细胞培养,分子生物学实验 非常容易受到影响
8
细菌
✓活的细胞并有生长繁殖能力 ✓直径0.27 µm 到3.0 µm
(病毒 0.04 µm 到0.1 µm) ✓水源,空气,人体都带菌 ✓细菌本身影响生物学实验 ✓裂解释放热原,酶等多种物质 ✓产生菌膜持续释放污染物 ✓堵塞仪器通道
Pseudomonas aeruginosa
6
有机物
✓干扰有机分析的背景 ✓微生物滋生的营养物质 ✓包住去离子用的树脂 ✓两类特殊有机物
热原、RNA酶
自然的和人造的
7
热原与RNA酶
✓热原也称为内毒素 革兰氏阴性菌细胞壁分泌多糖 刺激免疫系统产生发热 高压灭菌180度 4小时去除
✓RNA酶主要作用是裂解RNA RNA酶无处不在 对高温酸碱都有耐受性 可保持活性数周
电阻率 (MW.cm) 18.20 18.11 18.01 17.92 17.83 17.74 17.65 17.56 17.47 17.38
T/℃
26
为什么要检测TOC
TOC (ppb) / 电阻率 x10 (MW.cm) 400 350 300 250 200 150 100
50 0 0 15 30 45 60 75 90 105 120 135
32
LC-MS TIC profile of reagent water sources
% Intensity
Bottled HPLC-grade reagent water versus polished water
100
7.1E+4
90
Source A
Source B
80
Source C
Source D
Negative dip
Distilled Water
Milli-Q with UV Water System
Higher TOC Water Lower TOC Water
31
对基线的影响
TOC的大小直接影响到液相检测时的基线水平
Ultrapure water 20 ppb Ultrapure water 13 ppb Ultrapure water 9 ppb Ultrapure water 5 ppb Ultrapure water 2 ppb
20
建立一个水纯化链
预处理柱
自来 水
反渗透
预纯化单元 (RiOs)
➢ 各种纯化技术组合 ➢ 电阻率 18.2 MW.cm
➢ TOC < 5 ppb
水箱
离子交换树脂 + 活性碳
UV185/254nm
TOC 检测仪 TOC
精制单元
(Milli-Q)
电导率仪
超纯水
21
Resistivity, Mohm cm - TOC, ppb
反渗透水
UV185/254nm
TOC
30 25 20 TOC, ppb 15 10
5 0
1234567 # experiments
UV off UV on
19
人工合成活性碳： 去除TOC（有机物）
来源：高温裂解苯乙烯微球
孔径小，相对均一（ < 150 Å ） 表面积 : 1100 m2/g
对小分子量的有机物能够快速吸收 矿物离子溶出极低
纯水设备的水质监测
Polishing unit fed with reverse osmosis water
Cond/T (°C) detector
cond/temp electronics
control
20
electronics
Resistivity 15
water in
10
5 TOC
0
0
1000
P
P
进水
弃水
产水
12
离子交换树脂
固定阴离子 阳离子 聚苯乙烯骨架 交联剂 水
13
Ion-Exchange Resin Bead
SEM* of Ion-Exchange Resin Bead
* Scanning Electronic Microscopy
Bead diameter: 300 to 1200 µm
25°C 时，随着NaCl浓度的增加，Na+和Cl-的浓度都会增加，而H+和OH-的浓度
不变。电导率/电阻率会随之改变。
25
超纯水电阻率（R）随温度（T）的变化
R / MΩ ·cm
温度(°C)
24.0
24.1
24.2
24.3
24.4
24.5
24.6
24.7
90
24.8
80
24.9
70
60
25℃时，超纯水的电阻率等于
2000
3000
4000
5000
6000
7000
Volume, L
水温、水压 电阻率、TOC RO膜截留率
water out Sampling valve
UV lamp 185 + 254 nm lamp power
supply quartz Window
22
两个重要概念补充
➢ 电导率值与电阻率值 ----水中的离子含量
volume
Analysis Protocol
3 micron C18 column
Coulometric detector
Mobile phase: 0.05 M sodium phosphate / 0.05 M sodium acetate / 0.189 mM dodecyltrimethyl ammonium chloride / 3.66 mM tetractylammonium bromide; 30/70 methanol/water; pH 4.8
#1
1410
64
104
76
<10
#2
1180
38
75
55
<10
这些 TOC 值是用Ionics-Sievers TOC 分析仪测量的 (方法是酸处理 – 过硫酸，然后紫外光氧化）
29
TOC 监测
Solenoid Valve
Titanium Electrodes
Thermistor
Conductivity Purge
➢ 总有机碳值（TOC: total organic carbon） ----水中可氧化有机物含量
23
水的电导率值与电阻率值 （Conductivity & Resistivity）
F= Ci Zi ui
电导率 (Siemens/cm)
每种离子的浓度
迁移率
(moles/ml)
价位
V-1.cm2.s-1
Streptococcus p化碳
✓影响水的离子浓度和PH值 ✓直接参与反应 ✓影响水有效体积 ✓影响光学测定结果 ✓损耗仪器
10
纯化技术纯化效率
活性碳 微孔过滤 蒸馏 反渗透 离子交换 电去离子 紫外 超滤
2311BD10
11
反渗透
反渗透技术 (膜孔径为埃级 10-10m) 可以去除大部分的 杂质 (离子, 有机物, 颗粒物, 胶体, …)
实验室纯水系统的技术与发展
MILLIPORE简介
成立于1954年, 总部位于美国麻省 是一家以生物科学为主要目标市场的的高科技专业公司
第一家将精密膜过滤技术投入商业化应用，也是世界上第 一台实验室超纯水系统的制造商 其业务分三大块：实验室纯水、生命科学、生物制药
1973: Millipore 推出Milli-Q 超纯水系统，是世界上第一 个实验室标准水纯化系统。 1987: Millipore 在美国纽约证券交易所上市。
70
Source E
Source F
60
polisher H2O
water blank
System: PE BioSystems Mariner LC-MS Column: Phenomenex Luna C18 2.0 x 50 mm Solvent A = 98% H2O: 2% ACN: 0.1% formic acid Solvent B = 98% ACN: 2% H2O: 0.1% formic acid Gradient: Linear 0 -100% A to B 50 ml trace enrichment of sample Flow rate: 0.20 ml/min MS Detection: turbo ion spray at 300 C 2 second mass scans mass range 150 to 1000 Da
Lamp on Lamp off
Lamp on
30
对灵敏度的影响 维生素C的分析(Ascorbic Acid)
100 picomoles ascorbic acid in a 10 microliter injection
volume
50 picomoles ascorbic acid in a 10 microliter injection
Beads pores: 1 to 100 nm
Bead dry weight 40 to 60% T: -40 to + 40°C
14
Resin Bead Structure
Example: the cation-exchange model
Fixed Anion + Counter Cation
HH H-C-C-OH
HH
4
颗粒
✓阻塞过滤系统 ✓损坏泵系统 ✓吸附电荷影响离子浓度 ✓折射光线影响判读 ✓提供细菌滋生载体