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Die Entfernung der Spurenelemente von Kupferoxid Nanopartikeln aus Uranium In-situ- Wiederherstellung Blutwasser und Auswirkungen auf die Zelllebensfähigkeit

DOI:

10.3791/52715

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June 21st, 2015

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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

In This Article

Summary

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Produktionsblutwasser (PBW) wurde mit Kupferoxid-Nanopartikeln (CuO-NPs) behandelt und die zelluläre Toxizität in kultivierten menschlichen Zellen bewertet. Das Ziel dieses Protokolls war es, die native Umweltprobe in ein Zellkulturformat zu integrieren, um die Veränderungen der Toxizität aufgrund der CuO-NP-Behandlung zu bewerten.

Abstract

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In situ-Gewinnung (ISR) ist die vorherrschende Methode der Urangewinnung in den Vereinigten Staaten. Während der ISR wird Uran aus einem Erz Körper ausgelaugt und durch Ionenaustausch extrahiert. Die sich ergebende Produktionsblutwasser (PBW) enthält Schadstoffe wie Arsen und andere Schwermetalle. Proben von PBW von einem aktiven ISR-Urananlage wurden mit Kupfer-II-Nanopartikel (CuO-NPs) behandelt. CuO-NP Behandlung PBW reduziert vorrangiger Schadstoffe einschließlich Arsen, Selen, Uran und Vanadium. Unbehandelt und CuO-NP behandelt PBW wurde als die flüssige Komponente der Zellwachstumsmedien und Änderungen der Lebensfähigkeit verwendet wurden mit dem MTT (3- (4,5-Dimethylthiazol-2-yl) -2,5-diphenyltetrazoliumbromid) bestimmt Assay in humanen embryonalen Nieren (HEK 293) und die menschliche Leberzellkarzinom (Hep G2-Zellen). CuO-NP-Behandlung wurde mit verbesserten HEK und HEP Lebensfähigkeit der Zellen verbunden. Beschränkungen dieses Verfahrens umfassen die Verdünnung des PBW durch Wachstumsmedienkomponenten und während osmolnalität Verstellung sowie notwendige pH-Einstellung. Dieses Verfahren wird im weiteren Kontext durch Verdünnungseffekte und Veränderungen im pH-Wert der PBW die jedoch üblicherweise leicht sauer ist begrenzt; Diese Methode könnte einen breiteren Einsatz der Beurteilung CuO-NP Behandlung in neutraler Gewässer.

Introduction

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Etwa 20% des US-Stromversorgung durch Kernenergie und zum Teil auf der Grundlage nationaler Anreize zur Energieunabhängigkeit zu erhöhen, US nukleare Kapazität wird voraussichtlich weiter steigen 1. Weltweites Wachstum der Kernenergie auch wird sich voraussichtlich fortsetzen, wobei ein Großteil des Wachstums außerhalb der USA 2 auftritt. Ab 2013 wurde 83% der US Uran importiert, aber 952.544 Tonnen Reserven in den USA 3,4 vorhanden sind. Im Jahr 2013 gab es 7 neue Anlage-Anwendungen und 14 Neustart / Erweiterung von Anwendungen zwischen Wyoming, New Mexico, und Nebraska 5. In den USA Uran vorwiegend durch in situ-Gewin....

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Protocol

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Alle Proben wurden bei der Uranflüssigkeitsverarbeitung Bau einer Uran ISR-Anlage in Wyoming gesammelt.

1. Herstellung Bleed Water (PBW)

  1. Sammeln zwei Arten von Wasserproben aus einem ISR-Urananlage: PBW und Umkehrosmose (RO) Wasser. Sammeln PBW von einem Überwachungshahn nach dem Ionenaustauschverfahren, aber vor der Umkehrosmose Dekontamination. Sammeln RO Proben nach der PBW durch Umkehr-Osmose-Behandlung dekontaminiert.
    HINWEIS: Auslaugmittel in Rohrleitungen von mehreren gut Felder zur Uranflüssigkeitsverarbeitungsgebäude, wo es in einer Säule gesammelt und für die Ionenaustausch hergestellt transportiert. Etwa 1-3% ....

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Results

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PBW Komponentenkonzentrationen und pH-Wert in unbehandelten und CuO-NP behandelt PBW sind in Tabelle 1 angegeben. Martinson und Reddy (2009), berichtet, dass der Ladungsnullpunkt der CuO-NP wird bei 9,4 ± 0,4 geschätzt. Da der pH-Wert der PBW war 7,2-7,4, unter diesen Bedingungen Wasser spendet Protonen auf CuO-NPs, wodurch die Oberfläche der Nanopartikel, um positiv geladene dauern, um die Adsorption von negativ geladenen Spezies. CuO-NP Behandlung entfernt Verunreinigungen aus Priorität PBW einschließ.......

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Discussion

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Frühere Studien berichteten, dass CuO-Nanopartikel entfernt Arsen aus Grundwasser 11,13,30,31. Diese Studie unterstützt diese früheren Ergebnisse und berichtet, dass CuO-Nanopartikel zu entfernen zusätzliche Verunreinigungen von PBW auch. Diese Studie bestätigt auch früheren Berichten, dass CuO-NPs sind wirksam bei der Entfernung von Arsen, trotz der Anwesenheit von anderen Verunreinigungen und mögliche Konkurrenzionen 11. Speziation Modellierung vorhergesagt, dass 97% der Vanadiumspezies in PBW ne.......

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Disclosures

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Die Autoren haben nichts offenzulegen.

Acknowledgements

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Wir danken Dr. Roger Hopper und dem Wyoming Department of Agriculture, Analytical Services Lab für die massenspektroskopie Analyse unserer Proben. Wir möchten uns bei der School of Pharmacy der University of Wyoming dafür bedanken, dass sie uns erlaubt hat, dieses Protokoll in ihren Labors zu filmen. Wir möchten uns auch bei der Theodore O. und Dorothy S. King Stiftungsprofessur für ihre Graduiertenassistenz (SC), der University of Wyoming für die Unterstützung der Graduiertenassistenz (JRS) und der Science Posse (NSF GK-12 Project # 084129) für das Lehrstipendium (JRS) bedanken. Wir möchten uns auch bei Uranium One dafür bedanken, dass sie uns die Möglichkeit gege....

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Materials

List of materials used in this article
NameCompanyCatalog NumberComments
CuCl2Sigma203149
BorosilikatglaskugelnVWR26396-6396 mm
SalpetersäureFisherA509-P500Spurenmetall Güteklasse
0,45 μ m SpritzenfilterFisherSLHA 033S S
10x EMEMFisherBW12-684F
Fötales RinderserumATCC30-2020
L-GlutaminFisherBP379-100
NaHCO3SigmaS5761
Penicillin/StreptomycinATCC30-2300
0,22 μ m VakuumfiltereinheitFisher09-740-28C
HEK293ATCCCRL-1573
HEPG2ATCCHB-8065
TrypsinSigmaSV3003101
MTTSigmaM2128
D-PenicillaminFisherICN15180680
96-Well-PlattenFisher07-200-92
DMSOFisherD12814
Spectra Max 190Molecular Devices
Visual MINTEQ Version 3.0KTH Royal Institute of Technology
ICP-MSAgilentDetails zu Instrumenten, Modellen und Nachweisgrenzen wurden in Reddy et al., 2013 veröffentlicht.
IC DIONEX DX 500DionexDetails zu Instrumenten, Modellen und Nachweisgrenzen wurden in Reddy et al., 2013 veröffentlicht.
VWR InkubatorVWR

References

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

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Cupric Oxide NanoparticlesProduction Bleed WaterCell Viability AssayArsenic RemovalUranium RecoveryHEK 293 CellsHep G2 CellsMTT AssayOsmolality AdjustmentpH Adjustment

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