrane 0.2 μm pore size | Merck Millipore | GNWP04700 | For sample filtration |
| Nylon membrane 11 μm pore size | Merck Millipore | NY1104700 | For SPE column |
| Disposable biopsy punch 5 mm | Medical Budget | 39302439 | |
| Nucleodur C18 ec | Macherey Nagel | 713550.01 | 50 μm particle diameter |
| Synthetic sea water | Sigma Aldrich | SSWS500-500ML | |
| Methanol | VWR | ||
| 17beta-estradiol standard | Enzo Life Science | 300 ng/ml | |
| 17beta-estradiol ELISA kit | Enzo Life Science | ADI-900-008 | 96 wells, range 30 – 3000 ng/L |
References
- Chang, H. S., Choo, K. H., Choi, S. J. The methods of identification, analysis and removal of endocrine disrupting compounds (EDCs) in water. J. Hazard. Matter. 172, 1-12 (2009).
- Azzouz, A., Souhail, B., Ballesteros, E. Continuous solid-phase extraction and gas chromatography-mass spectrometry determination of pharmaceuticals and hormones in water samples. J. Chromatogr. A. 1217, 2956-2963 (2010).
- Tomsikova, H., Aufartova, J., Solich, P., Novakova, L. High sensitivity analysis of female-steroid hormones in environ-mental samples. Trends Anal. Chem. 34, 35-58 (2012).
- Ciofi, L., Fibbi, D., Chiuminatto, U., Coppini, E., Checchini, L., Del Bubba, M. Fully automated on-line solid phase extraction coupled to high-performance liquid chromatography-tandem mass spectrometric analysis at sub-ng/L levels of selected estrogens in surface water and wastewater. J. Chromatogr. A. 1283, 53-61 (2013).
- Robles-Molina, J., Lara-Ortega, F. J., Gilbert-Lopez, B., Garcia-Reyes, J. F., Molina-Diaz, A. Multi-residue method for the determination of over 400 priority and emerging pollutants in water and wastewater by solid-phase extraction and liquid chromatography-time-of-flight mass spectrometry. J. Chromatogr. A. 1350, 30-43 (2014).
- Huang, C. H., Sedlak, D. L. Analysis of estrogenic hormones in municipal waste water effluent and surface water using enzyme-linked immunosorbent assay and gas chromatography/tandem mass spectrometry. Environ. Toxicol. Chem. 20, 133-139 (2001).
- Hintemann, T., Schneider, C., Schöler, H. F., Schneider, R. J. Field study using two immunoassays for the determination of estradiol and ethinylestradiol in the aquatic environment. Water Res. 40, 2287-2294 (2006).
- Farré, M., Kuster, M., Brix, R., Rubio, F., Lopez de Alda, M. J., Barcelo, D. Comparative study of an estradiol enzyme-linked immunosorbent assay kit, liquid chromatography-tandem mass spectrometry, and ultra-performance liquid chromatography-quadrupole time of flight mass spectrometry for part-per-trillion analysis of estrogens in water samples. J. Chromatogr. A. 1160, 166-175 (2007).
- Pu, C., Wu, Y. F., Yang, H., Deng, A. P. Trace analysis of contraceptive drug levonorgestrel in waste water samples by a newly developed indirect competitive enzyme-linked immunosorbent assay (ELISA) coupled with solid phase extraction. Anal. Chim. Acta. 628, 73-79 (2008).
- Van Emon, J. M., Gerlach, C. L. A status report on field-portable immunoassay. Environ. Sci. Technol. 29 (7), 312A-317A (1995).
- Farré, M., Brix, R., Barcelò, D. Screening water for pollutants using biological techniques under European Union funding during the last 10 years. Trends Anal. Chem. 24 (6), 532-545 (2005).
- Schneider, C., Schöler, H. F., Schneider, R. J. A novel enzyme-linked immunosorbent assay for ethinylestradiol using a long-chain biotinylated EE2 derivative. Steroids. 69, 245-253 (2004).
- Heub, S., et al. Automated and portable solid phase extraction platform for immuno-detection of 17β-estradiol in water. J. Chrom. A. 1381, 22-28 (2015).
- Petrovic, M., Eljarrat, E., Lopez de Alda, M. J., Barcelo, D. Endocrine disrupting compounds and other merging contaminants in the environment: a new survey on new monitoring strategies and occurrence data. Anal. Bioanal. Chem. 378, 549-562 (2004).
- Richardson, S. D., Ternes, T. A. Water analysis: Emerging contaminants and current issues. Anal. Chem. 86, 2813-2848 (2014).
