È allarmante l’elenco delle malattie, potenzialmente letali, che possono essere contratte bevendo o entrando in contatto con acqua contaminata. Secondo il Center for Disease Control (CDC), la presenza di contaminanti nell’acqua può portare a effetti negativi sulla salute di adulti e bambini, tra cui malattie gastrointestinali, problemi riproduttivi e disturbi neurologici.
A salvaguardia della salute e della sicurezza, nel pieno rispetto dei requisiti normativi, gli impianti di trattamento delle acque testano regolarmente la qualità dell’acqua, a volte fino a 100 volte al giorno. Vari metodi di prova dell’acqua possono essere eseguiti utilizzando diversi tipi di apparecchiature, a seconda dell’applicazione, dei risultati desiderati e delle normative sulla qualità dell’acqua richieste.
PCR per il trattamento dell’acqua
I metodi e le apparecchiature per testare l’acqua sono sempre al passo con l’evoluzione tecnologica. La svolta più significativa è arrivata con l’invenzione della PCR per testare i contaminanti biologici nell’acqua.
La reazione a catena della PCR o della polimerasi consente, infatti, agli analisti di prelevare una piccola quantità di DNA campione da una fonte, come l’acqua, e replicarlo esponenzialmente.
I PCRmax® Alpha Cyclers sono termociclatori compatti ideali per l’uso in impianti di trattamento delle acque reflue. Queste unità offrono risultati riproducibili ad ogni corsa, con poca o nessuna formazione necessaria.
Le caratteristiche includono un chiaro touchscreen reattivo, una programmazione specifica per l’utente, un coperchio riscaldato regolabile e un raffreddamento attivo del campione per un’amplificazione più nitida. Una procedura guidata genera un protocollo specifico per la sequenza in pochi secondi, un modo rapido per ottimizzare nuovi test. Le unità conservano inoltre circa 1000 report per la revisione in un secondo momento e vengono eseguite su un’interfaccia tablet HD Android™ intuitiva.
PCR per test dei contaminanti biologici in acqua
La PCR richiede la replica di un DNA target, una coppia di primer specifici per il target, i nucleotidi, il tampone e gli enzimi Taq polimerasi:
- Denaturazione, di solito si verifica a circa 95 °C. Questo separa i due filamenti del DNA bersaglio. Questo passaggio dura da 10 a 15 secondi ma potrebbe essere più lungo per target più complessi.
- Ricottura, dei primer specifici si legano al bersaglio. Questa temperatura può variare in modo significativo ed è dipendente dalla sequenza del primer; troppo alto e i primer non si legheranno, troppo in basso e potrebbero legare una regione errata del DNA. Il tempo di attesa è di circa 30 secondi.
- Estensione: il nuovo DNA viene sintetizzato ed esteso dal primer. Questo è di solito programmato a 72 °C, la temperatura ottimale della Taq polimerasi. Il tempo di attesa dipenderà dalla lunghezza del prodotto. Potrebbe essere compreso tra i 20-30 secondi e diversi minuti.
Questi tre passaggi vengono quindi ripetuti da 30 a 40 volte, dando un aumento esponenziale della quantità di target iniziale. Quindi usando l’elettroforesi su gel, l’analista può discernere se un certo batterio o virus potrebbe essere presente nel campione.
La PCR è stata un grande passo avanti nella comunità scientifica, in particolare nelle aree di rilevamento di virus e batteri. I set di primer possono essere progettati per indirizzare una specifica sequenza di DNA che consente lo studio di diversi ceppi di un virus, l’indagine su possibili mutazioni e aiutare i ricercatori a combattere una malattia nel modo più efficace.
Test in tempo reale o qPCR
Mentre la PCR fornisce dati qualitativi eccellenti, non indica la quantità di batteri o virus presenti nell’acqua.
I risultati quantitativi richiedono un’ulteriore elaborazione a valle, fino allo sviluppo di un nuovo tipo di PCR che fornisce dati qualitativi in tempo reale.
La PCR in tempo reale, nota anche come qPCR, rileva non solo la presenza di agenti patogeni noti, ma anche la concentrazione dei batteri nel campione.
È molto simile alla PCR ma ha una distinzione molto importante: qPCR utilizza una molecola reporter o una sonda specifica per il modello di DNA mirato che contiene un colorante fluorescente. Usando la fluorescenza, la quantità di DNA replicato può quindi essere rilevata. L’uniformità di temperatura richiesta per qPCR rende i dati estremamente precisi e ripetibili.
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Fonti:
Detection of Pathogenic Viruses in Sewage Provided Early Warnings of Hepatitis A Virus and Norovirus Outbreaks
Maria Hellmér, Nicklas Paxéus, Lars Magnius, Lucica Enache, Birgitta Arnholm, Annette Johansson, Tomas Bergström, Heléne Norder
Appl. Environ. Microbiol. Oct 2014, 80 (21) 6771-6781; DOI: 10.1128/AEM.01981-14
A review on recent progress in the detection methods and prevalence of human enteric viruses in water
Eiji Haramoto Masaaki Kitajima Akihiko Hata Jason R.Torrey Yoshifumi Masago Daisuke Sano Hiroyuki Katayamagh
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