Open-Source Photometric System for Enzymatic Nitrate Quantification/Sistema fotométrico de código aberto para quantificação enzimática de nitrato

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O nitrato , a forma mais oxidada de nitrogênio, é regulamentado para proteger pessoas e animais de níveis prejudiciais, visto que há uma grande superabundância devido a fatores antropogênicos. Testes de campo em larga escala para nitrato poderiam começar a abordar o problema da poluição por nitrato; no entanto, o Método de Redução de Cádmio, o principal método certificado para detectar e quantificar nitrato, exige o uso de um metal pesado tóxico. Uma alternativa, o Método de Análise de Nitrato-Nitrogênio por Redutase de Nitrato, proposto recentemente pela Agência de Proteção Ambiental (EPA) , elimina esse problema, mas requer um espectrofotômetro proprietário caro. O desenvolvimento de um fotômetro portátil e de baixo custo agilizará muito a análise de nitrato em campo para combater a poluição. Para atingir esse objetivo, propõe-se uma metodologia para o projeto, desenvolvimento e validação técnica de uma plataforma de teste de água de código aberto aprimorada, capaz de realizar o Método de Análise de Nitrato-Nitrogênio por Redutase de Nitrato. Esta abordagem é avaliada quanto ao seu potencial para i) eliminar a necessidade de produtos químicos tóxicos em análises de água para nitrato e nitrito, ii) reduzir o custo dos equipamentos necessários para realizar este método de medição da qualidade da água e iii) facilitar a execução do método em campo. O dispositivo apresenta desempenho equivalente a sistemas comerciais proprietários, com um custo de materiais inferior a 15% do custo dos materiais. Isso possibilita maior acesso à tecnologia e à nova técnica de análise de nitrato, mais segura.

• Este projeto derivou de: Plataforma móvel de código aberto para testes de qualidade da água
• Arquivos STL para impressão 3D de caixas
• Código OpenSCAD: Arquivo:Photometer.scad
• Software de código aberto: https://github.com/NitrateEliminationCo/NECiOpenWater

▼Publicações Pearce

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• WH Campbell, ER Campbell, DA Squires, J. Walbeck, W. Ashbaugh, A. Davidson, BT Wittbrodt, JM Pearce. Enzimas e Fotômetros. Este pôster foi apresentado na Pittcon 2016 - Sessão 820 - Instrumentos Portáteis. Baixe o pôster.

A NECi Superior Enzymes desenvolve métodos de química úmida que substituem metais e outros produtos químicos por reagentes de proteína recombinante. Esses reagentes proteicos são produzidos em sistemas de expressão de proteínas rigorosamente controlados para garantir consistência entre lotes e, portanto, podem ser considerados como qualquer outro produto químico de grau reagente. Os reagentes enzimáticos de nitrato redutase da NECi para quantificação de nitrato estão no mercado há mais de dez anos[3]. As validações do método de nitrato redutase incluem USGS, ASTM e validações pendentes para a Lei de Água Limpa+ da EPA dos EUA, a Lei de Água Potável Segura+ e Métodos Padrão+. Desde então, a NECi Superior Enzymes desenvolveu metodologias de teste baseadas em enzimas para quantificação de fosfato[2], e a equipe de pesquisa e desenvolvimento está atualmente desenvolvendo métodos para a quantificação de etanol, glicerol e galactose. A ideia para este projeto surgiu da falta de fotômetros econômicos compatíveis com cubetas padrão de 1 ml para fornecer dados quantitativos a partir dos métodos descritos acima.

+Métodos pendentes

1. Wittbrodt BT, Squires DA, Walbeck J, Campbell E, Campbell WH, Pearce JM (2015) Sistema fotométrico de código aberto para quantificação enzimática de nitrato. PLoS ONE 10(8): e0134989. doi:10.1371/journal.pone.0134989
2. Campbell ER, Warsko K, Davidson AM, Campbell, WH, (2015) Determinação de fosfato em extratos de solo no campo: um método enzimático de química verde. Methods X 2, pp211-218. doi:10.1016/j.mex.2015.04.003
3. Campbell WH, Song P, Barbier GG (2006) Nitrato redutase para análise de nitrato em água. Environmental Chemistry Letters 4(2) pp 69-73. doi:10.1007/s10311-006-0035-4

Detalhamento de custos da caixa e dos componentes eletrônicos do fotômetro (código da peça Digikey, salvo indicação em contrário).

Enzimas Superiores NECi

Espectrômetro OS sendo usado para testar o solo com um kit simplificado de teste de nitrato.

Os kits de teste de nitrato da NECi são baseados em enzimas, ao contrário de outros kits de teste de nitrato disponíveis comercialmente. As enzimas são proteínas de origem biológica, o que significa que são seguras para manusear e descartar. Esses kits são fáceis de usar e excelentes ferramentas educacionais para o aprendizado sobre atividade enzimática, qualidade da água, bioquímica, agricultura e muito mais. Consulte nosso "desconto educacional" para uso em sala de aula. Não é necessário treinamento em laboratório e os resultados ficam prontos em 30 minutos.

O design compacto e leve do kit permite a determinação instantânea de nitrato no local, de forma fácil e rápida. A Agência de Proteção Ambiental dos EUA (EPA) e muitos estados patrocinam programas para que os cidadãos monitorem a qualidade da água em suas comunidades (mais informações da EPA aqui ). Esses kits medem nitrato tanto em água doce quanto em água salgada.

Em todos os casos, você pode obter uma estimativa aproximada a partir da tabela de cores, mas para obter leituras precisas como as de um laboratório profissional, é necessário usar um fotômetro de código aberto.

Para obter mais informações sobre os kits de teste, entre em contato com a NECi Superior Enzymes pelo telefone 888.NITRATE ou visite o site nitrate.com .

Você pode usar os kits de teste colorimétrico da NECi com o fotômetro para medir o teor de nitrato em:

• Água de poço, água potável, água para agricultura, água de lagoa
• Córregos, lagos, rios, oceanos, pântanos e outras bacias hidrográficas ambientais.
• Águas residuais, efluentes de fabricação industrial e muito mais
• Água para aquário, hidroponia, aquicultura e aquaponia

Detalhes específicos:

• Kit de teste de nitrato de água de gama padrão
• Kit de teste de nitrato de água de baixa faixa
• Ficha de Dados de Segurança (SDS) para Kits de Teste de Campo Simplificados

Para obter altas produtividades agrícolas, é necessário que haja nitrato suficiente disponível no solo, enquanto a aplicação excessiva resulta em desperdício de fertilizantes. Utilize os estercos da melhor forma possível, em conformidade com o Programa de Manejo de Nitratos no Solo (NMP), e pratique uma boa gestão ambiental para evitar o escoamento de nitrato para o lençol freático. Utilize este kit para realizar testes de nitrato no solo antes da adubação de cobertura, visando a aplicação adequada de nutrientes.

O kit NECi detecta concentrações de 0 ppm a 50 ppm de nitrato-N (50 ppm de nitrato-N = 250 lb N/acre).

• Folha de instruções do kit de teste de nitrato no solo
• Ficha técnica do solo
• Ficha de Dados de Segurança (SDS) para Kits de Teste de Campo Simplificados

Use este kit para testar os níveis de nitrato nas plantas e otimizar a aplicação de fertilizantes. Teste as hastes de milho e algodão ou a seiva dos pecíolos de hortaliças folhosas para monitorar as flutuações nos níveis de nitrato. Para melhores resultados, consulte um consultor agrícola certificado para obter orientações sobre a amostragem de plantas. Consulte as Diretrizes para Nitrato na Seiva do Pecíolo em Informações Relacionadas para obter informações sobre como testar os pecíolos das culturas.

Este kit detecta concentrações de nitrato-N de 0 ppm a 1000 ppm. (1000 ppm de nitrato-N = 5000 ppm de nitrato)

• Instruções do Kit de Teste de Nitrato em Pecíolos de Plantas
• Ficha técnica do pecíolo da planta
• Ficha de Dados de Segurança (SDS) para Kits de Teste de Campo Simplificados

O kit de teste de nitrato NECi para ração animal é usado para prevenir a toxicidade do nitrato em animais, frequentemente causada por condições de seca.

• Instruções do Kit de Teste de Nitrato para Forragem Verde
• Ficha técnica para forragem verde
• Ficha de Dados de Segurança (SDS) para Kits de Teste de Campo Simplificados

• Laboratório de código aberto
• Plataforma móvel de código aberto para testes de qualidade da água
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• Construindo equipamentos de pesquisa com hardware gratuito e de código aberto
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• Óptica de código aberto
• Impressão 3D de código aberto do OSAT
• hardware de código aberto

• Como aprimorar um kit de teste de nitrato - Michigan Tech News, Phys.org , Science News Online , Product Design and Development , Lab Manager Magazine , R&D Magazine, Science Daily , ChemEurope , Analytica World , Q-More , Innovation Toronto , Technology.org , Environmental Research Web , Daily Green World
• Novo kit de teste de nitrato compacto e acessível desenvolvido para cidadãos - SciCasts
• Laboratório tecnológico de Michigan desenvolve kit de teste de nitrato aprimorado - Tech Century
• Estudantes da Michigan Tech criam dispositivo para teste de nitrato - TV6 (NBC) e Fox UP
• Novo testador de nitrato desenvolvido - The Keweenaw Report
• Testador de nitrato simples e barato é de código aberto - HackADay, Hackable Devices.org
• O kit de teste de nitrato de código aberto é uma ótima ferramenta para aprender química - Reef Builders
• Dispositivo de teste: Fotômetro tecnológico detecta nitratos na água e no solo - The Mining Gazette
• Dispositivo portátil de baixo custo para medição de nutrientes - Ag Tech Exchange
• Verificador de nitrato Open Source - Boa informação
• Monitoramento da qualidade da água no seu smartphone pela UP FIRM - Tech Century