Pathogene Mikroorganismen, Antibiotika-Resistenz-Gene (ARGs) und exogene pathogene Nukleinsäuren lauern in städtischen Hausabwässern, Krankenhausabwässern, Industrieabwässern und Wasserbecken.Diese "unsichtbaren Risiken" bilden die Kernfragen der Wassersicherheit und der Prävention und Kontrolle von.

Abbildung 1: Schicksal und mögliche Expositionswege von Infektionsviren im städtischen Wasserkreislauf Quelle: Wigginton K.R., et al. Emerging Investigators Series: Die Quelle und das Schicksal von Pandemieviren im städtischen Wasserkreislauf. 2015. (übersetzt)

Wie können wir diese unsichtbaren Risiken aus komplexen Abwassermatrizen genau "ausfischen"?

Die Prüfung von Abwasser ist von Natur aus komplex.

Zunächst sind die Zielnukleinsäuren in der Regel in extrem geringen Konzentrationen vorhanden.In Umweltproben können Viren, pathogene Bakterien oder spezifische funktionelle Gene in winzigen Mengen vorhanden sein.Vor allem in den frühen Stadien von Krankheitsausbrüchen oder anfänglicher KontaminationDie Zielmolekülkonzentrationen liegen häufig weit unter der stabilen Nachweisgrenze der herkömmlichen Methoden.

Zweitens sind Abwasserprobenmatrizen sehr komplex: Abwasser aus verschiedenen Quellen kann Huminsäuren, Polysaccharide, Proteine,und andere PCR-Hemmer, die die Verstärkungseffizienz verringern, was zu verzerrten Testergebnissen führt.

Während quantitative Echtzeit-PCR (qPCR) auf Standardkurven für die absolute Quantifizierung beruht, teilt digitale PCR (dPCR) das Reaktionsgemisch in Zehntausende unabhängiger Mikroreationen.Durch die Berechnung des Verhältnisses zwischen positiven und negativen Reaktionen mit Poisson-Statistiken erreicht dPCR eine absolute Quantifizierung der Zielnukleinsäuremoleküle ohne Standardkurven.

Typische Anwendungen der digitalen PCR bei der Abwasserprüfung

• Pathogenüberwachung und Epidemiologische Frühwarnung:Die in Abwasser übertragenen menschlichen Virus-Nukleinsäuren spiegeln den Infektionsstatus der Gemeinschaft wider.dPCR überwacht virale Nukleinsäuren, um Datenunterstützung für Warnungen über Risiken für die öffentliche Gesundheit bereitzustellenZum Beispiel hilft das Erkennen von virusspezifischen Nukleinsäurefragmenten im Abwasser bei Virenepidemien, die Übertragungstrends in der Gemeinschaft zu beurteilen.Strategie von "passivem Testen" auf "proaktive Warnung"."

• Nachweis eines Antibiotikaresistenzgens (ARG):Die Resistenz gegen Antibiotika ist ein weltweit wichtiges Problem für die öffentliche Gesundheit.Digitale PCR ermöglicht eine genaue Quantifizierung von ARGs mit geringer Häufigkeit, die eine zuverlässige Datenunterstützung für die Bewertung der Abwasserbehandlung und die Risikoanalyse der Umweltresistenz bietet.

• Mikrobielle Kontamination und Bewertung der Wasserqualität:Traditionelle Kulturmethoden sind zeitaufwändig und können nicht unkulturierbare Mikroorganismen abdecken.so dass es für die Überwachung von Kläranlagen geeignet ist, Industrieabwasser und ökologische Gewässer.

JLM-Lifetech bietet hohe Empfindlichkeit, hohe Stabilität und hoheund hocheffiziente dPCR-Lösungen für molekulare Umweltprüfungen mit integrierter Mikrofluid-Chip-Technologie.

Kerntechnologie: All-in-One-Integrierte Mikrofluidische Chip

Abbildung 2: All-in-One integrierter Mikrofluidic Chip

Das digitale PCR-System von JLM-Lifetech nutzt ein innovatives integriertes Mikrofluidic-Chip-Design, das die Vorteile von Tropfen- und chipbasierter dPCR kombiniert.PCR-Verstärkung, und Fluoreszenzdetektion auf einer einzigen Plattform, erreicht es einen geschlossenen "Sample-in, Result-out"-Arbeitsablauf.

Nach der Aufladung werden die Proben durch das Mikrofluidsystem angetrieben, um eine dichte, einheitliche Einfachschicht aus Matrixmikrodropeln zu erzeugen.PCR-Verstärkung erfolgt direkt auf dem Chip ohne TropfentransferoperationenEine präzise Temperaturregelung ermöglicht einen schnellen thermischen Kreislauf und verkürzt so die Verstärkungszeit erheblich.

Bei komplexen Abwasserprüfungen gewährleistet diese Technologie eine zuverlässige Detektion von Zielstoffen mit geringer Fülle durch Tröpfchen-Einheitlichkeit, präzise Temperaturkontrolle und Kontaminationsverhütung.

Zusätzliche Vorteile des digitalen PCR-Systems von JLM-Lifetech:

• Empfindlichkeit für eine einzige Kopie:Erreicht eine Grenze der Detektion bis auf die Einzeldosierung, wodurch die geringe Ziel-Abundanz und komplexe Hintergrundstörungen in Abwasserproben wirksam überwunden werden.

• Erweiterte Multiplexfähigkeit:Erweitert sich über die Hardware-Kanalgrenzen hinaus, um mehr Ziele in einer einzigen Reaktion zu quantifizieren, um Proben und Reagenzien zu sparen und gleichzeitig die Durchlaufzeiten zu verkürzen.

Abbildung 3: Mit der TaqMan-Sondemethode mit FAM-, HEX-, ROX- und Cy5-Kanälen (konfiguriert mit 2, 2, 3 bzw. 2 Sonden) wird ein 9-Plex-dPCR-System hergestellt.2D-Grafiken über sechs Kanalkombinationen zeigen eine klare Auflösung positiver Tropfen für jedes Ziel.

• Intelligente Bildanalyse:Unterstützt die visuelle Rückverfolgung positiver Tropfen, um potenzielle Fehlauswirkungen zu identifizieren und zu korrigieren und die Spezifität und Genauigkeit zu verbessern.

• Offene Plattform:Kompatibel mit Reagenzien von Drittanbietern, was die Betriebskosten senkt.

DiOne: vollautomatisiertes All-in-One-System

• Durchsatz:4 ¢ 32 Proben/Charge

• Optische Kanäle:4/5/6/7 Kanäle

• Tropfgeneration:2025 000 Tropfen

Digitale Matrix: Microdroplet Matrix Generator und Thermal Cycler + Microdroplet Matrix Reader

• Generator und Wärmezyklus:1 ¢32 Proben/Charge, 20.000 ¢30.000 Tropfen

• Leser:3/4/5 Kanäle, 1 ¢16 Proben/Charge

Von der Überwachung von Umweltrisiken über Frühwarnungen für die öffentliche Gesundheit bis hin zur Erkennung von Krankheitserregern bis hin zur Erstellung von Resistenzgenprofilen tritt die Abwasserüberwachung in eine genauere und effizientere molekulare Ära ein.Das digitale PCR-System von JLM-Lifetech bringt hohe Empfindlichkeit, hohe Präzision und automatisierte molekulare Testfunktionen für die Umweltüberwachung mit sich.Umweltschutzbehörden, Forschungsinstitute, Prüflabore und Umweltbereiche.