مقالة منهجية

إزالة العناصر النزرة التي كتبها نحاسي أكسيد النانوية من اليورانيوم في الموقع استرداد التسييل المياه وتأثيره على بقاء الخلية

DOI:

10.3791/52715

⸱

يونيو 21, 2015

 ,  ,  ,  ,  ,  , 
1Division of Physical Therapy, Department of Orthopedics & Rehabilitation, University of New Mexico, 2Department of Ecosystem Science and Management, University of Wyoming, 3School of Pharmacy, University of Wyoming, 4Department of Environmental and Radiological Health Sciences, Colorado State University, 5Center for Environmental Medicine, Colorado State University, 6College of Pharmacy, California Northstate University

في هذه المقالة

ملخص

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
تمت معالجة

إنتاج الماء النازف (PBW) بجسيمات أكسيد النحاسية النانوية (CuO-NPs) وتم تقييم السمية الخلوية في الخلايا البشرية المستنبتة. كان الهدف من هذا البروتوكول هو دمج العينة البيئية الأصلية في تنسيق ثقافة الخلية لتقييم التغيرات في السمية بسبب علاج CuO-NP.

الملخص

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

في التعافي الموقع (ISR) هو الأسلوب السائد لاستخراج اليورانيوم في الولايات المتحدة. خلال ISR، وتتسرب اليورانيوم من الجسم الخام واستخراجه من خلال التبادل الأيوني. إنتاج الناتجة تنزف المياه (PBW) تحتوي على ملوثات مثل الزرنيخ والمعادن الثقيلة الأخرى. وعولج عينات من PBW من منشأة اليورانيوم ISR النشط مع جزيئات أكسيد النحاسيك (CUO-NPS). العلاج CUO-NP من PBW خفض الملوثات ذات الأولوية، بما في ذلك الزرنيخ، السيلينيوم، واليورانيوم، والفاناديوم. غير المعالجة أو المعالجة CUO-NP كان يستخدم PBW باعتبارها العنصر السائل وسائل الإعلام نمو الخلايا والتغيرات في قابلية تم تحديدها من قبل MTT (3- (4،5-dimethylthiazol-2-يل) بروميد -2،5-diphenyltetrazolium) مقايسة في الكلى البشرية الجنينية (كلوة 293) وسرطان الكبد البشري (التهاب الكبد G2) الخلايا. ارتبط العلاج CUO-NP مع تحسين كلوة وبقاء الخلية HEP. وتشمل القيود المفروضة على هذه الطريقة التخفيف من PBW من قبل عناصر وسائط النمو وخلال osmolتعديل ality وكذلك تعديل درجة الحموضة ضرورية. يقتصر هذا الأسلوب في سياقه الأوسع نطاقا وذلك بسبب الآثار تخفيف والتغيرات في الرقم الهيدروجيني للPBW وهو تقليديا حمضية قليلا ولكن؛ هذه الطريقة يمكن أن يكون لها استخدام أوسع تقييم العلاج CUO-NP في المياه أكثر حيادية.

المقدمة

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

يتم توفير ما يقرب من 20٪ من إمدادات الكهرباء في الولايات المتحدة عن طريق الطاقة النووية، ومقرها في جزء منها على حوافز وطنية لزيادة الاستقلال في مجال الطاقة، ومن المتوقع القدرات النووية الامريكية لزيادة 1. ومن المتوقع أيضا نمو في جميع أنحاء العالم من الطاقة النووية للمتابعة، مع الكثير من النمو التي تحدث خارج الولايات المتحدة (2). اعتبارا من عام 2013، تم استيراد 83٪ من اليورانيوم الولايات المتحدة، ولكن وجود 952544 طن متري من الاحتياطيات في الولايات المتحدة 3،4. في عام 2013 كانت هناك 7 تطبيقات منشأة جديدة وتطبيقات 14 إعادة تشغيل / التوسع بين وايومنغ، نيو مكسيكو، ونبراسكا 5. في الولايات المتحدة، يتم استخراج اليورانيوم في الغالب من خلال استرداد الموقع (ISR) بمعالجة 6 في. ISR يسبب انقطاع أقل الأرض والابتعاد عن خلق المخلفات أكوام التي يمكن أن يطلق الملوثات البيئية 7. يستخدم ISR حلول المؤكسدة التي تعتمد على الماء ليتش اليورانيوم من الجسم خام تحت الأرض، وبعد ذلك يتم استخراج اليورانيوم من خلال العصارةعملية التبادل الأيوني 8. للحفاظ على توازن الماء في الجسم سلبا خام، جزء من العصارة، تنزف دعا إنتاج المياه (PBW)، ونزف خارج. تم تطهير جزء من PBW باستخدام التناضح العكسي (RO) وإعادة تقديمه في عملية التعدين، ولكن PBW أيضا يمكن أن يكون لها استخدامات الصناعية أو الزراعية المفيدة، إذا كان من الممكن خفض الملوثات السامة إلى مستويات مقبولة تحددها الهيئات التنظيمية الدولة للمياه السطحية و المياه الجوفية 9. حاليا، معظم المرافق اليورانيوم ISR تستخدم RO لإزالة الملوثات من PBW. ومع ذلك، معالجة RO هي الطاقة المكثفة وينتج محلول ملحي من النفايات السامة، الأمر الذي يتطلب التخلص المنظم.

العديد من الطرق لتطهير المياه، موجودة، بما في ذلك الممتزات، والأغشية، والتبادل الأيوني. من هذه، والامتزاز هو الأكثر شيوعا، والتطورات الأخيرة في تخليق جسيمات متناهية الصغر وتعزيز قدرات القائم مكثف تطهير المياه بمعالجة 10. OXI نحاسيدي النانوية (CUO-NPS) سابقا لم يتم دراستها بشكل مكثف على اليورانيوم ISR PBW، ولكن في الدراسات الحديثة لإزالة التلوث من المياه الجوفية، تم العثور على CUO-مصادر القدرة النووية أن لها خصائص فريدة من نوعها، بما في ذلك التي لا تتطلب خطوات معالجة المياه بعد انتهاء قبل أو ( على سبيل المثال، وتعديل درجة الحموضة أو إمكانية الأكسدة) وأداء جيدا في تركيبة المياه المختلفة (على سبيل المثال، في بالوسط مختلفة، تركيز الملح، أو الأيونات المتنافسة) 11. بالإضافة إلى ذلك، يتم إعادة CUO-مصادر القدرة النووية بسهولة عن طريق الرشح مع هيدروكسيد الصوديوم (هيدروكسيد الصوديوم)، وبعد ذلك يمكن إعادة استخدامها وإعادة إحياء CUO-مصادر القدرة النووية. تفاصيل CUO-NP المعادن النزرة قدرات التصفية من المياه الطبيعية وقد نشرت سابقا 11-14.

على الرغم من المفيد لمعالجة المياه، يمكن أن جزيئات أكسيد المعادن تكون سامة للكائنات الحية، ولكن مدى سمية يعتمد، في جزء منه، على خصائص جسيمات متناهية الصغر والمكونات 10،15،16. وبالتالي، فمن المهم دراسة simultaneous الملوثات إزالة جسيمات متناهية الصغر والسميات قبل التطبيقات الميدانية. حددت الدراسة الحالية قدرة CUO-مصادر القدرة النووية لإزالة PBW الملوثات ذات الأولوية (بما في ذلك الزرنيخ، السيلينيوم، والفاناديوم واليورانيوم)، وتقييم تأثير العلاج CUO-NP على PBW السمية الخلوية.

وقد تم جمع PBW من منشأة اليورانيوم ISR نشط وتستخدم لتحديد فعالية العلاج CUO-NP في أولوية إزالة التلوث. PBW سمية الخلايا قبل وبعد العلاج CUO-NP أيضا تم تقييم. PBW هو الجيولوجية المعقدة (الصناعية / البيئية) الخليط وكل من المعهد الوطني للصحة البيئية والعلوم (علوم الصحة البيئية) وكالة المواد السامة وسجل الأمراض (ASTDR) يتم التركيز على دراسة سمية مخاليط ذات الصلة بالبيئة، بما في ذلك مخاليط كما وجدت في الطبيعة أو الصناعية الإعدادات، فضلا عن تعزيز في اختبار المختبر لتحديد أولويات المواد الكيميائية لآخر في الجسم الحي اختبار17-19. دراسات، جرعة منخفضة من التعرض خليط المزمنة تشكل تحديا بسبب التعرض المزمن للخليط جرعة منخفضة لا تنتج آثارا واضحة، على الأقل ليس في فترة زمنية قصيرة من معظم الدراسات المختبرية. وبالمثل، فإن معظم الدراسات في المختبر من الخلائط الكيميائية فضح الخلايا إلى خليط من صنع مختبر محدد من 2 أو أكثر من المعادن 20،21. وتوفر هذه الدراسات معلومات أساسية، ولكن مخاليط مبسطة لا تكرار التفاعلات العدائية والتآزر المعقدة التي قد تحدث في عينة بيئية الأم، حيث مجموعة كاملة من مكونات خليط موجودة.

وكانت أهداف هذه الدراسة إلى دراسة عمليات إزالة التلوث بديلة للPBW وتقييم تأثير (CUO-NP) العلاج على PBW السمية الخلوية باستخدام الخلايا البشرية المستزرعة. نتائج يمكن أن تستفيد صناعة اليورانيوم من خلال تطوير أساليب أكثر كفاءة أو الصديقة للبيئة لإزالة التلوث. وتقدم هذه الدراسةأول دليل على أن الحد من الملوثات ذات الأولوية في PBW التي كتبها CUO-مصادر القدرة النووية يقلل من السمية الخلوية في خلايا الثدييات 22.

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

البروتوكول

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

وقد تم جمع جميع العينات في بناء وتجهيز السائل اليورانيوم من منشأة ISR اليورانيوم في وايومنغ.

1. إنتاج التسييل المياه (PBW)

  1. جمع نوعين من عينات المياه من منشأة اليورانيوم ISR: PBW والتناضح (RO) المياه عكس. جمع PBW من صنبور الرصد بعد عملية التبادل الأيوني ولكن قبل التناضح العكسي إزالة التلوث. جمع عينات RO بعد تطهيرها من PBW عن طريق العلاج التناضح العكسي.
    يتم نقل Lixiviant في خطوط أنابيب من حقول الآبار متعددة لبناء وتجهيز السائل اليورانيوم، حيث يتم جمعها في عمود وإعدادها للالتبادل الأيوني: ملاحظة. حوالي تتم إزالة 1-3٪ من lixiviant بعد التبادل الأيوني من الدائرة وتسمى المياه تنزف إنتاج (PBW). إعادة استخدامها PBW في عمليات التعدين أو تطهير / المنزوعة مع RO الترشيح.
  2. جمع عينات المياه في البولي إيثيلين عالي الكثافة (HDPE) زجاجات مع صفر مساحة الرأس وفقالإجراءات التشغيل القياسية لجمع العينات وتحليلها من وزارة ايومنغ من جودة البيئة (WYDEQ) 23.
  3. قياس درجة الحرارة ودرجة الحموضة في الموقع ونماذج النقل على الجليد لإبقائهم باردة.
  4. متجر PBW في 4 درجات مئوية. الحفاظ على حل PBW بارد حتى بعد الحد الأدنى الضروري وسائل الإعلام (EMEM-10X) في المركز النسر تضاف أثناء إعداد وسائل الاعلام كما هو موضح في البروتوكول التالي.
    ملاحظة: PBW هو الحل أكسدة التي من شأنها أن تعجل إذا ما سمح لتجميد أو تحسنت إلى درجة حرارة الغرفة. بعد تخفيف الحل PBW بشكل كاف تمييع أنه لن يعجل عند تسخينها إلى 37 درجة مئوية قبل تطبيق الخلايا وأثناء الحضانة.

2. إعداد CUO النانوية (CUO-NPS)

  1. الجمع بين الحل الايثانول النقي تحتوي على 250 مل من 0.2 M CuCl 2 • 2H 2 O، 250 مل من 0.4 M هيدروكسيد الصوديوم (هيدروكسيد الصوديوم)، و 5 ز البولي ايثيلين جلايكول (PEG) في قارورة جولة القاع برصيد ست مم كرات الزجاج البورسليكات.
  2. وضع الحل في فرن الميكروويف المعدلة والسماح لها للرد تحت الجزر في ضغط الهواء المحيط لمدة 10 دقيقة في 20٪ طاقة (فترات من 6 ثانية على، 24 ثانية إيقاف).
  3. تبريد حل لدرجة حرارة الغرفة (20 ° C)، ثم يصب في أنابيب مخروطية 50 مل، وترك كرات زجاجية.
  4. الطرد المركزي الحل في أنابيب مخروطية 50 مل في 1000 x ج لمدة 30 دقيقة، يصب، ثم يغسل CUO-مصادر القدرة النووية مع سلسلة من 300 مل من الماء الساخن (60-65 درجة مئوية)، و 100 مل ايثانول، و 100 مل الأسيتون.
  5. تجفيف CUO-مصادر القدرة النووية إلى درجة حرارة الغرفة (20 درجة مئوية) في 50 مل أنابيب مخروطية.
  6. تتخلص من CUO-مصادر القدرة النووية من الأنابيب الخاصة بهم إلى هاون. تغطية CUO-مصادر القدرة النووية مع رقائق القصدير وتسخين CUO-مصادر القدرة النووية إلى 110 درجة مئوية في فرن لإزالة السائل المتبقي. الجمع بين CUO-مصادر القدرة النووية في دفعة واحدة وتزن CUO-مصادر القدرة النووية.
    وقد أجريت إعداد CUO-مصادر القدرة النووية والعلاج CUO-NP من PBW في المياه التأهيلية ملاحظة:مختبر إيتي لعلم النظم الإيكولوجية والإدارة، جامعة وايومنغ. وجاء التوليف CUO-NP إجراءات مارتنسون وريدي (2009) 11.

3. علاج PBW مع CUO-مصادر القدرة النووية

  1. إضافة 50 ملغم (1 ملغ / مل) من CUO-NP إلى 50 مل أنبوب مخروطي تليها 50 مل من PBW. ختم الأنبوب وكان رد فعل لمدة 30 دقيقة على مقاعد البدلاء كبار شاكر المداري في 250 دورة في الدقيقة.
  2. الطرد المركزي أنابيب العينات في 250 x ج لمدة 30 دقيقة ثم تصفية طاف باستخدام فلتر حقنة 0.45 ميكرون. تغيير سرعة أجهزة الطرد المركزي والوقت يمكن أن تعتمد على جسيمات متناهية الصغر لضمان CUO-مصادر القدرة النووية تصبح المضغوط في أنبوب الطرد المركزي.

4. تحليل عنصري

  1. إعداد غير المعالجة (السيطرة) وعينات PBW CUO-NP المعاملة لتحليل العناصر على النحو التالي.
  2. تحمض قسامات (40 مل) من CUO-NP المعاملة وغير المعالجة PBW مع الصف المعادن النزرة حمض النيتريك إلى الرقم الهيدروجيني من 2.0. تحليل قسامات PBW محمض لالكاتيونات التي كتبها coupl بالحثإد البلازما الشامل الطيفي (ICP-MS) كما هو موضح في ريدي وروث (2012) 13.
  3. إعداد قسامات unacidified (20 مل) من CUO-NP المعاملة وغير المعالجة PBW وتحليل قسامات unacidified لالأنيونات بواسطة اللوني ايون (IC) كما هو موضح في ريدي وروث (2012) 13.
    وقد تم تحليل أجزاء مأخوذة من قبل وزارة الزراعة وايومنغ الخدمات التحليلية، لارامي WY 82070. وصف الإجراء IC وICPMS يمكن العثور عليها في ريدي وروث (2012) 13: ملاحظة.

5. إعداد خلية ثقافة وسائل الإعلام عن طريق PBW

  1. استخدام اثنين من التحكم (EMEM-1X وRO + وسائل الإعلام) وثمانية PBW حلول الوسائط اختبار (أربعة تركيزات كل من PBW غير المعالجة وسائل الإعلام CUO-NP المعاملة) في دراسات الجدوى. لمحات عامة عن الحلول هي كما يلي:
    1. لEMEM-1X التحكم، وشراء الحد الأدنى الضروري وسائل الإعلام النسر (EMEM-1X) مع L-الجلوتامين وبيكربونات الصوديوم أضفت. إضافة مصل بقري جنيني (FBS) والمضادات الحيوية في تعليمات الشركة الصانعة.
      ملاحظة: يتم شراؤها EMEM-1X المخفف إلى التركيز المناسب لنمو الخلايا والتي تحتوي على الجلوتامين L-وبيكربونات الصوديوم. يتطلب EMEM-1X إضافة مصل الجنين البقري (FBS) ومزيج المضادات الحيوية البنسلين والستربتومايسين (50 IU / البنسلين مل و 50 ميكروغرام / الستربتومايسين مل). يستخدم EMEM-1X باعتبارها وسائل الإعلام السيطرة لأنه أوصى سائط النمو الشركة الصانعة لكل أنواع الخلايا المستخدمة في هذه الدراسة. غير المخفف المركزة EMEM-10X مع المياه RO من المرفق أو غير المعالجة أو CUO-NP المعاملة PBW لإنتاج حلول اختبار. تتركز EMEM-10X عندما تم شراؤها لا يحتوي على L-الجلوتامين أو بيكربونات الصوديوم بحيث تضاف هذه بالإضافة إلى مصل الجنين البقري (FBS) ومزيج المضادات الحيوية البنسلين والستربتومايسين.
    2. لحل التحكم RO RO استخدام المياه التي تم جمعها من منشأة ISR. استخدام نفس البروتوكول وسائط الإعلام اختبار PBW بديلا فقط 100٪ RO واتإيه من مرفق ISR في مكان PBW. لتخفيف المياه غير المعالجة واستخدام الحل CUO-NP المعاملة RO أو عالى النقاء من المختبر.
    3. تمييع غير المعالجة PBW إلى أربعة تجمعات اختبار قبل الاختلاط مع المكونات وسائل الإعلام ثقافة الخلية. إعداد تركيزات مختلفة أربعة حلول PBW غير المعالجة عن طريق خلط PBW غير المعالجة مع ريال عماني (من المختبر) في المجموعات التالية: 100٪ (PBW الخالص + لا ماء RO) و 75٪ (187.5 مل من PBW + 62.5 مل RO الماء)، 50٪ (125 مل من PBW + 125 مل من الماء RO) أو 25٪ (62.5 مل من PBW + 187.5 مل من الماء RO).
    4. مخفف CUO-NP-تعامل PBW إلى أربعة تجمعات اختبار قبل الاختلاط مع المكونات وسائل الإعلام ثقافة الخلية. إعداد تركيزات مختلفة أربعة حلول PBW CUO-NP المعاملة عن طريق خلط PBW (ما قبل المعالجة مع 1 ملغ / مل CUO-NP لمدة 30 دقيقة) مع ريال عماني (من المختبر) في المجموعات التالية: 100٪ (CuO- نقية PBW NP المعاملة + لا ماء RO) و 75٪ (187.5 مل من CUO-NP المعاملة PBW + 62.5 مل RO المياه)، 50٪ (125مل من CUO-NP المعاملة PBW + 125 مل من الماء RO) أو 25٪ (62.5 مل من PBW CUO-NP المعاملة + 187.5 مل من الماء RO).
  2. إعداد 250 مل من RO + وسائل الإعلام، PBW غير المعالجة + وسائل الإعلام وCUO-NP المعاملة PBW + وسائل الإعلام التركيز بإضافة 25 مل من المركز EMEM-10X إلى 190 مل من 100٪ RO وبنسبة 100٪، 75٪، 50٪ أو 25٪ من تركيزات غير المعالجة أو CUO-NP المعاملة ولم يضف PBW بإنشائه في الخطوة 6.1.3 و6.1.4.
  3. ضبط درجة الحموضة من كل حل إلى 7.4 مع هيدروكسيد الصوديوم أو حمض الهيدروكلوريك.
  4. يكمل كل منهما تركيز غير المعالجة وCUO-NP المعاملة PBW وكذلك RO + وسائل الاعلام مع المكونات القياسية التالية: 25ML (10٪) مصل بقري جنيني (FBS)، 2.5 مل L-الجلوتامين، 0.55 غرام NaHCO 3 و 1.25 مل القلم / بكتيريا (50 وحدة دولية / مل البنسلين و 50 ميكروغرام / مل الستربتومايسين).
  5. ضبط الأسمولية من كل تركيز PBW غير المعالجة + وسائل الإعلام، CUO-NP المعاملة PBW + وسائل الإعلام وRO + وسائل الإعلام إلى 290-310 الميلي أسمول / كغ وذلك بإضافة الماء RO وقياس باستخدام مقياس التناضح.
  6. تصفية كل الحل باستخداموحدة 0.22 ميكرون فراغ مرشح، وتخزينها في 4 ° C.
    ملاحظة: نظرا لاختلاف بسيط في كمية المياه RO استخدامها لضبط الأسمولية، تختلف تركيزات سائل الإعلام النهائية ضمن نطاق 5٪، مع PBW غير المعالجة + تركيز وسائل الإعلام على 56٪، 44٪، 29٪ و 16.5٪ و CUO-NP- تعامل PBW + وسائل الإعلام تركيزات بنسبة 53٪، 45٪، 30٪ و 17٪.

6. قابلية الخلية

ملاحظة: نظرا لأن الكلى والكبد والأعضاء المستهدفة من سمية المعادن الثقيلة، وتوظيف الكلى الجنينية البشرية (HEK293) الخلايا المستزرعة (HEK) وسرطان الكبد البشري (HepG2) خلايا (HEP) طرق الاختبار 24-26.

  1. إعداد ثقافة خلايا كلوة وHEP قبل 2-3 أيام طلاء لوحات 96-الآبار المستخدمة في التجربة في تعليمات الشركة الصانعة.
  2. قياس بقاء الخلية باستخدام 3- [4، 5-dimethylthiazol-2-يل] -2، بروميد 5-diphenyltetrazolium (MTT) فحص.
    ملاحظة: تم تعديل بروتوكول MTT فحص من ميrloo وآخرون (2011) 27.
    1. الحصول MTT في شكل مسحوق. إضافة الفوسفات مخزنة المالحة (PBS) لتعويض تركيز الأسهم من 50 ملغ / مل. تستنهض الهمم الحل لمدة 2 ساعة ثم تصفية مع فلتر حقنة 0.45 ميكرون وقسامة في أنابيب آمنة 1.5 مل الفريزر. حماية الأنابيب من الضوء وتخزينها في 4 ° C.
  3. إزالة الخلايا كلوة وHEP من الأطباق ثقافتهم باستخدام التربسين، الطرد المركزي في 1000 x ج لمدة 5 دقائق وصب التربسين. إضافة 5 مل من برنامج تلفزيوني والخلايا خلط للحصول على حل وحيد الخلية. ثم، وتطبيق 20 ميكرولتر من الحل خلية واحدة إلى عدادة الكريات للحصول على عدد خلايا لكل مليلتر من المحلول. الطرد المركزي الخلايا مرة أخرى في 1000 x ج لمدة 5 دقائق وصب PBS المستخدمة لشطف الخلايا. إضافة كمية مناسبة من EMEM-1x إلى ضبط تركيز الخلايا إلى 500 خلية / 100 ميكرولتر (100 ميكرولتر / جيد).
  4. ملء الآبار محيط لوحة مع 200 ميكرولتر PBS للسيطرة على التبخر.
  5. خلية البذورالصورة في كثافة 500 خلية / جيد إضافة 100 ميكرولتر من كل بئر، باستثناء الآبار المحيطة (التي لا مطلي مع الخلايا).
    ملاحظة: كثافة البذر للخلايا كلوة وHEP يقوم على أساس منحنيات النمو التجريبية التي تسمح ذروة النمو تحدث حول أيام 4-5. إعداد منحنيات النمو لجميع خطوط الخلايا لتقدير كثافة البذر.
  6. احتضان الخلايا لمدة 24 ساعة على 37 درجة مئوية مما يتيح لهم استرداد (شكل التصاقات مشددة على لوحة) قبل تنفيذ قراءات MTT الأساس من كثافة الخلايا.
  7. أداء قراءات MTT الأساسية من كثافة الخلايا عن طريق إزالة وسائل الإعلام البذر من العمود الأول (وليس بما في ذلك محيط) وإضافة 100 ميكرولتر من MTT (5 ملغ / مل في وسائل الإعلام) إلى الآبار لمدة 1 ساعة.
  8. بعد ساعة واحدة، وإزالة MTT وإضافة 100 ميكرولتر من سلفوكسيد ثنائي ميثيل (DMSO) بحل MTT-formazan التي تنتجها خلايا قابلة للحياة (20 دقيقة).
  9. قراءة الكثافة الضوئية (OD) من العمود الأول في الطول الموجي امتصاص 570 نانومتر للحصول على قاعدةخط القراءة.
    1. استخدام قراءات أساسية لضمان وكانت المصنفة جميع لوحات بشكل صحيح وأن الخلايا تنمو باستمرار بين لوحات. إزالة DMSO من العمود يجري اختبارها قبل تفرخ للساعة 24 القادمة.
      ملاحظة: في حالة ترك DMSO في لوحة بين عشية وضحاها تسحب الرطوبة من العمود المجاور، مما تسبب في انخفاض في حجم وسائل الاعلام.
  10. تدفئة حلول اختبار (أي EMEM-1X، RO، PBW غير المعالجة والحلول PBW وسائل الإعلام CUO-NP المعاملة) إلى 37 درجة مئوية في حمام مائي.
  11. إزالة وسائل الإعلام البذر عن بقية لوحة (وليس بما في ذلك محيط أو العمود الأول الذي كان يستخدم للقراءة خط الأساس) واستبدالها مع 100 ميكرولتر من EMEM-1X، RO + وسائل الإعلام، PBW غير المعالجة + وسائل الإعلام تركيزات أو CUO-NP PBW المعالجة بالإثير + تركيز وسائل الإعلام (حل واحد لكل لوحة). احتضان الخلايا في تركيزات اختبار أو حلول التحكم ليصبح المجموع سبعة أيام (أيام 2-8).
    ملاحظة: هناك 10 لوحات الكلية: 1 EMEM-1X، 1 ريال عماني + وسائل الإعلام، 1 من كل تركيز PBW + وسائل الإعلام غير المعالجة (56٪، 44٪، 29٪ و 16.5٪) وصفيحة واحدة من كل تركيز PBW + وسائل الإعلام CUO-NP المعاملة (53٪، 45٪ ، 30٪ و 17٪) في التجربة في خط الخلية.
  12. كل يوم بعد قراءة MTT الأساسية، وإزالة السيطرة واختبار الحلول (المدرجة في المذكرة تحت 6.11) من العمود التالي من لوحة كل منها (على سبيل المثال تتم إزالة يوم 2 اختبار ومراقبة وسائل الاعلام من الصف 3، آبار BG، يوم 3: صف واحد 4 والآبار BG الخ) وتكرار بروتوكول MTT كما هو موضح في الخطوات 6،7-6،9 أعلاه.
  13. كرر بروتوكول كل يوم لمدة سبعة أيام. متوسط ​​نتائج OD لكل صف (6 آبار) وذكرت مع الزمن لتوليد منحنى النمو لمدة سبعة أيام.
  14. لتقييم تأثير النحاس عملية إزالة معدن ثقيل على بقاء الخلية في CUO-NP-تعامل PBW + وسائل الإعلام يتبع نفس الإجراء على النحو الوارد أعلاه، باستثناء إضافة 100 ميكرومتر من D-البنسيلامين لمراقبة واختبار الحلول قبل أن يضيف الحلول لوحات كل منها. أداء الشرج البياناتيسيس باستخدام برنامج الرسوم البيانية العلمي.

7. النمذجة الجيوكيميائية

  1. تحميل البصرية نسخة MINTEQ 3.0 / 3.1 مجانية من الموقع التالي http://www2.lwr.kth.se/English/Oursoftware/vminteq/ .
    ملاحظة: البصرية MINTEQ هو نموذج الاتزان الكيميائي مجانية لحساب أنواع جديدة المعادن، التوازنات الذوبان، الخ الامتصاص للمياه الطبيعية. وبالإضافة إلى ذلك يتم استخدامه للتنبؤ أنواع جديدة الأيوني، والأنشطة أيون، المجمعات أيون ومؤشرات التشبع التي بالمقارنة مع تركيز العناصر قبل وبعد العلاج (نتائج التحليل الطيفي الشامل) لدراسة الآليات الممكنة لإزالة عنصر 28.
  2. فتح البرنامج وإدخال بيانات التحليل الطيفي جماعية من الخطوة 4، بما في ذلك درجة الحموضة، والقلوية وتركيزات العناصر المختلفة، في البرنامج.
    ملاحظة: نظرا لأن المياه الجوفية يتأكسد خلال urani في الموقعأم عملية الاستخراج، واستخدام الأنواع المؤكسدة من الزرنيخ، والفاناديوم، واليورانيوم لإدخال.

8. المثبطة تركيز 50 (IC 50)

  1. حساب IC 50 لPBW + وسائل الإعلام تركيزات غير المعالجة وCUO-NP المعاملة عن طريق حساب متوسط ​​أولا الجدوى (المتوسطات OD) في يوم 5 من ثلاثة أشواط منفصلة.
  2. طرح اليوم خمسة المتوسطات جدوى PBW + وسائل الإعلام تركيزات غير المعالجة وCUO-NP المعاملة من يوم خمسة المتوسطات جدوى EMEM-1X لحساب الفروق جدوى. ثم تقسيم الخلافات الجدوى من متوسط ​​بقاء في يوم 5 في EMEM، وتتضاعف بنسبة 100 في المئة للحصول على تثبيط.
  3. طرح تثبيط في المئة من 100 (EMEM-1X الجدوى) للحصول على الصلاحية في المئة لكل PBW + وسائل الإعلام التركيز غير المعالجة وCUO-NP المعاملة.
  4. مدخلات البرامج برسوم بيانية العلمي من خلال وضع EMEM-1X بتركيز واحد والجدوى في المئة من 100. تحويل جميع التركيزات في السجلنطاق (X = دخول (X)) وأداء الانحدار غير الخطية مع المربعات الصغرى التحليل مناسبا.

تحليل 9. البيانات

  1. مقارنة تراكيز العناصر في غير المعالجة وCUO-NP المعاملة PBW مع اثنين من الذيل، وإرفاقها، طالب T-الاختبار.
  2. حساب المناطق الواقعة تحت المنحنى (AUC) باستخدام البيانات منحنى النمو جمعها على مدى سبعة أيام، وتحليل التباين مع تكرار تحليل التدابير التباين (ANOVA)، تليها اللاحق مقارنة توكي بين جميع الفئات (ن = 3).
  3. حساب IC 50 باستخدام بيانات من اليوم الخامس من منحنى النمو على حد سواء غير المعالجة وCUO-NP المعاملة PBW + حلول الوسائط (المذكورة أعلاه). القيم ف <0.05 تعتبر كبيرة.
    ملاحظة: لأغراض التحليل الإحصائي، تم تعيينه القيم الطيفي الجماعية لنصف الحد الكشف لأيونات مستويات تركيزات أقل من هذا الحد 29.

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

النتائج

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

يتم الإبلاغ عن تركيزات عنصر PBW ودرجة الحموضة في غير المعالجة وCUO-NP المعاملة PBW في الجدول 1. وذكرت مارتنسون وريدي (2009) أن نقطة الصفر المسؤول عن CUO-NP تقدر ب 9.4 ± 0.4. وبالنظر إلى أن الرقم الهيدروجيني للPBW كانت 7،2-7،4، في هذه الظروف، المياه يتبرع البروتونات إلى CUO-مصادر القدرة النووية، مما تسبب في سطح جسيمات متناهية الصغر ليكون موجب الشحنة والسماح لامتصاص الأنواع سالبة الشحنة. العلاج CUO-NP إزالة الملوثات ذات الأولوية من PBW، بما في ذلك الزرنيخ، السيلينيو...

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

المناقشة

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

ذكرت دراسات سابقة أن CUO-مصادر القدرة النووية إزالة الزرنيخ من المياه الجوفية 11،13،30،31. وتدعم هذه الدراسة هذه النتائج السابقة والتقارير التي CUO-مصادر القدرة النووية إزالة الملوثات إضافية من PBW أيضا. ويؤكد هذه الدراسة أيضا تقارير سابقة أن CUO-مصادر القدرة النووية هي فعالة في إزالة الزرنيخ، على الرغم من وجود الملوثات الأخرى وأيونات منافسة محتملة 11. وتوقع النمذجة أنواع جديدة أن 97٪ من الأنواع الفاناديوم في PBW وسالبة الشحنة، والسماح لامتصاص لCUO-مصادر القد...

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

الإفصاحات

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

ليس لدى المؤلفين ما يكشفون عنه.

شكر وتقدير

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

نشكر الدكتور روجر هوبر ومختبر الخدمات التحليلية التابع لوزارة الزراعة في وايومنغ على تحليل التحليل الطيفي الكتلي لعيناتنا. نود أن نعرب عن امتناننا لكلية الصيدلة بجامعة وايومنغ للسماح لنا بتصوير هذا البروتوكول بالفيديو في مختبراتهم. نود أيضا أن نشكر اتفاقية الأستاذية الممنوحة ثيودور أو دوروثي إس كينج على مساعدتهما للخريجين (SC) ، وجامعة وايومنغ لدعم مساعدة الخريجين (JRS) ، و Science Posse (NSF GK-12 Project # 084129) لزمالة التدريس (JRS). نود أيضا أن نشكر Uranium One على السماح لنا بالحصول على عينات ومساعدتنا في الأسئلة. تم دعم هذا العمل من قبل كلية موارد الطاقة بجامعة وايومنغ.

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

المواد

قائمة المواد المستخدمة في هذه المقالة
الاسمالشركةرقم فهرسيالتعليقات
CuCl2< / sub>سيجما203149
كرات زجاجية من البورسليكاتVWR26396-6396 مم
حمض النيتريكفيشرA509-P500درجة المعادن النزرة
0.45 &# 956 ؛ مرشح المحقنةm فيشرSLHA 033S S
10x EMEMفيشرBW12-684F
مصل الأبقار الجنينيATCC30-2020
L-glutamineFisherBP379-100
NaHCO3< / sub>SigmaS5761
البنسلين / الستربتومايسينATCC30-2300
0.22 μ م وحدة تصفية الفراغفيشر09-740-28C
HEK293ATCCCRL-1573
HEPG2ATCCHB-8065
TrypsinSigmaSV3003101
MTTSigmaM2128
D-penicillamineFisherICN15180680
ألواح 96 بئرفيشر07-200-92
DMSOFisherD12814
Spectra Max 190Molecular Devices
Visual MINTEQ الإصدار 3.0KTH المعهد الملكي للتكنولوجيا
ICP-MSAgilentتم نشر تفاصيل الأدوات والنماذج وحدود الكشف في Reddy et al.< / em> ، 2013.
تم نشر تفاصيل IC DIONEX DX 500Dionexفي Reddy et al.< / em> ، 2013.
حاضنة VWRVWR

المراجع

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. What is the status of the U.S. nuclear industry? Washington (DC): U.S. Energy Information Administration (US). , Available from: http://www.eia.gov/energy_in_brief/article/nuclear_industry.cfm (2014).
  2. International Energy Outlook. Washington (DC): U.S. Energy Information Administration (US). , Available from: http://www.eia.gov/forecasts/archive/ieo11/pdf/0484%282011%29.pdf (2011).
  3. Uranium Marketing Annual Report. Washington (DC): U.S. Energy Information Administration (US). , Available from: http://www.eia.gov/uranium/marketing/ (2014).
  4. Domestic Uranium Production Report. Washington (DC): U.S. Energy Information Administration (US). , Available from: http://www.eia.gov/uranium/production/annual/ (2014).
  5. Uranium Recovery. Washington (DC): U.S. United States Nuclear Regulatory Commission (US). , Available from: http://www.nrc.gov/materials/uranium-recovery/license-apps/ur-projects-list-public.pdf (2014).
  6. U.S. Uranium Reserves Estimates. Washington (DC): U.S. Energy Information Administration (US). , Available from: http://www.eia.doe.gov/cneaf/nuclear/page/reserves/ures.html (2010).
  7. The Future of Uranium Production in Wyoming: A Public Forum on In-Situ Recovery. Washington (DC): Meridian Institute. , Available from: http://www.uwyo.edu/ser/_files/docs/conferences/2010/uraniumforum/ser_uranium_forum_final_report.pdf (2010).
  8. Generic Environmental Impact Statement for In-Situ Leach Uranium Milling Facilities Washington (DC): U.S. Nuclear Regulatory commission (US). , Available from: http://www.nrc.gov/reading-rm/doc-collections/nuregs/staff/sr1910/v1/ (2012).
  9. Wyoming surface water quality standards. Cheyenne (WY): State of Wyoming Department of Environmental Quality (US). , Available from: http://soswy.state.wy.us/Rules/RULES/6547.pdf (2011).
  10. Qu, X., Alvarez, P., Li, Q. Applications of nanotechnology in water and wastewater treatment. Water Research. 47 (12), 3931-3946 (2013).
  11. Martinson, C., Reddy, K. Adsorption of arsenic(III) and arsenic(V) by cupric oxide nanoparticles. Journal of Colloid and Interface Science. 336 (2), 401-411 (2009).
  12. Reddy, K., McDonald, K., King, H. A novel arsenic removal process for water using cupric oxide nanoparticles. Journal of Colloid and Interface Science. 397, 96-102 (2013).
  13. Reddy, K., Roth, T. Arsenic Removal from Natural Groundwater Using Cupric Oxide. Ground Water. 51 (1), 83-91 (2012).
  14. Zhang, G., Ren, Z., Zhang, X., Chen, J. Nanostructured iron(III)-copper(II) binary oxide: a novel adsorbent for enhanced arsenic removal from aqueous solutions. Water Research. 47 (12), 4022-4031 (2013).
  15. Ali, I. New generation adsorbents for water treatment. Chemical Reviews. 112 (10), 5073-5091 (2012).
  16. Zhang, Q. CuO nanostructures: Synthesis, characterization, growth mechanisms, fundamental properties, and applications. Progress in Materials Science. 60, 208-337 (2014).
  17. Schmidt, C. TOX 21: new dimensions of toxicity testing. Environmental health perspectives. 117 (8), 348-353 (2009).
  18. Firestone, M., Kavlock, R., Zenick, H., Kramer, M. The U.S. Environmental Protection Agency Strategic Plan for Evaluating the Toxicity of Chemicals. Journal of Toxicology and Environmental Health, Part B. 13 (2-4), 139-162 (2010).
  19. Guidance Manual for the Assessment of Joint Toxic Action of Chemical Mixtures [Internet]. Atlanta (GA); Agency for Toxic Substance and Disease Registry (US). , Available from: http://www.atsdr.cdc.gov/interactionprofiles/IP-ga/ipga.pdf (2014).
  20. Bae, D., Gennings, C., Carter, W., Yang, R., Campain, J. Toxicological interactions among arsenic, cadmium, chromium, and lead in human keratinocytes. Toxicological Sciences: An Official Journal of the Society of Toxicology. 63 (1), 132-142 (2001).
  21. Whittaker, M. Exposure to Pb, Cd, and As mixtures potentiates the production of oxidative stress precursors: 30-day, 90-day, and 180-day drinking water studies in rats. Toxicology and Applied Pharmacology. 254 (2), 154-166 (2011).
  22. Schilz, J. Investigating the ability of cupric oxide nanoparticles to adsorb metal contaminants from uranium in-situ recovery (ISR) production bleed water and assessing the associated changes in cytotoxicity. , University of Wyoming. Laramie, WY. Available from: ProQuest UMI, Ann Arbor, MI (2014).
  23. Manual of Standard Operating Procedures for Sample Collection and Analysis. Cheyenne (WY): Wyoming Department of Environmental Quality (US). , Available from: http://deq.state.wy.us/wqd/watershed/downloads/qa/4-1089.pdf (2011).
  24. Florea, A., Splettstoesser, F., Büsselberg, D. Arsenic trioxide (As2O3) induced calcium signals and cytotoxicity in two human cell lines SY-5Y neuroblastoma and 293 embryonic kidney (HEK). Toxicology and Applied Pharmacology. 220 (3), 292-301 (2007).
  25. Mao, W. Cadmium induces apoptosis in human embryonic kidney (HEK) 293 cells by caspase-dependent and -independent pathways acting on mitochondria. Toxicology in Vitro. 21 (3), 343-354 (2007).
  26. Tchounwou, P., Yedjou, C., Patlolla, A., Sutton, D. Heavy Metal Toxicity and the Environment. Molecular, Clinical and Environmental Toxicology. 101, 133-164 (2012).
  27. Meerloo, J., Kaspers, G., Cloos, J. Cell Sensitivity Assays: The MTT Assay. Cancer Cell Culture. 731, 237-245 (2011).
  28. Gustafsson, J. Visual MINTEQ. , Royal Institute of Technology. Stockholm, Sweden. (2010).
  29. Hallab, N., Caicedo, M., McAllister, K., Skipor, A., Amstutz, H., Jacobs, J. Asymptomatic prospective and retrospective cohorts with metal-on-metal hip arthroplasty indicate acquired lymphocyte reactivity varies with metal ion levels on a group basis. Journal of Orthopaedic Research. 31 (2), 173-182 (2013).
  30. Goswami, A., Raul, P., Purkait, M. Arsenic adsorption using copper (II) oxide nanoparticles. Chemical Engineering Research and Design. 90 (9), 1387-1396 (2011).
  31. Pillewan, P., Mukherjee, S., Roychowdhury, T., Das, S., Bansiwal, A., Rayalu, S. Removal of As(III) and As(V) from water by copper oxide incorporated mesoporous alumina. Journal of Hazardous Materials. 186 (1), 367-375 (2011).
  32. Kroll, A. Cytotoxicity screening of 23 engineered nanomaterials using a test matrix of ten cell lines and three different assays. Particle and fibre toxicology. 8 (9), 1-19 (2011).
  33. Fahmy, B., Cormier, S. Copper oxide nanoparticles induce oxidative stress and cytotoxicity in airway epithelial cells. Toxicology in vitro: an international journal published in association with BIBRA. 23 (7), 1365-1371 (2009).
  34. Radike, M. Distribution and accumulation of a mixture of arsenic, cadmium, chromium, nickel and vanadium in mouse small intestin, kidney, pancreas, and femur following oral administration in water or feed. Journal of Toxicology and Environmental Health, Part A. 65 (23), 2029-2052 (2002).
  35. Barbier, O., Jacquillet, G., Tauc, M., Cougnon, M., Poujeol, P. Effect of heavy metals on, and handling by, the kidney. Nephron. Physiology. 99 (4), 105-110 (2005).
  36. Zheng, X., Watts, G., Vaught, S., Gandolfi, A. Low-level arsenite induced gene expression in HEK293 cells. Toxicology. 187 (1), 39-48 (2003).
  37. Li, Z., Piao, F., Liu, S., Wang, Y., Qu, S. Subchronic exposure to arsenic trioxide-induced oxidative DNA damage in kidney tissue of mice. Experimental and Toxicologic Pathology. 62 (5), 543-547 (2010).
  38. Farombi, E., Akintunde, J., Nzute, N., Adedara, I., Arojojoye, O. Municipal landfill leachate induces hepatotoxicity and oxidative stress in rats. Toxicology and Industrial Health. 28 (6), 532-541 (2011).
  39. Das, N. Arsenic exposure through drinking water increases the risk of liver and cardiovascular diseases in the population of West Bengal. India. BMC public health. 12 (1), 639-648 (2012).
  40. Valko, M., Morris, H., Cronin, M. Metals, toxicity and oxidative stress. Current Medicinal Chemistry. 12 (10), 1161-1208 (2005).
  41. Horie, M. Protein Adsorption of Ultrafine Metal Oxide and Its Influence on Cytotoxicity toward Cultured Cells. Chemical Research in Toxicology. 22 (3), 543-553 (2009).

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

إعادة الطباعة والأذونات

طلب إذن لإعادة استخدام النص أو الأشكال في مقالة JoVE هذه

طلب إذن

الوسوم

HEK 293 Hep G2 MTT

مقالات ذات صلة