Name: La eliminación de oligoelementos por cúprico Óxido nanopartículas de uranio In Situ Recuperación de purga de agua y su efecto sobre la viabilidad celular (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2015-06-21T14:00:00.000+00:00
Duration: 9 min 23 s
Description: Aprende a evaluar la eliminación de contaminantes en aguas residuales industriales mediante nanopartículas de óxido cúprico y su efecto en la viabilidad celular de riñón y hígado humanos.

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Agradecemos al Dr. Roger Hopper y al Laboratorio de Servicios Analíticos del Departamento de Agricultura de Wyoming por el análisis de espectroscopia de masas de nuestras muestras. Nos gustaría expresar nuestro agradecimiento a la Facultad de Farmacia de la Universidad de Wyoming por permitirnos grabar este protocolo en video en sus laboratorios. También nos gustaría agradecer al Acuerdo de Cátedra Theodore O. y Dorothy S. King por su ayudantía de posgrado (SC), a la Universidad de Wyoming por el apoyo a la Ayudantía de Posgrado (JRS) y al Science Posse (NSF GK-12 Project # 084129) por la beca de enseñanza (JRS). También nos gustaría agradecer a Uranium One por permitirnos obtener muestras y ayudarnos con nuestras preguntas. Este trabajo contó con el apoyo de la Escuela de Recursos Energéticos de la Universidad de Wyoming.

Todas las muestras se recogieron en el edificio de procesamiento de líquidos de uranio de una instalación de ISR uranio en Wyoming. 1. Producción de purga de agua (PBW) <ol><li> Recoge dos tipos de muestras de agua de una planta de uranio ISR: PBW y ósmosis inversa (RO) de agua. Recoger PBW de un grifo seguimiento al finalizar el proceso de intercambio de iones, pero antes de la descontaminación de ósmosis inversa. Recoger muestras RO después de la PEP se descontamina por el tratamiento de ósmosis inversa. NOTA: Lixiviante se transporta en tuberías de varios campos así a la construcción de procesamiento de líquidos de uranio, donde se recoge en una columna y se preparó para el intercambio de iones. Aproximadamente el 1-3% de la lixiviante después de intercambio iónico se retira del circuito y del agua de purga de producción denominado (PBW). PBW se vuelve a utilizar en los procesos mineros o descontaminar / desmineralizada con la filtración de ósmosis inversa. </li><li> Recoger muestras de agua en polietileno de alta densidad (HDPE) con espacio de cabeza cero de acuerdoa los procedimientos operativos estándar para la recolección y el análisis del Departamento de Calidad Ambiental de Wyoming (WYDEQ) 23 muestra. </li><li> Medir la temperatura y el pH en el lugar y muestras de transporte en hielo para mantenerlos frescos. </li><li> PBW Almacenar a 4 ° C. Mantenga la solución PBW fresco hasta después de medio esencial mínimo (EMEM-10x) del Águila concentrado se añade durante la preparación de los medios de comunicación como se indica en el siguiente protocolo. NOTA: PBW es una solución oxidada que precipitará si se le permite congelar o calentó a temperatura ambiente. Después de la dilución la solución PBW es suficientemente diluida que no va a precipitar cuando se calienta a 37 ° C antes de la aplicación a las células y durante la incubación. </li></ol> 2. Preparación de CuO nanopartículas (CuO-PN) <ol><li> Combinar una solución etanólica puro que contiene 250 ml de 0,2 M CuCl 2 • 2H 2 O, 250 ml de hidróxido de sodio 0,4 M (NaOH), y 5 g de polietilenglicol (PEG) en un matraz de fondo redondo con seis mm bolas de cristal de borosilicato. </li><li> Coloque la solución en un horno de microondas modificado y permitir que reaccione a reflujo a presión atmosférica durante 10 minutos a 20% de potencia (intervalos de 6 segundos en 24 segundos apagado). </li><li> Enfriar la solución a temperatura ambiente (20 ° C), a continuación se decanta en tubos de 50 ml cónicos, dejando las bolas de vidrio. </li><li> Centrifugar la solución en los 50 ml en tubos cónicos de 1.000 xg durante 30 min, se decantó y, a continuación, lavar el CuO-NPs con una secuencia de 300 ml de agua caliente (60-65 ° C), 100 ml de etanol y 100 ml de acetona. </li><li> Seque el CuO-PN a la temperatura ambiente (20 ° C) en los 50 ml tubos cónicos. </li><li> Raspe la CuO-PN de sus tubos en un mortero. Cubra el CuO-PN con papel de aluminio y calentar el CuO-PN a 110 ° C en un horno para eliminar el líquido restante. Combine CuO-PN en un solo lote y pesar el CuO-PN. NOTA: La preparación de CuO-NPs y tratamiento CuO-NP de PBW se llevaron a cabo en agua Qualdad Laboratorio de Ciencias del Ecosistema y Gestión de la Universidad de Wyoming. CuO-NP síntesis siguió el procedimiento de Martinson y Reddy (2009) 11. </li></ol> 3. Tratamiento de PBW con CuO-PN <ol><li> Añadir 50 mg (1 mg / ml) de CuO-NP a un tubo cónico de 50 ml seguido por 50 ml de PBW. Sellar el tubo y se hizo reaccionar durante 30 minutos en la cima de agitación banco a 250 rpm. </li><li> Tubos de muestra se centrifuga a 250 xg durante 30 min y luego filtrar el sobrenadante utilizando un filtro de jeringa de 0,45 micras. Alterar la velocidad centrífuga y el tiempo puede depender de la nanopartícula para asegurar la CuO-NPs convertirse compacto en el tubo de centrífuga. </li></ol> 4. Análisis Elemental <ol><li> Preparar sin tratar (control) y las muestras tratadas PBW-CuO-NP para el análisis elemental de la siguiente manera. </li><li> Acidificar alícuotas (40 ml) de NP-tratada y no tratada CuO PBW con ácido nítrico de grado de trazas de metales a un pH de 2,0. Analizar alícuotas PBW acidificadas de cationes por coupl inductivamenteed plasma-espectroscopía de masas (ICP-MS) como se describe en Reddy y Roth (2012) 13. </li><li> Preparar alícuotas no acidificado (20 ml) de NP-tratada y no tratada CuO PBW y analizar las alícuotas no acidificado para aniones por cromatografía iónica (IC) como se describe en Reddy y Roth (2012) 13. NOTA: Las alícuotas fueron analizados por el Departamento de Servicios Analíticos Agricultura Wyoming, Laramie WY 82070. Una descripción del procedimiento IC y ICPMS se puede encontrar en Reddy y Roth, (2012) 13. </li></ol> 5. Preparación de Cultivo Celular Medios Usando PBW <ol><li> Utilice dos de control (EMEM-1x y RO + medios de comunicación) y ocho soluciones de medios de prueba PBW (cuatro concentraciones cada uno de PBW sin tratar y tratada con medios CuO-NP) en los estudios de viabilidad. Panorama de las soluciones son como sigue: <ol><li> Para el control de EMEM-1x, la compra mínima de comunicación esencial de Eagle (EMEM-1x) con L-glutamina y bicarbonato de sodio ya agregaron. Añadir suero fetal bovino (FBS) Y antibióticos según las instrucciones del fabricante. NOTA: EMEM-1X se compra diluido a la concentración apropiada para el crecimiento celular y que contiene L-glutamina y bicarbonato de sodio. EMEM-1x requiere la adición de suero fetal bovino (FBS) y una mezcla de antibióticos de la penicilina y estreptomicina (50 UI / ml de penicilina y 50 mg / ml de estreptomicina). EMEM-1X se utiliza como un medio de control, ya que es el medio de crecimiento recomendado por el fabricante para ambos tipos celulares utilizadas en este estudio. Concentrado EMEM-10x se diluye con agua RO de la instalación o no tratada o tratada-CuO-NP PBW para producir las soluciones de ensayo. Concentrado EMEM-10x cuando se compran no contiene L-glutamina o bicarbonato de sodio por lo que estos se añaden además del suero fetal bovino (FBS) y una mezcla de antibióticos de la penicilina y estreptomicina. </li><li> Para la solución de control RO utilizar agua RO recogidos de la instalación ISR. Utilice el mismo protocolo que los medios de prueba PBW único sustituto 100% RO water de la instalación de ISR en lugar de PBW. Para diluir el agua no tratada y el uso solución tratada-CuO-NP RO o ultrapura del laboratorio. </li><li> Diluir sin tratar PBW en cuatro concentraciones de ensayo antes de la mezcla con los componentes de medios de cultivo celular. Preparar las cuatro concentraciones diferentes de soluciones de PBW no tratados mediante la mezcla de PBW no tratada con RO (de laboratorio) en las siguientes combinaciones: 100% (PBW puro + no hay agua RO), 75% (187,5 ml de PBW + 62,5 ml de agua RO), 50% (125 ml de PBW + 125 ml de agua RO) o 25% (62,5 ml de PBW + 187,5 ml de agua RO). </li><li> Diluir CuO-NP-tratada PBW en cuatro concentraciones de ensayo antes de la mezcla con los componentes de medios de cultivo celular. Preparar las cuatro concentraciones diferentes de soluciones de PBW tratados con CuO-NP mezclando PBW (pre-tratados con 1 mg / ml CuO-NP para 30 min) con RO (de laboratorio) en las siguientes combinaciones: 100% (puro CuO- PBW tratada-NP + no hay agua RO), 75% (187,5 ml de tratado-CuO-NP PBW + 62,5 ml de agua RO), 50% (125ml de CuO-NP-tratada PBW + 125 ml de agua RO) o 25% (62,5 ml de PBW tratado con CuO-NP + 187,5 ml de agua RO). </li></ol></li><li> Preparar 250 ml de RO + medios de comunicación, PBW sin tratar + medios de comunicación y concentración PBW + medios de comunicación tratado con CuO-NP mediante la adición de 25 ml de concentrado EMEM-10x a 190 ml de la RO 100% y el 100%, 75%, 50% o 25% de las concentraciones PBW no tratados o tratados con CuO-NP prefabricados creados en el paso 6.1.3 y 6.1.4. </li><li> Ajuste el pH de cada solución a 7,4 con NaOH o HCl. </li><li> Suplemento cada concentración de no tratada y tratada-CuO-NP PBW así como RO + medios de comunicación con los siguientes componentes estándar: 25 ml (10%) de suero bovino fetal (FBS), 2,5 ml de L-glutamina, 0,55 g de NaHCO3 y 1,25 ml Pen / Strep (50 IU / ml de penicilina y 50 mg / ml de estreptomicina). </li><li> Ajuste la osmolalidad de cada concentración de PBW + medios de comunicación no se trata, PBW + medios de comunicación y los medios de comunicación RO + CuO-NP tratada a 290-310 mOsm / kg mediante la adición de agua de ósmosis inversa y medida utilizando un osmómetro. </li><li> Filtra cada solución utilizandouna unidad de 0,22 micras de vacío filtro, y se almacena a 4 ° C. NOTA: Debido a las ligeras variaciones en la cantidad de agua de ósmosis inversa se utiliza para ajustar la osmolalidad, variar las concentraciones de medios de comunicación finales dentro de un rango de 5%, con concentraciones de medios de comunicación en el 56%, 44% PBW sin tratar +, 29% y 16,5% y CuO-NP concentraciones PBW + medios de comunicación tratado en 53%, 45%, 30% y 17%. </li></ol> 6. Viabilidad celular NOTA: Dado que los riñones y el hígado son órganos diana de la toxicidad de metales pesados, emplean células cultivadas de riñón embrionario humano (HEK293) (HEK) y el carcinoma hepatocelular humano (HepG2) células (HEP) Métodos de ensayo 24-26. <ol><li> Preparar un cultivo de células HEK y HEP 2-3 días antes de placas las placas de 96 pocillos usados ​​en el experimento según las instrucciones del fabricante. </li><li> Medir la viabilidad celular usando el 3- [4,-2-il-5 dimetiltiazol] -2, bromuro de 5-difeniltetrazolio (MTT) ensayo. NOTA: El protocolo de ensayo MTT se modificó a partir Meerloo et al. (2011) 27. <ol><li> Obtener MTT en forma de polvo. Añadir salina tamponada con fosfato (PBS) para hacer una concentración madre de 50 mg / ml. Agitar la solución durante 2 horas y luego se filtra con un filtro de jeringa de 0,45 micras y alícuota en tubos de 1,5 ml seguras congelador. Proteja los tubos de luz y se almacena a 4 ° C. </li></ol></li><li> Retire las células HEK y HEP de sus placas de cultivo utilizando tripsina, centrifugar a 1000 xg durante 5 min y decantar la tripsina. Añadir 5 ml de PBS y mezclar las células para obtener una solución de una sola célula. A continuación, aplique 20 l de la solución de una sola célula a un hemocitómetro para obtener un recuento de células por mililitro de solución. Centrifugar las células de nuevo a 1.000 xg durante 5 min y decantar el PBS utilizado para lavar las células. Añadir la cantidad apropiada de EMEM-1x para ajustar la concentración de las células a 500 células / 100 l (100 l / pocillo). </li><li> Llenar los pocillos perímetro de la placa con 200 l de PBS para el control de evaporación. </li><li> Seed celulars a una densidad de 500 células / pocillo añadiendo 100 l a cada pocillo, a excepción de los pozos perimetrales (que no se siembran con células). NOTA: densidad de siembra de células HEK y HEP se basa en las curvas de crecimiento experimentales que permiten que el pico de crecimiento que se produzca alrededor de los días 4-5. Preparar las curvas de crecimiento de todas las líneas celulares para estimar la densidad de siembra. </li><li> Se incuban las células durante 24 horas a 37 ° C lo que les permite recuperar (forma adherencias ajustados a la placa) antes de realizar lecturas MTT línea de base de la densidad celular. </li><li> Realizar lecturas MTT basales de la densidad celular mediante la eliminación de los medios de comunicación de la siembra de la primera columna (no incluyendo el perímetro) y la adición de 100 l de MTT (5 mg / ml en medios de comunicación) a los pocillos durante 1 hr. </li><li> Después de una hora, retirar el MTT y añadir 100 l de sulfóxido de dimetilo (DMSO) para disolver el formazano MTT-producida por las células viables (20 min). </li><li> Leer la densidad óptica (DO) de la primera columna a una longitud de onda de absorción de 570 nm para obtener una baselectura de línea. <ol><li> Utilice lecturas de línea de base para asegurar que todas las placas se sembraron correctamente y que las células están creciendo constantemente entre las placas. Retire el DMSO de la columna que se prueban antes de incubar durante las próximas 24 horas. NOTA: Si DMSO se deja en la placa durante la noche que tira de la humedad de la columna adyacente, causando una reducción en el volumen de los medios. </li></ol></li><li> Calentar las soluciones de ensayo (es decir, el EMEM-1x, RO, PBW no tratada y soluciones de medios PBW tratados con CuO-NP) a 37 ° C en un baño de agua. </li><li> Eliminar los medios de comunicación de siembra del resto de la placa (no incluyendo el perímetro o la primera columna que se utilizó para la lectura basal) y se reemplazó con 100 l de EMEM-1x, + medios de comunicación, medios de comunicación PBW sin tratar + RO concentraciones o CuO-NP las concentraciones de medios de comunicación PBW tratado con + (una solución por placa). Se incuban las células en sus concentraciones de ensayo o soluciones de control para un total de siete días (Días 2-8). NOTA: Hay 10 placas totales: 1 EMEM-1x, 1 RO + medios de comunicación, 1 de cada tratado concentración PBW + medios de comunicación (56%, 44%, 29% y 16,5%) y un plato de cada concentración PBW + medios tratado con CuO-NP (53%, 45% , 30% y 17%) por experimento por línea celular. </li><li> Cada día después de la lectura MTT línea de base, extraiga las soluciones de control y de prueba (que figuran en la nota debajo de 6,11) de la columna siguiente de su respectiva placa (por ejemplo, el día 2 los medios de prueba y control se retiran de la fila 3, pozos BG; Día 3: Fila 4, los pozos de BG etc.) y repetir el protocolo de MTT como se describe en los pasos 6.7 a 6.9 anteriores. </li><li> Repita el protocolo cada día durante siete días. Media de los resultados de DO para cada fila (6 pozos) y reportado contra el tiempo para generar una curva de crecimiento de siete días. </li><li> Para evaluar el efecto de quelación de cobre sobre la viabilidad celular en PBW CuO-NP-tratada + medios de comunicación siguen el mismo procedimiento que el anterior, excepto añadir 100 mM de D-penicilamina para controlar y soluciones de ensayo antes de la adición de las soluciones a sus respectivas placas. Realizar anal datosanalysis usando software de gráficos científica. </li></ol> 7. Modelado Geoquímica <ol><li> Descargue la versión de Visual MINTEQ 3.0 / 3.1 un programa gratuito de la siguiente página web <a href="http://www2.lwr.kth.se/English/Oursoftware/vminteq/">http://www2.lwr.kth.se/English/Oursoftware/vminteq/</a> . NOTA: Visual MINTEQ es un modelo de equilibrio químico freeware para el cálculo de la especiación del metal, los equilibrios de solubilidad, absorción, etc., para las aguas naturales. Además, se utiliza para predecir la especiación de iones, las actividades de iones, complejos de iones y los índices de saturación que se compara con la concentración de elementos antes y después del tratamiento (resultados de la espectroscopia de masas) para examinar los posibles mecanismos de elemento de eliminación 28. </li><li> Abra el programa y la entrada de los datos de espectroscopia de masas desde el paso 4, incluyendo pH, alcalinidad y las concentraciones de los diferentes elementos, en el programa. NOTA: Dado que el agua subterránea se oxida durante en urani situum proceso de extracción, utilizar especies oxidadas de arsénico, vanadio, y el uranio para la entrada. </li></ol> 8. Concentración inhibitoria 50 (IC 50) <ol><li> Calcular la IC 50 para las concentraciones PBW + medios no tratados y tratados con CuO-NP por primera promedio de la viabilidad (promedios de DO) en el día 5 de tres ensayos separados. </li><li> Restar día cinco promedios de viabilidad de los medios de comunicación PBW + concentraciones no tratados y tratados con CuO-NP de cinco días promedios de viabilidad de EMEM-1x para calcular diferencias de viabilidad. Luego divida las diferencias de viabilidad de la viabilidad media en el Día 5 en EMEM, y se multiplica por 100 para obtener el porcentaje de inhibición. </li><li> Restar el porcentaje de inhibición a partir de 100 (viabilidad EMEM-1x) para obtener el porcentaje de viabilidad para cada concentración de PBW + medios no tratados y tratados con CuO-NP. </li><li> De entrada en software científico de gráficos mediante el establecimiento de EMEM-1X a una concentración de uno y un porcentaje de viabilidad de 100; transformar todas las concentraciones en logescala (X = Log (X)) y realizar la regresión no lineal con menos análisis en forma cuadrada. </li></ol> Análisis de datos 9. <ol><li> Comparar las concentraciones de elementos en no tratados y tratados con NP-CuO PBW con una, a la par, prueba t de Student de dos colas. </li><li> Calcular las áreas bajo la curva (AUC) mediante el uso de los datos de la curva de crecimiento recogidas durante siete días y analizar la varianza con medidas repetidas de análisis de la varianza (ANOVA), seguido por la comparación de Tukey post hoc entre todos los grupos (n = 3). </li><li> Calcule el IC 50 mediante el uso de los datos desde el primer día cinco de la curva de crecimiento tanto para PBW sin tratar y tratada con CuO-NP + soluciones de medios (descrito anteriormente). Los valores de p &lt;0,05 se consideró significativo. NOTA: Para los fines del análisis estadístico, los valores de espectroscopia de masas de la mitad del límite de detección fue asignado a los iones de los niveles de concentraciones por debajo de ese límite 29. </li></ol>

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</ol>

Los autores no tienen nada que revelar.

Estudios previos reportaron que CuO-PN retira el arsénico del agua subterránea 11,13,30,31. Este estudio apoya estos hallazgos anteriores y también informa que CuO-PN eliminar contaminantes adicionales de PBW. Este estudio también confirma informes anteriores que CuO-PN son eficaces en la eliminación de arsénico, a pesar de la presencia de otros contaminantes y posibles iones que compiten 11. Modelado de especiación predijo que el 97% de las especies de vanadio en PBW se carga negativamente, lo que...

Aproximadamente el 20% del suministro eléctrico de Estados Unidos es proporcionada por la energía nuclear y, basado en parte en los incentivos nacionales para aumentar la independencia energética, los Estados Unidos se espera la capacidad nuclear para aumentar 1. El crecimiento mundial de la energía nuclear también se espera que continúe, con gran parte del crecimiento que ocurre fuera de los EE.UU. 2. A partir de 2013, se importó el 83% de uranio de Estados Unidos, pero existen 952.544 toneladas métricas de reservas en los EE.UU. 3,4. En 2013 hubo 7 nuevas aplicaciones de las instalaciones y aplicaciones 14 reinicio / dilatación entre Wyoming, Nuevo México y Nebraska 5. En los EE.UU., el uranio se extrae predominantemente a través de la recuperación in situ (ISR) procesa 6. ISR causa menos interrupciones tierra y evita la creación de montones de relaves que pueden liberar contaminantes ambientales 7. ISR utiliza soluciones oxidantes a base de agua para lixiviar el uranio desde el cuerpo de mineral de bajo tierra, después de lo cual el uranio se extrae de la lixiviados a travésun proceso de intercambio de iones 8. Para mantener un balance hídrico negativo en el cuerpo de mineral, una parte de los lixiviados, llamado producción sangrar agua (PBW), está purgado. Una parte de la PEP se descontamina mediante ósmosis inversa (RO) y re-introducido en el proceso de minería, pero PBW también podría tener usos industriales o agrícolas beneficiosas, si los contaminantes tóxicos pueden reducirse a niveles aceptables determinadas por los organismos reguladores estatales para la superficie y subterránea 9. Actualmente, la mayoría de las instalaciones de uranio ISR utilizan RO para eliminar los contaminantes de PBW. Sin embargo, el procesamiento RO consume mucha energía y produce salmuera residuos tóxicos, que requiere la eliminación regulada. Existen muchos métodos de descontaminación de agua, incluyendo adsorbentes, membranas, y el intercambio de iones. De éstos, la adsorción es el más comúnmente utilizado, y los acontecimientos recientes en la síntesis de nanopartículas ha mejorado las capacidades de descontaminación del agua basada en procesos adsorbente 10. Oxi cúpricode nanopartículas (CuO-PN) no habían sido estudiados ampliamente en uranio ISR PBW, pero en estudios recientes de eliminación de contaminantes de las aguas subterráneas, CuO-PN se encontró que tienen propiedades únicas, entre ellas que no requiere etapas de tratamiento de aguas antes o después ( por ejemplo, el ajuste de pH o potencial redox) y un buen rendimiento en diferentes composiciones de agua (por ejemplo, en diferentes pHs, concentraciones de sal, o iones que compiten) 11. Además, CuO-NPs son fácilmente regenerados por lixiviación con hidróxido de sodio (NaOH), después de lo cual la regenerado CuO-NPs puede ser reutilizado. Detalles de CuO-NP metales traza capacidades de filtrado de aguas naturales han sido publicados anteriormente 11-14. Aunque útiles para el tratamiento de agua, las nanopartículas de óxido de metal pueden ser tóxicos para los organismos vivos, pero la extensión de la toxicidad depende, en parte, en las características de nanopartículas y componentes 10,15,16. Por lo tanto, es importante para estudiar simulttoxicidades aneous eliminación y nanopartículas de contaminantes antes de aplicaciones de campo. El presente estudio determinó la capacidad de CuO-PN para eliminar los contaminantes prioritarios PBW (incluyendo arsénico, selenio, vanadio y uranio), y se evaluó el efecto del tratamiento CuO-NP en PBW citotoxicidad. PBW se recogió de una instalación de uranio ISR activo y utilizado para determinar la eficacia del tratamiento CuO-NP en la eliminación de contaminantes de prioridad. PBW citotoxicidad antes y después del tratamiento CuO-NP también se evaluó. PBW es un geológica compleja mezcla (industrial / ambiental) y tanto el Instituto Nacional de Salud Ambiental y Ciencia (NIEHS) y la Agencia para Sustancias Tóxicas y el Registro de Enfermedades (ATSDR) están poniendo énfasis en el estudio de la toxicidad de mezclas de relevancia ambiental, incluidas las mezclas tal como existen en la naturaleza o industriales configuración, así como la promoción en pruebas in vitro para dar prioridad a los productos químicos para pruebas posteriores in vivo17-19. Los estudios de las exposiciones, la mezcla de baja dosis crónicas son un reto debido a la exposición crónica a una mezcla de baja dosis no produce efectos evidentes, al menos no en el corto período de tiempo de la mayoría de los estudios de laboratorio. Del mismo modo, la mayoría en estudios in vitro de mezclas químicas exponga las células a una mezcla de laboratorio hechas definido de 2 o más metales 20,21. Estos estudios proporcionan información de referencia, pero mezclas simplificados no se replican las complejas interacciones sinérgicas y antagónicas que pueden ocurrir en una muestra ambiental natal, donde están presentes la gama completa de componentes de la mezcla. Los objetivos de este estudio fueron examinar los procesos de eliminación de contaminantes alternativos para PBW y para evaluar el efecto del tratamiento (CuO-NP) en PBW citotoxicidad usando células humanas cultivadas. Los resultados podrían beneficiar a la industria del uranio mediante el desarrollo de métodos más eficientes o amigables con el ambiente para la eliminación de contaminantes. Este estudio proporcionala primera evidencia de que la reducción de contaminantes prioritarios en PBW por CuO-PN reduce la citotoxicidad en células de mamíferos 22.

<table><tbody><tr><td>CuCl2</td><td>Sigma</td><td>203149</td><td></td></tr><tr><td>Bolas de vidrio de borosilicato</td><td>VWR</td><td>26396-639</td><td>6 mm</td></tr><tr><td>Ácido nítrico</td><td>Fisher</td><td>A509-P500 Grado de</td><td>traza de metal</td></tr><tr><td>0,45 &#956; m filtro de jeringa</td><td>Fisher</td><td>SLHA 033S S</td><td></td></tr><tr><td>10x EMEM</td><td>Fisher</td><td>BW12-684F</td><td></td></tr><tr><td>Suero fetal bovino</td><td>ATCC</td><td>30-2020</td><td></td></tr><tr><td>L-glutamina</td><td>Fisher</td><td>BP379-100</td><td></td></tr><tr><td>NaHCO3</td><td>Sigma</td><td>S5761</td><td></td></tr><tr><td>Penicilina/Estreptomicina</td><td>ATCC</td><td>30-2300</td><td></td></tr><tr><td>0,22 &#956; m unidad de filtro de vacío</td><td>Fisher</td><td>09-740-28C</td><td></td></tr><tr><td>HEK293</td><td>ATCC</td><td>CRL-1573</td><td></td></tr><tr><td>HEPG2</td><td>ATCC</td><td>HB-8065</td><td></td></tr><tr><td>Tripsina</td><td>Sigma</td><td>SV3003101</td><td></td></tr><tr><td>MTT</td><td>Sigma</td><td>M2128</td><td></td></tr><tr><td>D-penicilamina</td><td>Fisher</td><td>ICN15180680</td><td></td></tr><tr><td>placas de 96 pocillos</td><td>Fisher</td><td>07-200-92</td><td></td></tr><tr><td>DMSO</td><td>Fisher</td><td>D12814</td><td></td></tr><tr><td>Spectra Max 190</td><td>Molecular Devices</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Visual MINTEQ versión 3.0</td><td>KTH Royal Institute of Technology</td><td></td><td></td></tr><tr><td>ICP-MS</td><td>Agilent</td><td></td><td>Los detalles de los instrumentos, modelos y límites de detección se publicaron en Reddy et al., 2013.</td></tr><tr><td>IC DIONEX DX 500</td><td>Dionex</td><td></td><td>Los detalles de los instrumentos, modelos y límites de detección se publicaron en Reddy et al., 2013.</td></tr><tr><td>Incubadora VWR</td><td>VWR</td><td></td><td></td></tr></tbody></table>

la eliminación de oligoelementos por cúprico Óxido nanopartículas de uranio<em&gt; in situ</em&gt; recuperación de purga de agua y su efecto sobre la viabilidad celular

Removal of Trace Elements by Cupric Oxide Nanoparticles from Uranium In Situ Recovery Bleed Water and Its Effect on Cell Viability

En la recuperación in situ (ISR) es el método predominante de extracción de uranio en los Estados Unidos. Durante ISR, el uranio es lixiviado a partir de un cuerpo de mineral y se extrae a través del intercambio de iones. La producción resultante de purga de agua (PBW) contiene contaminantes como el arsénico y otros metales pesados. Las muestras de PBW de una instalación de uranio ISR activa fueron tratados con nanopartículas de óxido cúprico (CuO-PN). Tratamiento CuO-NP de PBW reducida contaminantes prioritarios, incluyendo arsénico, selenio, uranio y vanadio. Ensayo no tratada y CuO-NP tratada PBW fue utilizado como el componente líquido de los medios de crecimiento celular y los cambios en la viabilidad se determinaron por el MTT (3- (4,5-dimetiltiazol-2-il) -2,5-difeniltetrazolio) en el riñón embrionario humano (HEK 293) y células de carcinoma hepatocelular humano (Hep G2). Tratamiento CuO-NP se asoció con una mejor HEK y la viabilidad celular HEP. Las limitaciones de este método incluyen la dilución de la PBW por componentes de medios de crecimiento y durante osmollidad de ajuste, así como el ajuste de pH necesario. Este método está limitado en su contexto más amplio debido a los efectos de dilución y los cambios en el pH de la PBW que es tradicionalmente ligeramente ácido sin embargo; este método podría tener un uso más amplio de evaluar el tratamiento CuO-NP en aguas más neutrales.

Concentraciones de los componentes PBW y pH en no tratado y tratado-CuO-NP PBW se reportan en la Tabla 1. Martinson y Reddy (2009), informaron que el punto de carga cero de la CuO-NP se estima en 9,4 ± 0,4. Dado que el pH de PBW era 07/02 a 07/04, en estas condiciones, el agua dona protones a CuO-NPs, haciendo que la superficie de las nanopartículas que se cargará positivamente lo que permite la adsorción de especies cargadas negativamente. Tratamiento de CuO-NP retirados contaminantes prioritarios de P...

El agua de purga de producción (PBW) se trató con nanopartículas de óxido cúprico (CuO-NPs) y se evaluó la toxicidad celular en células humanas cultivadas. El objetivo de este protocolo fue integrar la muestra ambiental nativa en un formato de cultivo celular evaluando los cambios en la toxicidad debido al tratamiento con CuO-NP.

La eliminación de oligoelementos por cúprico Óxido nanopartículas de uranio<em&gt; In Situ</em&gt; Recuperación de purga de agua y su efecto sobre la viabilidad celular

In situ recovery (ISR) is the predominant method of uranium extraction in the United States. During ISR, uranium is leached from an ore body and extracted ...

El objetivo general de este procedimiento es examinar el tratamiento con nanopartículas de óxido cúprico como un proceso de eliminación de contaminantes en el agua de sangrado de producción, y evaluar su citotoxicidad mediante el uso de células humanas cultivadas. Esto se logra primero tratando el agua de sangrado de producción con nanopartículas de óxido cúprico. Se evalúan los cambios en la concentración de elementos individuales antes y después del tratamiento.A continuación, se diluye el medio de cultivo celular concentrado con agua de sangrado de producción no tratada o con óxido cúprico. El agua de sangrado de producción tratada con nanopartículas, además de los suplementos estándar para cultivo celular, se utiliza para preparar los medios de ensayo: agua de sangrado de producción no tratada, medio acuoso y óxido cúprico, y agua de sangrado de producción tratada con nanopartículas. El medio acuoso se aplica luego a células humanas de riñón y hígado en cultivo, y se mide la viabilidad durante siete días.En última instancia, el M-T-T-S-A demuestra la eliminación de arsénico, selenio, vanadio y uranio del agua de producción. El agua de purga tratada con nanopartículas de óxido cúprico se asocia con un aumento en la viabilidad de células humanas de riñón y hígado. Este es el primer estudio que investiga la eliminación de contaminantes específicos mediante nanopartículas de óxido de cobre, al tiempo que evalúa los cambios en la citotoxicidad asociados con dicha eliminación en un formato de cultivo celular.La principal ventaja de esta técnica frente a los métodos existentes es que la muestra ambiental tal como existe en la naturaleza se analiza junto con las nanopartículas en un formato hidrogeles económico. Las nanopartículas de óxido cúprico evaluadas en este estudio pueden aplicarse a otros sistemas de aguas subterráneas, como las aguas subterráneas domésticas asociadas a comunidades pequeñas. La regeneración de las nanopartículas de óxido cúprico genera menos residuos y minimiza los problemas de eliminación de desechos.Para comenzar este procedimiento, prepare nanopartículas de óxido cúprico y recolecte el agua residual de producción o PBW, tal como se describe en el protocolo escrito, para tratar el PBW con nanopartículas de óxido cúprico: añada 50 miligramos de las nanopartículas preparadas a un tubo cónico de 50 mililitros, seguido de 50 mililitros de PBW. Selle el tubo y reaccione durante 30 minutos en un agitador orbital de banco a 250 RPM. Centrifugue los tubos de muestra a 250 veces G durante 30 minutos; modifique la velocidad y el tiempo de centrifugación según sea necesario para garantizar que las nanopartículas se compacten en el tubo de centrifugación. Tras la centrifugación, filtre el sobrenadante utilizando un filtro de jeringa de 0,45 micrones. Las muestras filtradas se envían entonces para análisis elemental. Para preparar el medio de cultivo celular, primero utilice agua RO del laboratorio.Estos incluyen PBW no tratado al 100 %, 75 %, 50 % y 25 %, o PBW tratado con nanopartículas de óxido CIC. A continuación, añada 25 mililitros de medio concentrado 10 X-E-M-E-M a 190 mililitros de agua RO, así como a cada una de las concentraciones de PBW tratado y no tratado. Ajuste el pH de cada solución a 7,4 con hidróxido de sodio o ácido clorhídrico.Luego, suplemente cada concentración de PBW no tratado y tratado más medio, así como el medio de control RO, con los componentes estándar que se enumeran en el protocolo del texto. Después de preparar cada concentración de PBW no tratado, PBW no tratado más medio, así como agua de control RO más medio, se ajusta la osmolaridad. Se aplica una gota de cada solución sobre un disco de papel libre de solutos y el disco se coloca en un osmómetro de presión de vapor.La osmolaridad se ajusta entonces entre 290 y 310 miliosmoles por kilogramo añadiendo agua RO. Finalmente, filtre cada solución utilizando una unidad de filtro al vacío de cero punto 22 micrones y almacénela a cuatro grados Celsius. Prepare un cultivo de células de riñón embrionario humano y células de carcinoma hepatocelular humano dos o tres días antes de que deban sembrarse.En placas de 96 pozos según las instrucciones del fabricante, después de retirar las células de sus placas de cultivo, usar tripsina y centrifugar a 1000 ×g durante cinco minutos y desechar la tripsina. Añadir cinco mililitros de solución salina tamponada con fosfato o PBS y mezclar las células para obtener una solución de células individuales.Luego, aplique 20 microlitros de la solución de células individuales a un hemocitómetro para obtener un recuento de células por mililitro de solución tras la centrifugación. Nuevamente, como antes, y tras decantar, use PBS para enjuagar las células y añada la cantidad adecuada de medio X-E-M-E-M al 1X para ajustar la concentración de células a 500 células por 100 microlitros por pocillo. A continuación, llene los pocillos periféricos de la placa con 200 microlitros de PBS para controlar la evaporación.Siembre las células a una densidad de 500 células por pocillo, agregando 100 microlitros a cada pocillo excepto a los pocillos perimetrales. Incube las células durante 24 horas a 37 grados Celsius, permitiendo que se recuperen antes de realizar la medición de referencia. Lecturas de MTT de la densidad celular.Realice lecturas basales de MTT de la densidad celular retirando el medio de siembra de la primera columna y agregando 100 microlitros de MTT a las pocillos durante una hora. Después de una hora, retire el MTT y agregue 100 microlitros de dimetilsulfóxido para disolver la formazán producida por las células viables.Luego lea la densidad óptica de la primera columna a una longitud de onda de absorción de 570 nanómetros. Para obtener una lectura de línea base, agregue una solución por placa. Reemplace el medio de siembra con 100 microlitros de un medio de control X-E-M-E-M RO, así como con cada una de las concentraciones de medio PPW tratado y no tratado.Incube las células en sus concentraciones de ensayo o soluciones control durante un total de siete días cada día. Tras la lectura inicial de MTT, retire las soluciones control y de ensayo de la siguiente columna de su respectiva placa y repita el protocolo de MTT. Repita el protocolo cada día durante un promedio de siete días.Los resultados de DO se registraron para cada fila y se representaron frente al tiempo para generar una curva de crecimiento de siete días con el fin de evaluar el efecto de la quelación del cobre sobre la viabilidad celular y el óxido cúprico. El PBW tratado con nanopartículas más medio siguió el mismo procedimiento, excepto que se añadieron 100 micromoles de d-penicilina a las soluciones control y de prueba antes de agregar las soluciones a sus placas respectivas. Como paso final, se realizó el análisis de datos utilizando software científico de graficación; el tratamiento con nanopartículas de óxido cúprico eliminó arsénico, selenio, uranio y vanadio de la especiación en PBW.Los resultados del modelado respaldan los resultados analíticos, indicando que en el PBW el 99 % del arsénico, el 94 % del selenio y el 99 % del vanadio están presentes como especies negativas capaces de absorberse en nanopartículas de óxido cúprico. Sin embargo, solo el 35,5 % de las especies disueltas de uranio tienen carga negativa, lo que limitaría la absorción de uranio en el óxido cúprico. La viabilidad de las nanopartículas se vio afectada de manera dependiente de la concentración en células cultivadas en PBW no tratado más medio, mientras que el tratamiento con nanopartículas de óxido cúprico mejoró la viabilidad celular en ambas líneas celulares.El crecimiento celular de heck y hep en el día cinco en el medio de control muestra células bien adheridas, sanas y confluentes. Por el contrario, las células de heck y hep cultivadas en medio de PBW sin tratar son menos confluentes, muestran desprendimiento y aparecen redondeadas o con aspecto poco saludable.Además, heck y las células cultivadas en óxido de capic. Las células tratadas con nanopartículas en medio PBW más mostraron una mayor cofluencia, adhesión y salud en comparación con las células cultivadas en medio PBW más sin tratar. Tras seguir este procedimiento, otros métodos de prueba de toxicidad, como la citometría de flujo, podrían utilizarse para responder preguntas adicionales sobre cambios mecanicistas y la citotoxicidad de mezclas antes y después del tratamiento.Después de ver este video, debería tener una buena comprensión de cómo probar la eficacia del cobre cuproso y de las nanopartículas en la eliminación de contaminantes del agua y sus efectos sobre los cultivos celulares. Sin embargo, es importante recordar monitorear las concentraciones de cobre en las aguas tratadas.

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Los macrófagos hepáticos, llamados células de Kupffer, son responsables de la captura de las nanopartículas circulantes. Describimos aquí un método, de alta pureza y rendimiento celular, para el aislamiento de células de Kupffer. El ensayo de LDH modificado se utiliza aquí para medir la toxicidad inducida por los nanotubos de carbono en las células de Kupffer.

Kupffer aislamiento de células de nanopartículas de Pruebas de Toxicidad

Debido a la importancia y el uso extenso de paladio, oro y cobalto   metales en equipos de alta tecnología, su recuperación y el reciclaje constituyen un importante reto industrial. El sistema de recuperación de metal descrita en este documento es un medio de bajo costo simple, para la eficaz detección, remoción y recuperación de estos metales de la mina urbana.

Detección y recuperación de paladio, oro y cobalto Metales de la Mina Urbana utilizando sensores Novela / adsorbentes designados con nanoescala Los poros en forma de rueda-Wagon

Se propone la técnica de gradientes de difusión de películas delgadas (DGT) para estudios de especiación de plutonio. Este protocolo describe experimentos de difusión de sondeo el comportamiento de Pu (IV) y Pu (V) en presencia de materia orgánica. Dgts desplegados en un manantial kárstico permiten evaluar la biodisponibilidad de Pu.

Especiación y biodisponibilidad mediciones de plutonio Ambiental Uso de Difusión en Thin Films

Se describe un procedimiento para la detección de elementos químicos presentes in situ en células humanas, así como su cuantificación en vitro . El método es adecuado para cualquier tipo de células y es particularmente útil para los análisis químicos cuantitativos en las células siguiendo en vitro exposición de nanopartículas de óxido de metal.

In Situ Detección y cuantificación de la célula de las nanopartículas de óxido de Metal usando análisis de microsonda Nuclear

Uranio se sabe que afectan el metabolismo óseo. Aquí, presentamos un protocolo dirigido a investigar el efecto de la exposición de uranio natural en la viabilidad, la diferenciación y la función de los osteoclastos, las células de reabsorción ósea.

Métodos para analizar los efectos del uranio Natural en In Vitro la osteoclastogénesis

Este protocolo presenta la preparación de U2O5 películas delgadas obtenidas en situ en ultra alto vacío. El proceso implica la oxidación y la reducción de las películas de2 UO con oxígeno atómico y el hidrógeno atómico, respectivamente.

U2O5 película preparación vía UO2 deposición por Sputtering de corriente directa y sucesiva oxidación y reducción con oxígeno atómico y el hidrógeno atómico

El protocolo describe un método para purificar y separar el nucleido tú y Th en la muestra de sulfuro hidrotermal submarino con co-precipitación Fe y cromatografía de extracción para 230Th-U de fecha de desequilibrio.

Separación de uranio y torio para 230Th-U Datación de sulfuros hidrotermales submarinos

En este trabajo, preparamos un adsorbente compuesto por el catiónico N,N-dimetilamino propilacrilamida cloruro de metilcloruro cuaternario (DMAPAAQ) gel de polímero e hidróxido de hierro para adsorbing arsénico de aguas subterráneas. El gel se preparó a través de un método novedoso diseñado para garantizar el máximo contenido de partículas de hierro en su estructura.

Eliminación del arsénico utilizando un gel de polímero catiónico impregnado con hidróxido de hierro

Se informa de un protocolo para el diseño racional de un filtro electroactivo de doble funcionalidad que consiste en nanotubos de carbono y nanohilos de titanato y se presentan sus aplicaciones ambientales hacia la oxidación y el secuestro de Sb(III).

Un filtro electroactivo de doble funcionalidad hacia la oxidación y el secuestro simultáneamente sb(III)

Este artículo presenta una ruta novedosa y conveniente para sintetizar material compuesto de zeolita de tipo Fe2O3 / faujasita (FAU) a partir de suelo rojo. Los parámetros de síntesis detallados se han ajustado con precisión. El material compuesto obtenido se puede utilizar para la remediación eficiente de agua contaminada con metales pesados, lo que indica sus posibles aplicaciones en ingeniería ambiental.

Reciclaje de recursos de tierra roja para sintetizar Fe2O3 / material compuesto de zeolita tipo FAU para la eliminación de metales pesados

Aprende a evaluar la eliminación de contaminantes en aguas residuales industriales mediante nanopartículas de óxido cúprico y su efecto en la viabilidad celular de riñón y hígado humanos.

La eliminación de oligoelementos por cúprico Óxido nanopartículas de uranio In Situ Recuperación de purga de agua y su efecto sobre la viabilidad celular (Video) | JoVE Journal

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