کاربردهای فلوسایتومتری در میکروبیولوژی محیطی

فهرست مطالب نمایش

مقدمه‌ای بر کاربردهای فلوسایتومتری در میکروبیولوژی محیطی

فلوسایتومتری در چند دهه گذشته در چندین زمینه علمی مورد استفاده قرار گرفته است. در این مقاله مروری بر استفاده از این تکنیک تحلیلی قدرتمند در زمینه زیست شناسی محیطی ارائه خواهد شد.

فلوسایتومتری چیست؟

فلوسایتومتری یک تکنیک بسیار قدرتمند است که امکان تجزیه و تحلیل سریع تک سلولی و ذرات در یک جمعیت را فراهم می‌کند. با استفاده از این تکنیک، ذرات و ویژگی‌های شیمیایی و فیزیکی سلول‌ها را می‌توان به روشی با توان بالا اندازه گیری کرد. با استفاده از این تکنیک می‌توان ده‌ها هزار سلول را در چند دقیقه بررسی کرد.

در فلوسایتومتر، نمونه‌های هدف در یک سیال معلق می‌شوند و با استفاده از فوکوس هیدرودینامیکی یا روش‌های مشابه مانند فوکوس آکوستیک، یکی یکی از پرتو لیزر عبور می‌کنند. نشانگرهای فلورسنت برای جذب نور و ساطع کردن یک باند طول موج استفاده می‌شوند که اطلاعاتی در مورد ویژگی‌های نمونه ارائه می‌دهد. نور با توجه به این ویژگی‌ها پراکنده می‌شود.

سپس نور پراکنده و ساطع شده توسط اجزای نوری گرفته می‌شود و توسط نرم افزار تفسیر می‌شود تا اطلاعات مربوط به سلول‌ها یا ذرات مورد تجزیه و تحلیل را در اختیار محققان قرار دهد. فلوسایتومتری برای شمارش سلولی، مرتب سازی سلولی، تشخیص میکروارگانیسم، تشخیص بیومارکر، تشخیص بیماری و اهداف دیگر استفاده می‌شود.

فلوسایتومتری در زیست شناسی محیطی

میکروبیولوژی محیطی یکی از حوزه های مهم تحقیق در قرن بیست و یکم است. تأثیرات جامعه صنعتی بر محیط زیست بسیار گسترده است، به طوری که آلودگی ناشی از صنایع متعدد تقریباً هر اکوسیستم روی زمین را به شدت تحت تأثیر قرار می‌دهد. آلودگی دریایی به ویژه مشکل ساز است و نیاز به استراتژی‌های کاهش آلودگی پیچیده دارد.

رواناب صنعتی از بخش‌هایی مانند کشاورزی و صنعت داروسازی حاوی ترکیبات متعددی مانند کودها و مواد مغذی است که می‌تواند بر میکروبیوتا در محیط‌های دریایی و خاک تأثیر بگذارد. ترکیبات زیست فعال می‌توانند باعث تکثیر میکروارگانیسم‌های مضر برای محیط زیست شوند و آلاینده‌هایی مانند فلزات سنگین می‌توانند وارد زنجیره غذایی شوند.

فلوسایتومتری به میکروبیولوژیست‌های محیطی یک تکنیک تحلیلی بسیار قدرتمند با توان عملیاتی بالا ارائه می‌دهد که به طور قابل توجهی تشخیص میکروارگانیسم های مضر و مواد شیمیایی سمی و آلاینده را بهبود می‌بخشد. این تکنیک می‌تواند روش‌های بهتر تصفیه فاضلاب، مداخلات در صورت انتشار تصادفی آلاینده و تلاش‌های نظارت بر محیط‌زیست را به شما اطلاع دهد.

تشخیص پیکوپلانکتون دریایی با استفاده از فلوسایتومتری

پیکوپلانکتون‌ها موجودات فتوسنتزی دریایی هستند که به دلیل وجود فتوپیگمنت‌ها دارای فلورسانس ذاتی هستند. فلوسایتومتری به مطالعه بیوژئوشیمی، اکولوژی و بیولوژی آنها کمک می‌کند. وجود فتوپیگمنت‌های مختلف امکان تشخیص گونه‌های مختلف پیکوپلانکتون را فراهم می‌کند.

این میکروارگانیسم‌ها برای مطالعه تأثیر آنها بر تولید اولیه و چرخه کربن مهم هستند. جدا از محتوای فتوپیگمان، گونه‌های پیکوپلانکتون مانند سینکوکوکوس و پروکلروکوکوس را می‌توان بر اساس اندازه آن‌ها متمایز کرد. پایش و تجزیه و تحلیل این جمعیت‌های میکروبی به دلیل آسیب‌های زیست محیطی که تکثیر آنها می‌تواند ایجاد کند، حیاتی است.

فلوسایتومتری به یک روش معمول برای شناسایی این میکروارگانیسم‌های حیاتی محیطی تبدیل شده است. با این حال، برخی از چالش‌ها با استفاده از این روش برای این هدف همراه بوده است. بسیاری از فلوسایتومترها از فشار استفاده می‌کنند که شمارش مستقیم را با مشکل مواجه می کند و نیاز به وزن کردن قبل یا بعد از تجزیه و تحلیل یا استفاده از مهره‌های شمارش در نمونه‌ها دارد.

چالش دیگر برای استفاده از فلوسایتومتری برای این هدف، مبهم شدن فلورسانس پس زمینه ذاتی آنها است. این امر مستلزم آنالیز چندین نمونه برای جبران مشکل و ارائه تجزیه و تحلیل دقیق از کل جمعیت سلولی است. این مشکلات تشخیص را می‌توان با توسعه تجهیزات و پروتکل‌های جدید برطرف کرد.

به عنوان مثال، کاهش سرعت ذرات و سلول‌ها با کاهش سرعت جریان سیالات غلاف به دستیابی به این امر کمک می‌کند. کاهش سرعت عبور از مقابل لیزر، جمعیت‌های پس‌زمینه را که معمولاً کاملاً کم‌نور هستند، بهبود می‌بخشد. علاوه بر این، زمان مورد نیاز برای جمع آوری فوتون‌ها را می‌توان بسیار بهبود بخشید.

شناسایی باکتری‌ها و پاتوژن‌های موجود در آب با استفاده از فلوسایتومتری

جدای از پلانکتون‌ها، باکتری‌ها و پاتوژن‌های موجود در آب نیز مسائل کلیدی زیست محیطی و بهداشتی هستند. E. Coli، هپاتیت A، لژیونلا، سالمونلا، وبا، و C. Jejuni برخی از پاتوژن‌های اصلی آب هستند که می‌توانند باعث بیماری شدید در انسان شوند. باکتری‌های موجود در آب همچنین می‌توانند دام‌ها و سایر موجودات مهم مصرف شده در سراسر جهان را آلوده کنند.

استفاده از فلوسایتومترها برای نظارت بر سطوح پاتوژن‌ها در منابع آب و فاضلاب ، اطلاعات حساس زمانی را در مورد شیوع احتمالی بیماری و مسائل زیست محیطی در اختیار دانشمندان قرار می‌دهد.

به طور خلاصه

فلوسایتومتری یک تکنیک تحلیلی قدرتمند است که به طور معمول در میکروبیولوژی محیطی برای شناسایی و پایش میکروارگانیسم‌های حیاتی محیطی مانند پلانکتون‌ها، باکتری‌ها و پاتوژن‌های موجود در آب استفاده می‌شود. علاوه بر این، برای شناسایی مواد شیمیایی مانند کودها، ترکیبات فعال زیستی، فلزات سنگین و محصولات دارویی مانند آنتی بیوتیک‌هایی که تولید کنندگان دارو و صنعت کشاورزی منتشر می‌کنند، استفاده می‌شود.

در حالی که برخی از چالش‌های این فناوری هنوز باید توسط دانشمندان و مهندسان مورد توجه قرار گیرد، تحقیق در مورد فلوسایتومتری در میکروبیولوژی محیطی راه‌حل‌ها و فناوری‌های نوآورانه‌ای را ارائه می‌دهد.

همچنین بخوانید: