БИОСЕНСОР ДЛЯ НЕПРЕРЫВНОГО КОНТРОЛЯ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ В ВОДЕ

Полезная модель относится к биотехнологии и экологии, а именно к биосенсорам для контроля тяжелых металлов в воде.
Известен биосенсор для определения в воде тяжелых металлов, включающий чувствительный элемент и люминометр, состоящий из кюветного отделения и регистрирующего устройства [Hedda J. Weitz, Colin D. Campbell, Ken Killham. Development of a novel, bioluminescence-based, fungal bioassay for toxicity testing. Environmental Microbiology, Volume 4, Issue 7, pp.422-429, July 2002]. В качестве чувствительного элемента используют светящийся глобулярный мицелий грибов Armillaria mellea и Mycena citricolor, который выращивают в колбах на качалке в течение 7-10 суток. Отобранные из колб порции мицелия трижды аэрируют, смешивают с образцами тестируемой воды и переносят в кюветы, которые помещают в кюветное отделение люминометра. Свечение мицелия в пробах фиксируется фотодатчиком, сигнал от которого поступает в регистрирующее устройство. В присутствии тяжелых металлов интенсивность свечения мицелия снижается. Для сравнения используют порции мицелия, смешанные с деионизированной водой. О наличии тяжелых металлов в воде судят по разности интенсивности свечения мицелия в образцах тестируемой и деионизированной воды.
Известный биосенсор имеет следующие недостатки:
- технология выращивания грибов Armillaria mellea и Mycena citricolor в колбах на качалке не всегда обеспечивает получение глобул мицелия должного качества;
- биосенсор не обеспечивает непрерывный контроль качества воды и предназначен для разового отбора проб.
Задачей полезной модели является разработка биосенсора для непрерывного контроля тяжелых металлов в воде.
Данная задача решается за счет того, что кюветное отделение представляет собой защищенную от света проточную термостатируемую ячейку. Внутри ячейки на поверхности воды расположен чувствительный элемент, выполненный в виде плавающей пластинки с закрепленным на ней светящимся мицелием гриба Neonothopanus nambi. На верхней панели ячейки размещен фотодатчик, фиксирующий изменения интенсивности свечения чувствительного элемента.
Технический результат полезной модели:
- расширение арсенала средств контроля тяжелых металлов в воде;
- повышение надежности контроля тяжелых металлов в воде;
- снижение трудозатрат при контроле тяжелых металлов в воде;
Сущность изобретения поясняется схематическим чертежом и фотографиями.
На фиг.1 - схема биосенсора;
На фиг.2 - чувствительный элемент биосенсора после снятия с поверхности плотной питательной среды;
На фиг.3 - чувствительный элемент биосенсора на поверхности воды при внешнем освещении;
На фиг.4 - чувствительный элемент биосенсора на поверхности воды в темноте.
Биосенсор (фиг.1) состоит из чувствительного элемента 1, размещенного внутри защищенной от внешнего света проточной термостатируемой ячейки 2. Чувствительный элемент 1 представляет собой инертную сетчатую полимерную пластинку, обросшую мицелием гриба Neonothopanus nambi, плавающую на поверхности воды. С ячейкой 2 соединены приточная трубка 3 и выходная трубка 4. На верхней панели ячейки 2 размещен фото датчик 5, связанный кабелем 7 с регистрирующим устройством люминометра 6.
Биосенсор работает следующим образом.
В ячейке 2 через приточную трубку 3 и выходную трубку 4 осуществляется непрерывный проток тестируемой природной или техногенной воды. При появлении в воде тяжелых металлов интенсивность свечения чувствительного элемента 1 снижается. Интенсивность свечения фиксируется фотодатчиком 5 и через кабель 7 передается на регистрирующий прибор 6. Промежуток времени от появления тяжелых металлов в ячейке 2 до регистрации изменения интенсивности свечения регистрирующим устройством 6 составляет 1-3 минуты. Чувствительный элемент 1 периодически заменяют. Максимальное время использования чувствительного элемента 10 суток. Температура воды в ячейке 2 поддерживают равной 27±1°С, чтобы стабилизировать интенсивность свечения чувствительного элемента 1. Изготовление чувствительного элемента проводят следующим образом. В чашке Петри на поверхности плотной питательной среды размещают пластинку, изготовленную из инертного сетчатого полимера и инокулят гриба Neonothopanus nambi. Пластинку после зарастания ее мицелием гриба (фиг.2) отделяют от поверхности среды. Получаемый таким способом чувствительный элемент 1 биосенсора обладает плавучестью (фиг.3, 4).
С помощью заявленного биосенсора можно контролировать наличие в воде меди и цинка. Биосенсор обеспечивает надежную защиту потребителя от использования воды, загрязненной этими металлами.