Analýzy cyanotoxinů a mikropolutantů

Analytická laboratoř Oddělení experimentální fykologie a ekotoxikologie BÚ AVČR je vybavena špičkovými separačními technikami, které jsou schopny s vysokou citlivostí a selektivitou odhalit i velmi nízké koncentrace kontaminantů v různých typech matric. Jedná se např. o vysoce účinné kapalinové chromatografy (Agilent 1100 a Agilent 1260 Infinity) využívající detektory s diodovým polem (DAD), ještě mnohonásobně vyšší citlivosti však můžeme dosáhnout pomocí kapalinového chromatografu s tandemovou hmotnostní detekcí (Agilent 1260 Infinity+Agilent Triple Quad 6460 LC-MS/MS). Princip LC-MS/MS spočívá nejprve v separaci (oddělení) látek dle interakce analytu mezi mobilní (rozpouštědlo) a stacionární fází (sorbent) uvnitř chromatografické kolony, následném převedení analytu do formy iontů v iontovém zdroji hmotnostního spektrometru, fragmentací, tedy rozštěpením struktury analytu na fragmenty o určitém poměru hmotnosti a náboje (m/z) a finální detekci. Hmotnostní spektrometr na našem oddělení je vybaven trojitým kvadrupolem jako analyzátorem sloužícím k velmi citlivé fragmentaci a filtraci iontů směrem k detektoru.

Analytická sekce našeho oddělení je v současné době zaměřena na dvě skupiny kontaminantů vodního prostředí:

První skupinu představují sinicové toxiny. Jedná se o metabolicky aktivní látky s různorodou strukturou (peptidy, alkaloidy aj.) a toxickým efektem produkované celou řadou druhů cyanobakterií (sinic). Naše oddělení se zaměřuje na cyklický heptapeptid microcystin, toxin vyskytující se v mnoha strukturních variantách a se silným hepatotoxickým účinkem a na cyklický alkaloid cylindrospermopsin, též s hepatotoxickým efektem. Microcystin a jeho strukturní varianty patří mezi nejčastěji detekované sinicové toxiny nejen ve vodách České republiky, ale i na celém světě. Microcystiny jsou jedním z ukazatelů kvality pro pitnou vodu (limit 1 µg/l dle vyhlášky č. 252/2004 Sb.) a naše laboratoře zabezpečují analýzy těchto toxinů pomocí HPLC a ELISA (Enzyme-Linked Immunosorbent Assay). Metodiku stanovení microcystinů pomocí HPLC jsme v roce 2000 validovali v rámci mezinárodního mezilaboratorního srovnávacího testu. V roce 2008 jsme spolu se Státním zdravotním ústavem koordinovali první národní mezilaboratorní srovnávání stanovení microcystinů v rámci ČR. V případě techniky ELISA jsme testovali komerčně dostupné kity (např. od firmy Envirologix (Portland, USA), ale s ohledem na velké množství analýz máme v laboratořích vypracovaný vlastní analytický postup využívající dvou různých protilátek (anti-Microcystin-LR MAb - MC10E7 a anti-Adda MAb - AD4G2). Nově jsou vyvíjeny také metodiky pro analýzy cyanotoxinů (nejen microcystinů, ale i dalších toxinů - např. cylindrospermopsinu) pomocí hmotnostní spektrometrie (MS).

Naše oddělení poskytuje komerční analýzy microcystinů v různých typech matric (voda, biomasa fytoplanktonu, fytobentos a biofilmy, případně sedimenty dna vodních nádrží a řek) pomocí techniky HPLC či ELISA dle výběru zakazníka viz. Služby a spolupráce.

Druhou skupinou kontaminantů jsou steroidní estrogeny, tedy látky, které jsou obsaženy přirozeně v lidském organismu (estron, estradiol, estriol), nebo mohou být také připravovány uměle (ethynilestradiol) jako účinné látky např. do hormonálních antikoncepčních přípravků. Tyto látky, pokud jsou obsaženy ve vodě, mohou být škodlivé již ve velmi nizkých koncentracích. Tím, že v organismu vodních obratlovců (např. ryb) mohou napodobovat účinky tělu vlastních hormonů a působit tak jako tzv. endokrinní disruptory, může za určitých okolností docházet např. k narušení reprodukce exponovaných ryb a nadměrnému výskytu intersexuálních jedinců v kontaminovaných vodách.

V budoucnu naše oddělení plánuje rozšířit portfolio prováděných analýz a zaměřit se také na další kontaminanty vodního prostředí (např. farmaka či pesticidy).

Vybrané publikace pracovníků CCT k dané problematice:

• Adamovský, O., Kopp, R., Hilscherová, K., Babica, P., Palíková, M., Pašková, V., Navrátil, S., Bláha, L. (2007): Microcystin kinetics (bioaccumulation, elimination) and biochemical responses in common carp and silver carp exposed to toxic cyanobacterial blooms. Environmental Toxicology and Chemistry 26(12): 2687-2693.
• Babica, P., Kohoutek, J., Bláha, L., Adamovský, O., Maršálek, B. (2006): Evaluation of extraction approaches linked with HPLC and ELISA for analyses of microcystin-LR, -RR and -YR in freshwater sediments with variable organic material content. Analytical and Bioanalytical Chemistry 385(8): 1545-1551.
• Bláha, L.,  Maršálek, B. (2003): Contamination of drinking water in the Czech Republic by microcystins. Archiv für Hydrobiologie 158(3): 421-429.