Biosensori konstrueerimine Escherichia coli määramiseks ja selle kasutamine Tartu Anne kanali veekvaliteedi hindamiseks

Abstract

Käesoleva bakalaureusetöö eesmärgiks oli konstrueerida antigeen-antikeha äratundmisreaktsioonil põhinev biosensor Escherichia coli määramiseks ja testida selle kasutatavust suplusvee kvaliteedi hindamisel Anne kanalist kogutud veeproovide abil. Escherichia coli on imetajate ja teiste püsisoojaste loomade soolestikus elutsev enamasti kahjutu mikroob. Küll aga esineb E. coli bakteril ka patogeenseid tüvesid, mis põhjustavad ägedaid haigusnähtusid nagu kõhulahtisus, haavainfektsioonid ja kuseteede põletikud. Vältimaks patogeense E. coli sattumist inimorganismi ja ennetamaks võimalike haigusnähtude esinemist, on oluline, et E. coli sisaldus vesikeskkondades ei ületaks lubatud piirnorme. Seejuures on äärmiselt oluline, et E. coli sisalduse määramine toimuks kiiresti ning hoiatus potentsiaalse ohu kohta jõuaks inimesteni õigeaegselt. Traditsiooniliste meetoditena E. coli sisalduse määramiseks vesikeskkondades on tänapäeval kasutusel mikrobioloogilised analüüsid, mis võtavad aega 1-2 päeva ja PCR analüüs, mille läbiviimiseks kulub ligikaudu 6 tundi. Üheks võimalikuks alternatiiviks traditsioonilistele kasutusel olevatele meetoditele E. coli määramiseks on biosensorite kasutamine. Biosensorite eeliseks võrreldes teiste olemasolevate analüüsimeetoditega on lühike analüüsiaeg, kõrge selektiivsus määratava analüüdi suhtes, võimalus teostada mõõtmisi reaalajas ning lisaks puudub vajadus proovide eelkontsentreerimiseks. Bakalaureusetöö käigus konstrueeriti esmalt biosensor E. coli määramiseks. E. coli kontsentratsiooni määramiseks koostati kalibreerimisgraafik, mille lineaarne tööpiirkond oli vahemikus 101 – 107 CFU/ml ning veenduti, et soolade olemasolu vees ei mõjuta biosensoriga mõõdetud tulemusi. E. coli määramispiiriks biosensoriga oli 101 CFU/ml ning analüüsi läbiviimise ajaks 20 minutit. Konstrueeritud biosensorit kasutati Anne kanalist kogutud veeproovide analüüsimiseks. Selgus, et Anne kanali linnapoolses osas jäi E. coli sisaldus veeproovides lubatud normatiivi 32 (103 CFU/100 ml) piiridesse, kuid teisel pool Sõpruse silda, kanali Ihaste poolses osas ületas E. coli sisaldus lubatud normatiivi koguni 1000 korda. Biosensoriga saadud tulemuste valideerimiseks oleks edaspidi vajalik teha veeproovide analüüsid erinevate meeetoditega ning võrrelda saadud tulemusi. Võrdlusmeetoditeks sobivad mikrobioloogilised külvid ning qPCR. Lisaks on võimalik väljapakutud biosensortehnoloogiat tulevikus täiendada, et oleks võimalik eristada patogeensed bakterid mittepatogeensetestning vähendada aparatuuri mõõtmeid, et biosensorit oleks mugav veekogude äärde kaasa võtta ning proove saaks läbi viia kohapeal.