ULTRAFILTRACJA JAKO TECHNIKA ODBIAŁCZANIA PRÓBKI

Podobne dokumenty
Deproteinizacja jako niezbędny etap przygotowania próbek biologicznych

KONTROLA JAKOŚCI LEKÓW

Instrukcja do ćwiczeń laboratoryjnych

Instrukcja do ćwiczeń laboratoryjnych

BADANIE ZAWARTOŚCI WIELOPIERŚCIENIOWYCH WĘGLOWODORÓW AROMATYCZNYCH (OZNACZANIE ANTRACENU W PRÓBKACH GLEBY).

POLITECHNIKA ŁÓDZKA INSTRUKCJA Z LABORATORIUM W ZAKŁADZIE BIOFIZYKI. Ćwiczenie 3 ANALIZA TRANSPORTU SUBSTANCJI NISKOCZĄSTECZKOWYCH PRZEZ

Wysokosprawna chromatografia cieczowa dobór warunków separacji wybranych związków

Wpływ ilości modyfikatora na współczynnik retencji w technice wysokosprawnej chromatografii cieczowej

Instrukcja do ćwiczeń laboratoryjnych

1 ekwiwalent 6 ekwiwalentów 0,62 ekwiwalentu

Wysokosprawna chromatografia cieczowa w analizie jakościowej i ilościowej

ANALIZA ŚLADOWYCH ZANIECZYSZCZEŃ ŚRODOWISKA I ROK OŚ II

1,4-Fenylenodiamina. metoda oznaczania UWAGI WSTĘPNE

WPŁYW ILOŚCI MODYFIKATORA NA WSPÓŁCZYNNIK RETENCJI W TECHNICE WYSOKOSPRAWNEJ CHROMATOGRAFII CIECZOWEJ

EKSTRAKCJA KOFEINY Z PRÓBEK KAWY

Sposób otrzymywania białek o właściwościach immunoregulatorowych. Przedmiotem wynalazku jest sposób otrzymywania fragmentów witellogeniny.

Rys. 1. Chromatogram i sposób pomiaru podstawowych wielkości chromatograficznych

ZASTOSOWANIE WYSOKOSPRAWNEJ CHROMATOGRAFII CIECZOWEJ DO OZNACZANIA BENZOESANU SODU W PRODUKTACH SPOŻYWCZYCH

Instrukcja do ćwiczeń laboratoryjnych

Bifenylo-4-amina. metoda oznaczania UWAGI WSTĘPNE. mgr inż. ANNA JEŻEWSKA 1 prof. dr hab. BOGUSŁAW BUSZEWSKI 2 1 Centralny Instytut Ochrony Pracy

PORÓWNANIE FAZ STACJONARNYCH STOSOWANYCH W HPLC

CHROMATOGRAFIA BARWNIKÓW ROŚLINNYCH

Klasyfikacja procesów membranowych. Magdalena Bielecka Agnieszka Janus

Zakład Chemii Organicznej, Wydział Chemii UMCS Strona 1

Zakład Chemii Organicznej, Wydział Chemii UMCS Strona 1

Mikrofiltracja, ultrafiltracja i nanofiltracja. Katarzyna Trzos Klaudia Zięba Dominika Stachnik

OFERTA FILTRACJI Szanowni Państwo,

Derywatyzacja tioli (ćwiczenia I i II)

EKSTRAKCJA DO FAZY STAŁEJ (SPE)

Zakład Chemii Organicznej, Wydział Chemii UMCS Strona 1

Instrukcja ćwiczenia laboratoryjnego HPLC-2 Nowoczesne techniki analityczne

4,4 -Metylenodianilina

Zadanie 4. Zastosowanie wysokosprawnej chromatografii cieczowej do oznaczania benzoesanu sodu w produktach przemysłowych

OZNACZANIE ZAWARTOŚCI MANGANU W GLEBIE

K05 Instrukcja wykonania ćwiczenia

Potencjometryczna metoda oznaczania chlorków w wodach i ściekach z zastosowaniem elektrody jonoselektywnej

CHEMIA ŚRODKÓW BIOAKTYWNYCH I KOSMETYKÓW PRACOWNIA CHEMII ANALITYCZNEJ. Ćwiczenie 7

ODWRÓCONA OSMOZA. Separacja laktozy z permeatu mikrofiltracyjnego serwatki

OD HPLC do UPLC. Prof. dr hab. inż. Agata Kot-Wasik. Katedra Chemii Analitycznej Wydział Chemiczny, Politechnika Gdańska

OZNACZANIE WYBRANYCH FARMACEUTYKÓW W PRÓBACH WODY.

fix RNA Roztwór do przechowywania i ochrony przed degradacją próbek przeznaczonych do izolacji RNA kat. nr. E0280 Sierpień 2018

OZNACZENIE JAKOŚCIOWE I ILOŚCIOWE w HPLC

GRAWITACYJNE ZAGĘSZCZANIE OSADÓW

TECHNIKI ROZDZIELANIA

WYZNACZANIE ZAKRESU WYKLUCZANIA DLA WYPEŁNIEŃ STOSOWANYCH W WYSOKOSPRAWNEJ CHROMATOGRAFII WYKLUCZANIA (HPSEC)

n-heksanal Numer CAS: CH 3 (CH 2 ) 4 CHO

SPECJALNE TECHNIKI ROZDZIELANIA W BIOTECHNOLOGII. Laboratorium nr1 ODSALANIE I ZATĘŻANIE ROZTWORU BIAŁKA W PROCESIE FILTRACJI STYCZNEJ

SĄCZKI STRZYKAWKOWE

Chromatogramy Załącznik do instrukcji z Technik Rozdzielania Mieszanin

Ilościowa analiza mieszaniny alkoholi techniką GC/FID

CHEMIA ŚRODKÓW BIOAKTYWNYCH I KOSMETYKÓW PRACOWNIA CHEMII ANALITYCZNEJ. Ćwiczenie 5

Metoda analityczna oznaczania chlorku winylu uwalnianego z materiałów i wyrobów do żywności

ĆWICZENIE II. PRZYGOTOWANIE ŻELU POLIAKRYLAMIDOWEGO DO ELEKTROFOREZY BIAŁEK W WARUNKACH DENATURUJĄCYCH (SDS-PAGE)

Laboratorium Podstaw Biofizyki

Postępowanie-WB NG ZAŁĄCZNIK NR 5. Cena jednostkowa netto (zł) Nazwa asortymentu parametry techniczne

Oznaczanie wybranych farmaceutyków w próbach wody

Instrukcja do ćwiczeń laboratoryjnych. Ćwiczenie nr 2

Instrukcja do ćwiczeń laboratoryjnych. Ćwiczenie nr 3

Wykład 1. Wprowadzenie do metod membranowych

4A. Chromatografia adsorpcyjna B. Chromatografia podziałowa C. Adsorpcyjne oczyszczanie gazów... 5

10. ODSALANIE I ZATĘŻANIE ROZTWORU BIAŁKA W PROCESIE FILTRACJI STYCZNEJ

KALIBRACJA BEZ TAJEMNIC

NH 2. Numer CAS:

Zakład Chemii Organicznej, Wydział Chemii UMCS Strona 1

CEL ĆWICZENIA: Zapoznanie się z przykładową procedurą odsalania oczyszczanych preparatów enzymatycznych w procesie klasycznej filtracji żelowej.

Zakład Chemii Organicznej, Wydział Chemii UMCS Strona 1

Zakład Chemii Organicznej, Wydział Chemii UMCS Strona 1

Utylizacja i neutralizacja odpadów Międzywydziałowe Studia Ochrony Środowiska

3-Amino-1,2,4-triazol

1. PRZYGOTOWANIE ROZTWORÓW KOMPLEKSUJĄCYCH

2,2 -Dichloro-4,4 - -metylenodianilina

ĆWICZENIE 2 WSPÓŁOZNACZANIE WODOROTLENKU I WĘGLANÓW METODĄ WARDERA. DZIAŁ: Alkacymetria

Kolor i stan skupienia: czerwone ciało stałe. Analiza NMR: Zakład Chemii Organicznej, Wydział Chemii UMCS Strona 1

LABORATORIUM Z KATALIZY HOMOGENICZNEJ I HETEROGENICZNEJ WYZNACZANIE STAŁEJ SZYBKOŚCI REAKCJI UTLENIANIA POLITECHNIKA ŚLĄSKA WYDZIAŁ CHEMICZNY

1 ekwiwalent 1 ekwiwalent

Pracownia Polimery i Biomateriały. Spalanie i termiczna degradacja polimerów

1 ekwiwalent 2 ekwiwalenty 2 krople

ODWRÓCONA OSMOZA ODSALANIE SOLANKI

KALIBRACJA. ważny etap procedury analitycznej. Dr hab. inż. Piotr KONIECZKA

Wykład 2. Wprowadzenie do metod membranowych (część 2)

Identyfikacja alkoholi techniką chromatografii gazowej

Adsorpcja błękitu metylenowego na węglu aktywnym w obecności acetonu

Instrukcja do ćwiczeń laboratoryjnych

Kontrola produktu leczniczego. Piotr Podsadni

Instrukcja do ćwiczeń laboratoryjnych

GraŜyna Chwatko Zakład Chemii Środowiska

ADSORPCJA PARACETAMOLU NA WĘGLU AKTYWNYM

Tabela potwierdzenia informacji rejestracyjnych przedsiębiorstwa produkcji importowanego mleka pasteryzowanego

Pytania z Wysokosprawnej chromatografii cieczowej

PODSTAWY CHROMATOGRAFII GAZOWEJ

Genomic Maxi AX zestaw do izolacji genomowego DNA wersja 0616

Instrukcja do ćwiczeń laboratoryjnych

ALGALTOXKIT F Procedura testu

EGZAMIN POTWIERDZAJĄCY KWALIFIKACJE W ZAWODZIE Rok 2019 CZĘŚĆ PRAKTYCZNA. Arkusz zawiera informacje prawnie chronione do momentu rozpoczęcia egzaminu

Roztwory buforowe (bufory) (opracowanie: dr Katarzyna Makyła-Juzak)

KALKULACJA CENY OFERTY Odczynniki do analiz instrumentalnych

JAK ZMIERZYĆ ILOŚĆ KWASÓW NUKLEINOWYCH PO IZOLACJI? JAK ZMIERZYĆ ILOŚĆ KWASÓW NUKLEINOWYCH PO IZOLACJI?

Katedra Chemii Fizycznej Uniwersytetu Łódzkiego. Wpływ stężenia kwasu na szybkość hydrolizy estru

EGZAMIN POTWIERDZAJĄCY KWALIFIKACJE W ZAWODZIE Rok 2019 CZĘŚĆ PRAKTYCZNA

ĆWICZENIE NR 3 BADANIE MIKROBIOLOGICZNEGO UTLENIENIA AMONIAKU DO AZOTYNÓW ZA POMOCĄ BAKTERII NITROSOMONAS sp.

Transkrypt:

ULTRAFILTRACJA JAKO TECHNIKA ODBIAŁCZANIA PRÓBKI Instrukcja do ćwiczeń opracowana w Katedrze Chemii Środowiska Uniwersytetu Łódzkiego. 1. Wprowadzenie Próbki biologiczne, do których zaliczamy materiał pochodzenia roślinnego i zwierzęcego, jak również wszelkiego rodzaju produkty żywnościowe, w tym surowy materiał z produkcji rolnej i wysoko przetworzone produkty spożywcze, oraz płyny biologiczne takie jak krew, czy ślina, stanowią częste obiekty badań analitycznych. Jednym z głównych, wielkocząsteczkowych składników próbek biologicznych są białka. Z punktu widzenia procedury przygotowania próbki do analizy ich obecność w próbce przysparza najwięcej kłopotów i wymaga zastosowania odpowiednich technik umożliwiających ich wyodrębnienie. Jest to szczególnie istotne w przypadku oznaczania związków niskocząsteczkowych techniką wysokosprawnej chromatografii cieczowej (HPLC). Wprowadzenie białek, np. do systemu HPLC, lub do kolumny chromatograficznej nieprzystosowanej do ich rozdzielania, powoduje szybki spadek sprawności kolumny i wzrost oporu, oraz wiąże się z podwyższeniem ciśnienia fazy ruchomej w układzie chromatograficznym. Wyjątek stanowią specjalne kolumny chromatograficzne, na które można nanosić rozcieńczone próbki zawierające białka. W związku z zagrożeniem uszkodzenia kolumny chromatograficznej próbki biologiczne powinny być pozbawione białek, przed ich końcową analizą. Popularną metodą oddzielenia białek od analitu jest ich wytrącanie, przy zastosowaniu odpowiednich odczynników lub temperatury. Po wytrąceniu białka, próbkę poddaje się sączeniu lub wirowaniu. Niestety ten sposób powoduje często znaczne rozcieńczenie próbki. Alternatywną metodą jest ultrafiltracja - wirowanie płynnego materiału biologicznego na odpowiednich filtrach membranowych typu cut off, pozwalających na oddzielenie białka od innych małocząsteczkowych składników próbki. Zaliczana jest ona do techniki, które umożliwiają zatężanie analitów lub ich oddzielenie od pozostałych składników próbki bez konieczności dostarczenia ciepła, czyli technik membranowych. W procesie filtracji cząstki są rozdzielane na podstawie wielkości oraz kształtu molekuł z wykorzystaniem ciśnienia oraz specjalnie zaprojektowanych membran półprzepuszczalnych. W procesie ultrafiltracji duże cząsteczki zostają zatrzymywane przez membranę o określonej wielkości porów, z kolei cząsteczki rozpuszczalnika wraz ze 1

składnikami o mniejszych rozmiarach cząsteczek przechodzą przez nią. Ultrafiltracja jest procesem rozdzielania wykorzystującym membranę, której pory charakteryzują się wielkością w zakresie 0,1 0,001 mikrona. Najczęściej w trakcie przeprowadzania ultrafiltracji z roztworu usuwane są cząsteczki o dużej masie molekularnej, cząsteczki koloidalne oraz organiczne i nieorganiczne polimery. Cząsteczki organiczne o niskiej masie molekularnej oraz jony, takie jak: sodowy, wapniowy, magnezowy, chlorkowy oraz siarczanowy przenikają przez membranę (Rys. 1). Rys. 1. Rozdzielanie różnej wielkości składników próbki za pomocą membrany podczas filtracji próbki. Membrany wykorzystywane do oddzielania białek najczęściej wykonane są z materiałów ceramicznych lub syntetycznych polimerów, takich jak polisulfon, teflon, czy octan celulozy. Materiały te nie są cytotoksyczne, ani też w żaden inny sposób nie wpływają na filtrowany roztwór. Ściany membran filtrów charakteryzują się anizotropową strukturą, tzn. kanały porów rozszerzają się od powierzchni membrany w głąb jej struktury. Dzięki temu cząsteczki, które są zatrzymywane przez daną membranę, zatrzymują się na jej powierzchni i nie zapychają światła kapilar w jej wnętrzu. Siłą napędową procesu ultrafiltracji jest różnica ciśnień hydrostatycznych po obu stronach przegrody, rzędu 0,05-0,5 MPa. Ultrafiltracja jest wykorzystywana m. in. do: - oddzielania cząstek koloidalnych od reszty zawiesiny, - oddzielania cząstek o danym rozmiarze od cząstek o innych rozmiarach, - określenia dystrybucji cząsteczek o różnych wymiarach w systemie koloidalnym poprzez wykorzystanie filtrów z gradientem rozmiarów porów. W procedurach przygotowania próbek do analizy doskonale sprawdza się jako technika odbiałczania próbki. W tym celu stosuje się filtry membranowe, zwane cut off. 2

Filtry te zbudowane są z filtra, do którego wprowadzana jest próbka, probówki, w której zbierany jest przesącz oraz korka przyłączonego do filtra, zabezpieczającego przez wylaniem się lub wyparowaniem próbki (Rys.2). Korek Filtr z membraną Probówka na filtrat Rys. 2. Budowa filtra typu cut off. Do najczęściej analizowanych płynów ustrojowych bogatych w białka należą krew i ślina. Ślina to płyn ustrojowy wydzielany przede wszystkim przez ślinianki przyuszne, podżuchwowe i przyjęzykowe. Takie czynniki jak: płeć, wiek, czy rodzaj bodźca wzbudzającego pracę ślinianek determinują ilość i skład wydzielanej śliny. Głównym składnikiem śliny jest woda, która stanowi niemal 99,5% całości. Na pozostałe 0,5% składają się składniki nieorganiczne (0,2%), oraz organiczne (0,3%), martwe - resztki pokarmowe, złuszczony nabłonek, martwe komórki układu odpornościowego, oraz żywe - bakterie, wirusy i grzyby wraz z ich metabolitami. Ciekły stan skupienia próbki oraz łatwość jej pobrania powoduję, że ślina jest materiałem stosunkowo łatwym do badań. Pobieranie próbek śliny nie należy do procedur skomplikowanych. Przed pobraniem próbki śliny należy przepłukać jamę ustną ciepłą wodą, a następnie pozwolić na swobodne ściekanie 6-8 ml próbki bezpośrednio do próbówki. Ze śliną częściowo wydalane są z organizmu substancje organiczne, nieorganiczne, jak również leki. Przyczyną niewielkiego zastosowania śliny jako materiału biologicznego w analizie toksykologicznej jest zmienna wartość podziału stężenia leku pomiędzy ślinę i surowicę. Stężenie leku w ślinie jest odzwierciedleniem stężenia w surowicy części leku nie związanego z białkiem. Do substancji szkodliwych oznaczanych w próbkach śliny zaliczamy leki takie jak: penicylina, streptomycyna, kwas salicylowy, a także etanol, nikotynę, pestycydy oraz metale ciężkie, w tym rtęć, kadm, ołów i stront. 3

W ślinie oznaczać można również zawartości aminokwasów tiolowych, w tym zawartość homocysteiny (Rys. 3), której nadmiar we krwi uszkadza naczynia krwionośne i powoduje zaburzenia krzepliwości krwi. Rys. 3. Wzór strukturalny homocysteiny. 2. Odczynniki i aparatura -Packard 1100 z detektorem FLD -1 (150 4.6 mm, 5 μm), Phenomenex filtry Vivaspin 30 kda wirówka laboratoryjna firmy Hetich rozpuszczalniki i roztwory do przygotowania fazy ruchomej (acetonitryl, 0,1 M NaOH oraz 0,01 M OPA) roztwór standardowy homocysteiny 2 M bufor fosforanowy, ph=7,8 na Wymagane środki ostrożności Identyfikacja zagrożeń (Klasyfikacja zgodnie z dyrektywami UE 67/548/EWG lub 1999/45/WE): Wodorotlenek sodu - C Produkt żrący R35 Acetonitryl - F Produkt wysoce łatwopalny R11, T Produkt toksyczny R23/24/25, R39/23/24/25 Aldehyd ftalowy - T, N Produkt toksyczny, Produkt niebezpieczny dla środowiska R25, R34, R43, R50 4

- w razie kontaktu ze skórą: spłukać dużą ilością wody. - w razie kontaktu z oczami: przepłukać dużą ilością wody, przy szeroko otwartej powiece. - jeżeli osoba poszkodowana oddycha, przenieść na świeże powietrze. Jeżeli osoba poszkodowana nie oddycha, zastosować sztuczne oddychanie. Zasięgnąć porady medycznej. - w przypadku wystąpienia podrażnień skontaktować się z lekarzem. - w razie spożycia: przepłukać usta wodą. 3. Wykonanie ćwiczenia Celem ćwiczenia jest zastosowanie techniki ultrafiltracji do odbiałczenia próbki na etapie jej przygotowania do oznaczenia homocysteiny w ślinie człowieka. 3.1. Przygotowanie układu chromatograficznego do pracy. Warunki chromatograficzne: -1 (150 4.6 mm, 5 μm), Phenomenex tonitryl, 70% 0,1 M NaOH + 0,01 M OPA /min ex=370 nm, λem=480 nm, wzmocnienie (gain)=14 µl Schemat postępowania: włączenie chromatografu cieczowego (postępować zgodnie ze wskazówkami prowadzącego ćwiczenia oraz instrukcją od chromatografu) podłączenie kolumny do chromatografu (postępować zgodnie ze wskazówkami prowadzącego ćwiczenia) i jej uruchomienie kondycjonowanie kolumny chromatograficznej ustawienie parametrów metody i sekwencji wykonanie analiz wymycie roztworu NaOH oraz OPA z kolumny, umycie kolumny chromatograficznej i przygotowanie do dłuższego przechowywania 5

3.2. Przygotowanie próbek do krzywej kalibracyjnej z roztworu standardowego homocysteiny o stężeniu 0,1 mol/l w dwóch powtórzeniach Przygotowanie serii roztworów w kolbkach o pojemności 5 ml, w których końcowe stężenie homocysteiny wynosi: 10; 15; 20; 30 nmol/ml. Szereg rozcieńczeń roztworu macierzystego homocysteiny wykorzystywanych do sporządzenia krzywej kalibracyjnej przygotować na podstawie przeprowadzonych samodzielnie obliczeń. Pobranie i przygotowanie próbki do analizy: do 7 probówek polipropylenowych o pojemności 3 ml pobrać próbki śliny odpipetować 2 ml śliny pełnej do probówek typu ependorf o pojemności 2 ml próbki śliny pełnej odwirować przy 12000 g przez 15 minut w temperaturze 4ºC otrzymany supernatant poddać dalszym etapom przygotowania próbki do analizy. Kalibracja 400 µl supernatantu śliny 10 µl H2O lub roztworu standardu homocysteiny o stężeniu 10; 15; 20; 30 nmol/ml Próbkę poddać ultrafiltracji na filtrach Vivaspin 500, PES MWCO 30 kda (4ºC, 10 minut, 12000 g). Próbki badane 400 µl supernatantu śliny 10 µl H2O Próbkę poddać ultrafiltracji na filtrach Vivaspin 500, PES MWCO 30 kda (4ºC, 10 minut, 12000 g). Uzyskany filtrat przenieść do fiolek stożkowych i podać analizie chromatograficznej. 6

Po każdym wirowaniu wszystkie filtry dokładnie umyć. W tym celu na filtry wprowadzić po 400 µl wody i odwirować (4ºC, 10 minut, 12000 g). Czynność powtórzyć 3-krotnie. 4. Opracowanie wyników 1. Przygotować wstęp teoretyczny. 2. Wykreślić krzywą kalibracyjną wykorzystując wysokości sygnałów analitycznych (pików) odczytanych z chromatogramów uzyskanych podczas analizy HPLC. Wyniki kalibracji metody przedstawić w formie tabeli według poniższego schematu: Stężenie Średnia wysokość Średnie uzyskane SD RSD Odzysk Hcy piku stężenie Hcy [nmol/ml] [%F] [nmol/ml] [nmol/ml] [%] [%] 0 10 15 20 30 3. Wykorzystując równanie krzywej kalibracyjnej wyznaczyć zawartości homocysteiny w badanych próbkach śliny. 4. Wyciągnąć wnioski z przeprowadzonego eksperymentu. Literatura 1. http://www.e-biotechnologia.pl/artykuly/ultrafiltracja/ 2. L. Kłyszejko-Stefanowicz, Ćwiczenia z biochemii PWN, Warszawa, 1999. 3. P. Stepnowski, E. Synak, B. Szafranek, Z. Kaczyński, Skrypt dla studentów Techniki separacyjne, Wydawnictwo Uniwersytetu Gdańskiego, Gdańsk 2010. 7