Ein kleines Setup für Algentoxizitätstests von Nanomaterialien und anderen schwierigen Stoffen

Zusammenfassung

Wir zeigen Algentoxizitätstests für schwierige Stoffe (z.B. farbige Substanzen oder Nanomaterialien) anhand eines vertikal mit einer LED beleuchteten Setups.

Zusammenfassung

Ökotoxizitätsdaten sind eine Voraussetzung für die Registrierung von Chemikalien vor und nach dem Inverkehrbringen durch europäische und internationale Vorschriften (z. B. REACH). Der Algentoxizitätstest wird häufig bei der regulatorischen Risikobewertung von Chemikalien verwendet. Um eine hohe Zuverlässigkeit und Reproduzierbarkeit zu erreichen, ist die Entwicklung standardisierter Richtlinien unerlässlich. Für Algentoxizitätstests erfordern die Richtlinien stabile und einheitliche Bedingungen für Parameter wie pH, Temperatur, Kohlendioxidgehalt und Lichtintensität. Nanomaterialien und andere so genannte schwierige Stoffe können das Licht stören und eine große Streuung der erzielten Ergebnisse zur Behinderung ihrer regulatorischen Akzeptanz verursachen. Um diesen Herausforderungen zu begegnen, haben wir LEVITATT (LED Vertical Illumination Table for Algal Toxicity Tests) entwickelt. Das Setup nutzt led-Beleuchtung von unten, was eine homogene Lichtverteilung und Temperaturregelung ermöglicht und gleichzeitig die Beschattung der Proben minimiert. Das Setup optimiert das Probenvolumen für die Biomassequantifizierung und sorgt₂ gleichzeitig für einen ausreichenden CO2-Zustrom, um das exponentielle Wachstum der Algen zu unterstützen. Darüber hinaus kann das Material der Testbehälter so angepasst werden, dass Adsorption und Verflüchtigung minimiert werden. Bei der Prüfung von farbigen Substanzen oder Partikelsuspensionen ermöglicht der Einsatz von LED-Leuchten auch eine Erhöhung der Lichtintensität ohne zusätzliche Wärmeerzeugung. Die kompakte Bauweise und minimale Ausstattungsanforderungen erhöhen die Möglichkeiten zur Implementierung des LEVITATT in einer Vielzahl von Laboren. WÄHREND LEVITATT den standardisierten ISO- und OECD-Richtlinien für Algentoxizitätstests entspricht, zeigte es eine geringere Variabilität zwischen Proben für zwei Referenzsubstanzen (3,5-Dicholorophenol und K₂Cr₂O₇) und drei Nanomaterialien (ZnO, CeO₂und BaSO₄) im Vergleich zu Erlenmeyerkolben und Mikrotiterplatten.

Einleitung

Der Algentoxizitätstest ist einer von nur drei obligatorischen Tests, die zur Generierung der Ökotoxizitätsdaten verwendet werden, die für die Registrierung von Chemikalien vor und nach dem Inverkehrbringen durch europäische und internationale Vorschriften (z. B. REACH¹ und TSCA (USA)) erforderlich sind. Zu diesem Zweck wurden standardisierte Algentestrichtlinien von internationalen Organisationen (z.B. ISO und OECD) entwickelt. Diese Prüfnormen und -richtlinien schreiben ideale Prüfbedingungen in Bezug auf pH, Temperatur, Kohlendioxidgehalt und Lichtintensität vor. Die Aufrechterhaltung stabiler Testbedingungen während der Algenprüfung ist jed....

Protokoll

1. Beschreibung des LEVITATT-Setups

1. Verwenden Sie 20 ml Szintillationsglasfläschchen(Abbildung 1, Einsatz 1), die ein Lichtdurchdringung ermöglichen. Alternativ können auch leichte durchlässige Kunststofffläschchen verwendet werden. Quantifizieren Sie die Lichtintensität mit einem Photometer.
2. Verwenden Sie mindestens eine 4 ml-Testsuspension zu Beginn des Tests, um die Quantifizierung von Biomasse und die Charakterisierung/Quantifizierung von Nanomaterialien während und nach der Inkubation zu ermöglichen(Abbildung 1, Einsatz 2).
3. Passen Sie die 20 ml Szintillationsfläschchen mit e....

Ergebnisse

Ein erster Test mit einer Referenzsubstanz wird durchgeführt, um die Empfindlichkeit des Algenstamms zu bestimmen. Referenzsubstanzen, die regelmäßig für R. subcapitata verwendet werden, sind Kaliumdichromat und 3,5-Dichlorphenol^7,8. Abbildung 3 und Tabelle 2 zeigen ein repräsentatives Ergebnis eines Algentests einschließlich Kurvenanpassung und statistischer Ergebnisse, wenn das DRK-Paket in R auf die Wachs.......

Diskussion

Phytoplankton wandelt Sonnenenergie und Kohlendioxid in organische Materie um und spielt damit eine zentrale Rolle im aquatischen Ökosystem. Aus diesem Grund werden Algenwachstumshemmungstests als einer von drei obligatorischen aquatischen Toxizitätstests aufgenommen, die für die regulatorische Risikobewertung von Chemikalien erforderlich sind. Die Fähigkeit, einen zuverlässigen und reproduzierbaren Algentoxizitätstest durchzuführen, ist in dieser Hinsicht von entscheidender Bedeutung. Test-Setups mit Erlenmeyer-Kolben f.......

Materialien

Liste der in diesem Artikel verwendeten Materialien

Name	Unternehmen	Katalognummer	Kommentare
Aceton	Sigma-Aldrich	V179124
Ammoniumchlorid	Sigma-Aldrich	254134
BlueCap Flaschen (1L)	Buch & Deutschland Holm A/S
Borsäure	Sigma-Aldrich	B0394
Calciumchlorid-Dihydrat	Sigma-Aldrich	208290
Klare Acrylplatte (40x40 cm)
Kobalt(II)-chlorid-Hexahydrat	Sigma-Aldrich	255599
Kupfer(II)-chlorid-Dihydrat	Sigma-Aldrich	307483
Ethylendiamintetraessigsäure Dinatriumsalzdihydrat	Sigma-Aldrich	E5134
Fluoreszenz-Spektrophotometer F-7000	Hitachi
Salzsäure	Sigma-Aldrich	258148
Eisen(III)-chlorid-Hexahydrat	Sigma-Aldrich	236489 LED-Lichtquelle
	Helmholt Elektronik A/S	H35161	Neutralweiß, 6500K
Magnesiumchlorid-Hexahydrat	Sigma-Aldrich	M9272
Magnesiumsulfat-Heptahydrat	Sigma-Aldrich	230391
Mangan(II)-chlorid-Tetrahydrat	Sigma-Aldrich	221279
Orbitalschüttler	IKA	2980200
Kaliumphosphat monobasisch	Sigma-Aldrich	P0662
Raphidocelis subcapitata	NORCCA		NIVA-CHL1
Stamm-Szintillationsfläschchen (20 mL)	Fisherscientific	11526325
Natriumbicarbonat	Sigma-Aldrich	S6014
Natriumhydroxid	Sigma-Aldrich	415413
Natriummolybdat-Dihydrat	Sigma-Aldrich	331058
Federklemme	Frederiksen Scientific A/S	472002
Thermostatschrank	VWR	WTWA208450	Alternative: klimatisierter Raum
Lüftungsrohr (Ø 125 mm)	Silvan	22605630165
Messkolben (25 mL)	DWK Life Sciences	246781455
Zinkchlorid	Sigma-Aldrich	208086

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