Name: Suppression des éléments traces par Cupric nanoparticules doxyde de Uranium In Situ Récupération de leau de ressuage et son effet sur la viabilité cellulaire (Vidéo) | JoVE Journal
Uploaded: 2015-06-21T14:00:00.000+00:00
Duration: 9 min 23 s
Description: Découvrez le traitement des eaux de ressuage industriel par nanoparticules d'oxyde de cuivre et son effet sur la viabilité cellulaire. Cette méthode évalue la réduction de toxicité sur des cellules rénales et hépatiques humaines.

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Nous remercions le Dr Roger Hopper et le laboratoire des services analytiques du ministère de l’Agriculture du Wyoming pour l’analyse par spectroscopie de masse de nos échantillons. Nous tenons à exprimer notre gratitude à l’Université du Wyoming, École de pharmacie, de nous avoir permis de filmer ce protocole dans leurs laboratoires. Nous aimerions également remercier l’accord de chaire de professeur doté Theodore O. et Dorothy S. King pour leur assistanat supérieur (SC), l’Université du Wyoming pour le soutien à l’assistanat supérieur (JRS), et le Science Posse (NSF GK-12 Project # 084129) pour la bourse d’enseignement (JRS). Nous tenons également à remercier Uranium One de nous avoir permis d’obtenir des échantillons et de nous avoir aidés à répondre à nos questions. Ce travail a été soutenu par la School of Energy Resources de l’Université du Wyoming.

Tous les échantillons ont été prélevés dans le bâtiment de traitement de liquide de l&#39;uranium d&#39;une installation d&#39;ISR de l&#39;uranium dans le Wyoming. 1. Production de purge de l&#39;eau (PBW) <ol><li> Recueillir deux types d&#39;échantillons d&#39;eau provenant d&#39;une installation d&#39;uranium ISR: PBW et l&#39;osmose (RO) de l&#39;eau inverser. Recueillir PBW partir d&#39;un robinet de suivi après le processus d&#39;échange d&#39;ions, mais avant osmose inverse décontamination. Prélever des échantillons RO après la PBW est décontaminé par un traitement par osmose inverse. REMARQUE: agent de lixiviation est transporté dans des canalisations des champs de puits multiples à la construction de traitement de liquide de l&#39;uranium, où elle est recueillie dans une colonne et préparé pour l&#39;échange d&#39;ions. Environ 1-3% de l&#39;agent de lixiviation après l&#39;échange d&#39;ions est retiré du circuit et appelée eau de purge de production (pep). PBW est réutilisée dans les procédés d&#39;extraction et de décontaminer / déminéralisée avec filtration RO. </li><li> Prélever des échantillons d&#39;eau en polyéthylène haute densité (PEHD) bouteilles avec zéro espace de tête selonles procédures d&#39;exploitation normalisées pour la collecte et l&#39;analyse du Département Wyoming of Environmental Quality (WYDEQ) 23 échantillon. </li><li> Mesurer la température et du pH sur place et transporter les échantillons sur la glace pour les garder au frais. </li><li> PBW de magasin à 4 ° C. Conserver la solution PBW frais jusqu&#39;à ce que après que les médias essentielle (EMEM-10x) minimum du concentré d&#39;Eagle est ajouté lors de la préparation des médias comme indiqué dans le protocole suivant. NOTE: PBW est une solution oxydée qui va précipiter si on les laisse geler ou réchauffé à température ambiante. Après dilution, la solution est suffisamment dilué PBW qu&#39;il ne précipite pas lorsqu&#39;il est chauffé à 37 ° C avant l&#39;application sur les cellules et pendant l&#39;incubation. </li></ol> 2. Préparation de nanoparticules de CuO (CuO-PN) <ol><li> Moissonneuse une solution éthanolique pur contenant 250 ml de 0,2 M de CuCl 2 • 2H 2 O, 250 ml d&#39;hydroxyde de sodium 0,4 M (NaOH), et 5 g de polyethylene glycol (PEG) dans un ballon à fond rond avec six mm boules de verre borosilicate. </li><li> Placer la solution dans un four à micro-ondes modifié et lui permettre de réagir sous reflux à la pression de l&#39;air ambiant pendant 10 min à 20% de puissance (intervalles de 6 secondes à 24 secondes éteint). </li><li> Refroidir la solution à la température ambiante (20 ° C), puis décanté dans 50 ml tubes coniques, en laissant les billes de verre. </li><li> Centrifugeuse la solution dans les 50 ml tubes coniques à 1000 g pendant 30 min, décanté, puis laver le CuO-IP avec une séquence de 300 ml d&#39;eau chaude (60-65 ° C), 100 ml d&#39;éthanol et 100 ml d&#39;acétone. </li><li> Sécher le CuO-IP à la température ambiante (20 ° C) dans les 50 ml tubes coniques. </li><li> Grattez la CuO-IP de leurs tubes dans un mortier. Couvrir le CuO-IP avec une feuille d&#39;étain et de chauffer le CuO-IP à 110 ° C dans un four pour retirer le liquide restant. Combinez CuO-IP dans un lot et peser le CuO-IP. NOTE: La préparation de CuO-IP et le traitement CuO-NP de PBW ont été menées dans l&#39;eau Quallité Laboratoire de science des écosystèmes et de la gestion, Université du Wyoming. CuO-NP synthèse suit la procédure de Martinson et Reddy (2009) 11. </li></ol> 3. Traitement des PBW avec CuO-IP <ol><li> Ajouter 50 mg (1 mg / ml) de CuO-NP à un tube conique de 50 ml puis 50 ml d&#39;PBW. Scellez le tube et on fait réagir pendant 30 min sur un banc haut agitateur orbital à 250 rpm. </li><li> Échantillons Tubes à centrifuger à 250 g pendant 30 min puis filtrer le surnageant à l&#39;aide d&#39;un filtre à seringue de 0,45 um. Modifier la vitesse de la centrifugeuse et le temps peut dépendre de la nanoparticule d&#39;assurer la CuO-IP devient compact dans le tube de centrifugation. </li></ol> 4. Analyse élémentaire <ol><li> Préparer non traitée (témoin) et des échantillons PBW CuO-NP-traités pour l&#39;analyse élémentaire comme suit. </li><li> Acidifier aliquotes (40 ml) de CuO-NP-traitées et non traitées PBW avec de l&#39;acide nitrique de qualité trace métallique à un pH de 2,0. Analyser aliquotes PBW acidifiés pour les cations par coupl inductifed plasma spectroscopie de masse (ICP-MS) comme décrit dans Reddy et Roth (2012) 13. </li><li> Préparer des aliquots non acidifiés (20 ml) de CuO-NP-traitées et non traitées PBW et analyser les aliquotes non acidifiés pour anions par chromatographie ionique (IC) tel que décrit dans Reddy et Roth (2012) 13. NOTE: Des aliquotes ont été analysées par le Département des services analytiques Wyoming Agriculture, Laramie WY 82070. Une description de la procédure IC et ICP-MS peut être trouvée dans Reddy et Roth, (2012) 13. </li></ol> 5. Préparation de culture cellulaire supports Utilisation PBW <ol><li> Utilisez la commande à deux (EMEM-1x et RO + médias) et huit solutions médias de test PBW (quatre concentrations de chaque PBW non traitée et les médias CuO-NP-traitée) dans les études de viabilité. Tour d&#39;Horizon des solutions sont les suivantes: <ol><li> Pour le contrôle EMEM-1x, acheter des supports essentiel minimum (EMEM-1x) de Eagle avec L-glutamine et de bicarbonate de sodium déjà ajoutées. Ajouter sérum fœtal bovin (FBS) Et des antibiotiques par les instructions du fabricant. REMARQUE: EMEM-1x est acheté dilué à la concentration appropriée pour la croissance cellulaire et contenant de la L-glutamine et du bicarbonate de sodium. EMEM-1x nécessite l&#39;ajout de sérum fœtal bovin (FBS) et un mélange d&#39;antibiotiques de pénicilline et de la streptomycine (50 UI / ml de pénicilline et 50 pg / ml de streptomycine). EMEM-1x est utilisé comme un support de commande, car il est le milieu de croissance recommandée par le fabricant pour les deux types de cellules utilisées dans cette étude. Concentré EMEM-10x est dilué avec de l&#39;eau RO de l&#39;installation ou non traitée ou CuO-NP-traitée PBW pour produire les solutions d&#39;essai. Concentré EMEM-10x lors de l&#39;achat ne contient pas de L-glutamine ou du bicarbonate de sodium si ceux-ci sont ajoutés en plus du sérum bovin fœtal (FBS) et un mélange d&#39;antibiotiques de pénicilline et de streptomycine. </li><li> Pour la solution de contrôle RO RO utiliser l&#39;eau recueillis dans l&#39;installation d&#39;ISR. Utilisez le même protocole que les milieux d&#39;essai PBW seul substitut 100% RO water de l&#39;installation d&#39;ISR à la place de PBW. Pour diluer l&#39;eau non traitée et l&#39;utilisation de la solution CuO-NP-traitée RO ou ultrapure du laboratoire. </li><li> Diluer PBW non traité en quatre concentrations d&#39;essai avant le mélange avec les composants de milieux de culture cellulaire. Préparer les quatre concentrations différentes de solutions non traitées PBW en mélangeant traitée PBW avec RO (du laboratoire) dans les combinaisons suivantes: 100% (PBW pur + pas d&#39;eau de RO), 75% (187,5 ml de PBW + 62,5 ml eau RO), 50% (125 ml de PBW + 125 ml d&#39;eau RO) ou 25% (62,5 ml de PBW + 187,5 ml d&#39;eau RO). </li><li> Diluer CuO-NP-PBW traitée en quatre concentrations d&#39;essai avant le mélange avec les composants de milieux de culture cellulaire. Préparer les quatre concentrations différentes de solutions PBW CuO-NP-traités en mélangeant PBW (pré-traités avec 1 mg / ml CuO-NP pendant 30 minutes) avec RO (du laboratoire) dans les combinaisons suivantes: 100% (pur CuO- PBW NP-traitée + pas d&#39;eau de RO), 75% (187,5 ml de CuO-NP-traitée PBW + 62,5 ml d&#39;eau RO), 50% (125ml de CuO-NP-traitée PBW + 125 ml d&#39;eau RO) ou 25% (62,5 ml de PBW CuO-NP-traitée + 187,5 ml d&#39;eau RO). </li></ol></li><li> Préparez 250 ml de RO + médias, PBW non traitée + médias et PBW + concentration des médias CuO-NP-traitée par addition de 25 ml de concentré EMEM-10x à 190 ml de la RO 100% et 100%, 75%, 50% ou 25% des concentrations PBW préfabriqués non traitées ou CuO-NP-traités créés à l&#39;étape 6.1.3 et 6.1.4. </li><li> Ajuster le pH de chaque solution à 7,4 avec du NaOH ou du HCl. </li><li> Supplément chaque concentration de non traitée et CuO-NP-traitée PBW ainsi que RO + support avec les composants standards suivants: 25 ml (10%) de sérum bovin fœtal (FBS), 2,5 ml de L-glutamine, 0,55 g de NaHCO 3 et 1,25 ml Pen / Strep (50 UI / ml de pénicilline et 50 pg / ml de streptomycine). </li><li> Réglez l&#39;osmolalité de chaque concentration de PBW non traitée + médias, CuO-NP-traitée PBW + médias et RO + médias à 290-310 mOsm / kg par addition d&#39;eau RO et la mesure en utilisant un osmomètre. </li><li> Filtre à chaque solution en utilisantune unité de 0,22 um à vide de filtre, et conserver à 4 ° C. NOTE: En raison de légères variations dans la quantité d&#39;eau RO utilisé pour ajuster l&#39;osmolalité, varier la concentration des médias finales dans une fourchette de 5%, avec PBW non traitée + concentrations des médias à 56%, 44%, 29% et 16,5% et CuO-NP Les concentrations de PBW + médias traitée à 53%, 45%, 30% et 17%. </li></ol> 6. viabilité cellulaire NOTE: Étant donné que les reins et le foie sont des organes cibles de la toxicité des métaux lourds, emploient des cellules en culture de rein embryonnaire humain (HEK293) (HEK) et le carcinome hépatocellulaire humain (HepG2) cellules (HEP) de méthodes d&#39;essai 24-26. <ol><li> Préparer une culture de cellules HEK et HEP 2-3 jours avant l&#39;ensemencement des plaques à 96 puits utilisés dans l&#39;expérience par les instructions du fabricant. </li><li> Mesurer la viabilité des cellules en utilisant le [, 5-diméthylthiazol-2-yl-4] -2, le bromure de 5-diphényltétrazolium (MTT) 3- essai. REMARQUE: Le protocole de dosage de MTT a été modifié à partir de Meerloo et al. (2011) 27. <ol><li> Obtenir MTT sous forme de poudre. Ajouter un tampon phosphate salin (PBS) pour constituer une concentration stock de 50 mg / ml. Agiter la solution pendant 2 heures puis filtrer avec un filtre à seringue de 0,45 um et aliquote dans des tubes sécuritaires 1,5 ml de congélation. Protéger les tubes de la lumière et conserver à 4 ° C. </li></ol></li><li> Éliminer les cellules HEK et HEP de leurs boîtes de culture à l&#39;aide de trypsine, centrifuger à 1000 g pendant 5 min et décanter la trypsine. Ajouter 5 ml de PBS et les cellules mélanger pour obtenir une solution d&#39;une seule cellule. Ensuite, 20 ul d&#39;appliquer la solution à une seule cellule à un hémocytomètre pour obtenir un nombre de cellules par millilitre de solution. Centrifuger les cellules à nouveau à 1000 g pendant 5 min et décanter la PBS utilisée pour rincer les cellules. Ajouter la quantité appropriée de EMEM-1x pour ajuster la concentration de cellules à 500 cellules / 100 pi (100 pl / puits). </li><li> Remplir les puits périphériques de la plaque avec 200 ul de PBS pour contrôler l&#39;évaporation. </li><li> cellule de semencess à une densité de 500 cellules / puits en ajoutant 100 ul dans chaque puits, sauf les puits périphériques (qui ne sont pas étalées avec des cellules). REMARQUE: la densité de semis pour les cellules HEK et HEP est basée sur des courbes de croissance expérimentales qui permettent le pic de croissance de se produire autour de 4-5 jours. Préparer des courbes de croissance pour toutes les lignées cellulaires pour estimer la densité de semis. </li><li> Incuber les cellules pour 24 heures à 37 ° C leur permettant de récupérer (formulaire adhérences serrées à la plaque) avant d&#39;effectuer des lectures de base de MTT de la densité cellulaire. </li><li> Effectuer des lectures de MTT base de la densité cellulaire en enlevant le support d&#39;ensemencement à partir de la première colonne (à l&#39;exclusion du périmètre) et en ajoutant 100 ul de MTT (5 mg / ml dans du milieu) dans les puits pendant 1 h. </li><li> Après une heure, enlever le MTT et ajouter 100 ul de diméthylsulfoxyde (DMSO) pour dissoudre le MTT-formazan produit par les cellules viables (20 min). </li><li> Lire la densité optique (DO) de la première colonne à une longueur d&#39;onde d&#39;absorption de 570 nm pour obtenir une basela lecture de la ligne. <ol><li> Utilisez des lectures de base pour assurer que toutes les plaques ont été ensemencées correctement et que les cellules sont en croissance constante entre les plaques. Retirez le DMSO de la colonne étant testés avant incubation pendant 24 heures suivantes. REMARQUE: si DMSO est laissé pendant une nuit à la plaque elle tire l&#39;humidité de la colonne adjacente, ce qui provoque une réduction du volume de support. </li></ol></li><li> Réchauffez les solutions de test (par exemple, l&#39;EMEM-1x, RO, PBW non traitée et de solutions PBW médias CuO-NP-traités) à 37 ° C dans un bain d&#39;eau. </li><li> Retirez le support d&#39;ensemencement du reste de la plaque (non compris le périmètre ou la première colonne qui a été utilisé pour la lecture de base) et remplacé par 100 pi de EMEM-1x, + médias, PBW non traitée + médias concentrations RO ou CuO-NP PBW -Traité + la concentration des médias (une solution par plaque). Incuber les cellules dans leurs concentrations des solutions d&#39;essai ou de contrôle pour un total de sept jours (jours 2-8). NOTE: Il 10 plaques totales: 1 GEMM-1x, 1 RO + médias, une de chaque concentration PBW + des médias non traité (56%, 44%, 29% et 16,5%) et une plaque de chaque concentration PBW + médias CuO-NP-traités (53%, 45% , 30% et 17%) par expérience par ligne cellulaire. </li><li> Chaque jour qui suit la ligne de base de lecture de MTT, retirez les solutions de contrôle et de test (figurant dans la note sous 6.11) de la colonne suivante de leur plaque respective (par exemple Jour 2 test et de contrôle des médias sont retirés de la ligne 3, les puits BG; Jour 3: rangée 4, puits BG etc.) et répéter le protocole de MTT comme décrit dans les étapes 06.07 à 06.09 ci-dessus. </li><li> Répéter le protocole chaque jour pendant sept jours. La moyenne des résultats de DO pour chaque ligne (6 puits) et rapporté contre le temps pour générer une courbe de croissance de sept jours. </li><li> Pour évaluer l&#39;effet de chélation du cuivre sur la viabilité des cellules dans PBW CuO-NP-traitées + supports suivent le même mode opératoire que ci-dessus, sauf ajouter 100 uM de D-pénicillamine de contrôler et de solutions d&#39;essai avant l&#39;addition des solutions à leurs plaques respectives. Effectuer anale de donnéesana- utilisant un logiciel graphique scientifique. </li></ol> 7. Modélisation géochimique <ol><li> Télécharger la version de Visual MINTEQ 3.0 / 3.1 un logiciel gratuit à partir du site Web suivant <a href="http://www2.lwr.kth.se/English/Oursoftware/vminteq/">http://www2.lwr.kth.se/English/Oursoftware/vminteq/</a> . Remarque: Visual MINTEQ est un modèle d&#39;équilibre chimique freeware pour le calcul de la spéciation des métaux, des équilibres de solubilité, etc. sorption pour les eaux naturelles. En outre, il est utilisé pour prédire la spéciation d&#39;ions, des activités d&#39;ions, d&#39;ions complexes et des indices de saturation qui est comparée à la concentration d&#39;éléments avant et après traitement (résultats de spectroscopie de masse) pour examiner les mécanismes possibles de l&#39;enlèvement de l&#39;élément 28. </li><li> Ouvrir le programme et les données d&#39;entrée de spectroscopie de masse provenant de l&#39;étape 4, y compris le pH, l&#39;alcalinité et la concentration des différents éléments dans le programme. NOTE: Étant donné que les eaux souterraines est oxydé au cours urani in situum processus d&#39;extraction, utilisez espèces oxydées de l&#39;arsenic, le vanadium, et de l&#39;uranium pour l&#39;entrée. </li></ol> 8. Concentration inhibitrice 50 (CI50) <ol><li> Calculer l&#39;IC 50 pour les PBW + médias concentrations non traités et CuO-NP-traitées d&#39;abord par la moyenne de la viabilité (moyennes de DO) au jour 5 de trois séries distinctes. </li><li> Soustraire jour, cinq moyennes de viabilité des médias PBW + concentrations non traités et CuO-NP-traités provenant de cinq jours des moyennes de viabilité de EMEM-1x pour calculer les différences de viabilité. Puis diviser les différences de viabilité de la viabilité moyenne sur 5 jours dans EMEM, et multiplier par 100 pour obtenir une inhibition pour cent. </li><li> Soustraire le pour cent d&#39;inhibition de 100 (EMEM-1x viabilité) pour obtenir la viabilité pour cent pour chaque PBW + concentration des médias non traitée et CuO-NP-traitée. </li><li> Entrée dans le logiciel graphique scientifique par la mise en EMEM-1x à une concentration de l&#39;un et un pour cent viabilité de 100; transformer toutes les concentrations en journaléchelle (X = Log (X)) et effectuer régression non linéaire avec moins l&#39;analyse de forme carrée. </li></ol> 9. Analyse des données <ol><li> Comparer les concentrations d&#39;éléments en non traité et CuO-NP-traité avec un PBW, jumelé, T-test de Student bilatéral. </li><li> Calculer les aires sous la courbe (AUC) en utilisant les données de la courbe de croissance recueillies sur sept jours et d&#39;analyser la variance avec analyses de mesures répétées de la variance (Anova), suivie par la poste hoc comparaison de Tukey entre tous les groupes (n = 3). </li><li> Calculer la IC 50 en utilisant des données de cinq jours de la courbe de croissance pour les deux PBW non traitée et CuO-NP-traitée + solutions médias (décrites ci-dessus). Les valeurs de P &lt;0,05 sont considérées comme significatives. NOTE: Aux fins de l&#39;analyse statistique, les valeurs de la spectroscopie de masse de la moitié de la limite de détection a été affecté à ions niveaux de concentration en dessous de cette limite 29. </li></ol>

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</ol>

Les auteurs n’ont rien à divulguer.

Des études antérieures ont rapporté que CuO-IP retiré l&#39;arsenic des eaux souterraines 11,13,30,31. Cette étude confirme ces résultats antérieurs et rapporte que CuO-IP éliminer les contaminants supplémentaires de PBW également. Cette étude confirme également que les rapports précédents CuO-IP sont efficaces pour éliminer l&#39;arsenic, en dépit de la présence d&#39;autres contaminants et les ions concurrents potentiels 11. la modélisation de spéciation prédit que 97% des espèces de vanadium dan...

Environ 20% de l&#39;alimentation électrique des États-Unis est fournie par l&#39;énergie nucléaire et, basé en partie sur des incitatifs nationaux pour accroître l&#39;indépendance énergétique, la capacité nucléaire des États-Unis devrait augmenter de 1. Est également prévu la croissance mondiale de l&#39;énergie nucléaire à poursuivre, avec beaucoup de la croissance survenant à l&#39;extérieur des États-Unis 2. Dès 2013, 83% de l&#39;uranium a été importé des États-Unis, mais 952 544 tonnes de réserves existent dans les Etats-Unis 3,4. En 2013 il ya eu 7 nouvelles applications de l&#39;installation et des applications 14 redémarrage / dilatation entre le Wyoming, Nouveau-Mexique, et le Nebraska 5. Aux États-Unis, l&#39;uranium est principalement extrait par récupération in situ (ISR) dans les processus 6. ISR provoque moins de perturbations des sols et évite de créer des tas de résidus qui peuvent libérer des contaminants environnementaux 7. ISR utilise des solutions oxydantes à base d&#39;eau pour lixivier l&#39;uranium à partir du gisement souterrain, après quoi l&#39;uranium est extrait de la solution de lixiviation à traversun procédé d&#39;échange d&#39;ions 8. Pour maintenir un solde négatif de l&#39;eau dans le corps de minerai, une partie du lixiviat, appelé production saigner l&#39;eau (PBW), est saigné off. Une partie de la PBW est décontaminé par osmose inverse (OI) et ré-introduit dans le processus de l&#39;exploitation minière, mais PBW pourrait également avoir des usages industriels ou agricoles bénéfiques, si des contaminants toxiques peuvent être réduits à des niveaux acceptables déterminées par les organismes de réglementation de l&#39;État pour la surface et 9 souterraines. Actuellement, la plupart des installations d&#39;uranium ISR utilisent RO pour éliminer les contaminants de PBW. Cependant, le traitement RO est consommatrice d&#39;énergie et la saumure produit des déchets toxiques, ce qui nécessite l&#39;élimination réglementée. Beaucoup de méthodes de décontamination de l&#39;eau existent, y compris des adsorbants, des membranes, et l&#39;échange d&#39;ions. Parmi ceux-ci, l&#39;adsorption est le plus couramment utilisé, et les développements récents dans la synthèse de nanoparticules a renforcé les capacités de l&#39;eau en fonction de la décontamination adsorbant-processus 10. Oxi Cupricde nanoparticules (CuO-IP) avait auparavant pas été largement étudiés sur l&#39;uranium ISR PBW, mais dans des études récentes de l&#39;élimination des contaminants des eaux souterraines, CuO-IP ont été trouvés à avoir des propriétés uniques, y compris ne pas nécessiter d&#39;étapes de traitement de l&#39;eau (pré ou post par exemple, ajuster le pH ou potentiel redox) et qui fonctionne bien dans des compositions différentes de l&#39;eau (par exemple, dans différents pH, des concentrations de sel, ou ions concurrents) 11. En outre, CuO-IP sont facilement régénérés par lessivage avec de l&#39;hydroxyde de sodium (NaOH), après quoi le CuO-IP régénéré peut être réutilisé. Détails de CuO-NP capacités de filtrage de métaux traces dans les eaux naturelles ont déjà été publiés 11-14. Bien utile pour le traitement de l&#39;eau, des nanoparticules d&#39;oxyde de métal peuvent être toxiques pour les organismes vivants, mais la mesure de la toxicité dépend, en partie, sur les caractéristiques des nanoparticules et des constituants 10,15,16. Par conséquent, il est important d&#39;étudier simultdéménagements et de nanoparticules toxicités contaminants aneous avant applications sur le terrain. L&#39;étude actuelle a déterminé la capacité de CuO-IP pour éliminer les contaminants prioritaires PBW (y compris l&#39;arsenic, le sélénium, le vanadium et uranium), et d&#39;évaluer l&#39;effet du traitement CuO-NP sur PBW cytotoxicité. PBW été recueillies à partir d&#39;une installation d&#39;uranium ISR actif et utilisé pour déterminer l&#39;efficacité du traitement CuO-NP dans l&#39;élimination des contaminants de priorité. PBW cytotoxicité avant et après traitement CuO-NP a également été évaluée. PBW est une géologique complexe mélange (industrielle / de l&#39;environnement) et les deux de l&#39;Institut national de la santé environnementale et de la Science (NIEHS) et l&#39;Agence pour les Substances Toxiques &amp; Disease Registry (de ASTDR) sont mettant l&#39;accent sur l&#39;étude de la toxicité des mélanges pertinents pour l&#39;environnement, y compris les mélanges telles qu&#39;elles existent dans la nature ou les paramètres industriels, ainsi que dans la promotion de tests in vitro pour donner la priorité à des produits chimiques autres tests in vivo17-19. Les études de l&#39;exposition, de mélange à faible dose chroniques sont difficiles parce que l&#39;exposition chronique à un mélange à faible dose pas produire des effets évidents, du moins pas dans le court laps de temps de la plupart des études de laboratoire. De même, la plupart des études in vitro de mélanges chimiques exposer les cellules à un mélange de laboratoire faites défini de deux ou plusieurs métaux 20,21. Ces études fournissent des informations de base, mais des mélanges simplifiées ne reproduisent pas les interactions antagonistes et synergiques complexes qui peuvent survenir dans un échantillon environnemental natale, où la gamme complète des composants du mélange sont présents. Les objectifs de cette étude étaient d&#39;examiner les processus d&#39;élimination de contaminants de rechange pour PBW et d&#39;évaluer l&#39;effet de (CuO-NP) de traitement sur PBW cytotoxicité en utilisant des cellules humaines en culture. Les résultats pourraient profiter à l&#39;industrie de l&#39;uranium à travers le développement de méthodes plus efficaces ou respectueux de l&#39;environnement pour l&#39;élimination des contaminants. Cette étude fournitla première preuve que la réduction des contaminants prioritaires dans PBW par CuO-IP réduit la cytotoxicité des cellules de mammifères 22.

<table><tbody><tr><td>CuCl2</td><td>Sigma</td><td>203149</td><td></td></tr><tr><td>Boules de verre borosilicaté</td><td>VWR</td><td>26396-639</td><td>6 mm</td></tr><tr><td>Acide nitrique</td><td>Fisher</td><td>A509-P500</td><td>Grade de métal trace</td></tr><tr><td>0,45 &#956 ; m filtre à seringue</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>Sérum fœtal bovin</td><td>ATCC</td><td>30-2020</td><td></td></tr><tr><td>L-glutamine</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>Pénicilline/Streptomycine</td><td>ATCC</td><td>30-2300</td><td></td></tr><tr><td>0,22 &#956 ; Unité de filtration sous vide m</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>Trypsine</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-pénicillamine</td><td>Fisher</td><td>ICN15180680</td><td></td></tr><tr><td>plaques à 96 puits</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>Dispositifs</td><td></td><td></td>moléculaires</tr><tr><td>Visual MINTEQ version 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>Les détails des instruments, des modèles et des limites de détection ont été publiés dans Reddy et al., 2013.</td></tr><tr><td>IC DIONEX DX 500</td><td>Dionex</td><td></td><td>Les détails des instruments, des modèles et des limites de détection ont été publiés dans Reddy et al., 2013.</td></tr><tr><td>Incubateur VWR</td><td>VWR</td><td></td><td></td></tr></tbody></table>

suppression des éléments traces par cupric nanoparticules d&#39;oxyde de uranium<em&gt; in situ</em&gt; récupération de l&#39;eau de ressuage et son effet sur la viabilité cellulaire

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

Dans la récupération in situ (ISR) est la principale méthode d&#39;extraction de l&#39;uranium aux États-Unis. Pendant ISR, l&#39;uranium est lessivé à partir d&#39;un gisement de minerai et extrait par échange d&#39;ions. La purge de l&#39;eau résultant production (pep) contient des impuretés telles que l&#39;arsenic et d&#39;autres métaux lourds. Des échantillons de PBW à partir d&#39;une installation d&#39;uranium ISR actifs ont été traités avec des nanoparticules d&#39;oxyde de cuivre (CuO-IP). Traitement CuO-NP de PBW réduite contaminants prioritaires, y compris l&#39;arsenic, le sélénium, l&#39;uranium, et le vanadium. Essai non traitée et traitée CuO-NP PBW a été utilisé comme le composant liquide du milieu de croissance des cellules et les variations de viabilité ont été déterminées par le MTT (3- (4,5-diméthylthiazol-2-yl) -2,5-diphényltétrazolium de) dans le rein embryonnaire humain (HEK 293) et le carcinome hépatocellulaire humain (Hep G2) des cellules. Traitement CuO-NP a été associée à l&#39;amélioration de HEK et HEP viabilité cellulaire. Les limites de ce procédé comprennent la dilution de PBW par des composants de milieu de croissance et pendant osmolréglage de nalité ainsi que l&#39;ajustement du pH nécessaire. Ce procédé est limité dans son contexte plus large du fait des effets de dilution et des changements dans le pH de la PBW qui est traditionnellement cependant légèrement acide; cette méthode pourrait avoir une utilisation plus large évaluation de traitement CuO-NP dans les eaux plus neutres.

Concentrations de composants PBW et pH non traitée et dans CuO-NP-traitée PBW sont présentés au tableau 1. Martinson et Reddy (2009), ont indiqué que le point de charge nulle du CuO-NP est estimée à 9,4 ± 0,4. Étant donné que le pH de 7.2 à 7.4 PBW était, dans ces conditions, un don de l&#39;eau à protons CuO-IP, ce qui provoque la surface des nanoparticules à charger positivement permettant l&#39;adsorption d&#39;espèces chargées négativement. Traitement CuO-NP supprimé contaminants prioritaires de PBW...

<classe p = 'jove_content'> l’eau de saignement de production (PBW) a été traitée avec des nanoparticules d’oxyde cuivrique (CuO-NPs) et la toxicité cellulaire a été évaluée dans des cellules humaines en culture. L’objectif de ce protocole était d’intégrer l’échantillon environnemental natif dans un format de culture cellulaire évaluant les changements de toxicité dus au traitement CuO-NP.

Suppression des éléments traces par Cupric nanoparticules d&#39;oxyde de Uranium<em&gt; In Situ</em&gt; Récupération de l&#39;eau de ressuage et son effet sur la viabilité cellulaire

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 ...

L'objectif général de cette procédure est d'examiner le traitement par des nanoparticules d'oxyde cuivrique comme processus d'élimination des contaminants dans l'eau de saignement de production, et d'évaluer sa cytotoxicité à l'aide de cellules humaines cultivées. Ceci est réalisé en traitant d'abord l'eau de saignement de production avec des nanoparticules d'oxyde cuivrique. Les variations de concentration des éléments individuels sont évaluées avant et après traitement.Ensuite, le milieu de culture cellulaire concentré est dilué avec soit de l'eau de saignement de production non traitée, soit de l'oxyde cuivrique. De l'eau de saignement de production traitée par des nanoparticules est ajoutée aux suppléments standards de culture cellulaire afin de préparer les milieux de test : eau de saignement de production non traitée, milieu aqueux, oxyde cuivrique et eau de saignement de production traitée par des nanoparticules. Le milieu aqueux est ensuite appliqué sur des cellules humaines de rein et de foie en culture, et la viabilité est mesurée pendant sept jours.En fin de compte, le M-T-T-S-A démontre l'élimination de l'arsenic, du sélénium, du vanadium et de l'uranium des eaux de production. L'épuration de l'eau de saignement par des nanoparticules d'oxyde cuivrique est associée à une viabilité accrue des cellules humaines rénales et hépatiques. Il s'agit de la première étude à examiner l'élimination de contaminants spécifiques à l'aide de nanoparticules d'oxyde de cuivre, tout en évaluant les modifications de cytotoxicité liées à cette élimination dans un système de culture cellulaire.L'avantage principal de cette technique par rapport aux méthodes existantes réside dans le fait que l'échantillon environnemental tel qu'il existe dans la nature est testé conjointement avec les nanoparticules dans un format hydrophobe peu coûteux. Les nanoparticules d'oxyde cuivrique testées dans cette étude peuvent être appliquées à d'autres systèmes d'eaux souterraines, comme les eaux souterraines domestiques associées à de petites communautés. La régénération des nanoparticules d'oxyde cuivrique génère moins de déchets et minimise les problèmes liés à l'élimination des déchets.Pour commencer cette procédure, préparez des nanoparticules d'oxyde cuivrique et récupérez l'eau de purge ou PBW selon la description du protocole écrit. Traitez la PBW avec les nanoparticules d'oxyde cuivrique en ajoutant 50 milligrammes des nanoparticules préparées dans un tube conique de 50 millilitres, puis ajoutez 50 millilitres de PBW. Scellez le tube et faites réagir pendant 30 minutes sur un agitateur orbital de banc à 250 tr/min. Centrifugez ensuite les tubes d'échantillons à 250 × g pendant 30 minutes. Ajustez la vitesse et la durée de centrifugation selon le type de nanoparticule afin de garantir que les nanoparticules se compacent correctement au fond du tube. Après la centrifugation, filtrez le surnageant à l’aide d’une seringue munie d’un filtre de 0,45 micron. Les échantillons filtrés sont ensuite envoyés pour une analyse élémentaire. Pour préparer le milieu de culture cellulaire, utilisez d’abord de l’eau RO provenant du laboratoire.Ces solutions comprennent 100 %, 75 %, 50 % et 25 % de PBW non traité ou de PBW traité avec des nanoparticules d'oxyde CIC. Ensuite, ajouter 25 millilitres de milieu concentré 10 X-E-M-E-M à 190 millilitres de RO, ainsi qu’à chacune des concentrations de PBW traité et non traité. Ajuster le pH de chaque solution à 7,4 à l’aide d’hydroxyde de sodium ou d’acide chlorhydrique.Ensuite, complétez chaque concentration de PBW non traité et traité ajouté au milieu, ainsi que le milieu contrôle RO, avec les composants standards indiqués dans le protocole écrit. Une fois préparée chaque concentration de PBW non traité, de PBW non traité ajouté au milieu, ainsi que d'eau contrôle RO ajoutée au milieu, l'osmolalité est ajustée. Une goutte de chaque solution est appliquée sur un disque en papier exempt de soluté et le disque est placé dans un osmomètre à pression de vapeur.L'osmolalité est ensuite ajustée entre 290 et 310 milliosmoles par kilogramme en ajoutant de l'eau osmosée. Enfin, filtrer chaque solution à l'aide d'un dispositif de filtration sous vide de 0,22 micron et conserver à 4 degrés Celsius. Préparer une culture de cellules embryonnaires rénales humaines et de cellules de carcinome hépatocellulaire humain deux à trois jours avant leur mise en place.Dans des plaques de 96 puits selon les instructions du fabricant, après avoir détaché les cellules de leurs boîtes de culture à l’aide de trypsine, centrifuger à 1000 ×g pendant cinq minutes et décanté la trypsine. Ajouter cinq millilitres de solution saline tamponnée au phosphate ou PBS et mélanger les cellules pour obtenir une solution de cellules uniques.Ensuite, appliquer 20 microlitres de la solution de cellules uniques sur un hémocytomètre afin d'obtenir un décompte cellulaire par millilitre de solution après centrifugation. Encore une fois, comme précédemment, après décantation, utiliser le PBS ayant servi à rincer les cellules en quantité appropriée d'un X-E-M-E-M pour ajuster la concentration cellulaire à 500 cellules par 100 microlitres par puits. Ensuite, remplir les puits périphériques de la plaque avec 200 microlitres de PBS afin de contrôler l'évaporation.Ensemencez les cellules à une densité de 500 cellules par puits, en ajoutant 100 microlitres à chaque puits sauf aux puits périphériques. Incubez les cellules pendant 24 heures à 37 degrés Celsius, en leur permettant de récupérer avant d'effectuer les mesures de référence de densité cellulaire par MTT.Effectuez les lectures initiales de MTT de la densité cellulaire en retirant le milieu de semis de la première colonne et en ajoutant 100 microlitres de MTT dans les puits pendant une heure. Après une heure, retirez le MTT et ajoutez 100 microlitres de diméthylsulfoxyde pour dissoudre le formazan produit par les cellules viables.Ensuite, mesurez la densité optique de la première colonne à une longueur d'onde d'absorption de 570 nanomètres. Pour obtenir une mesure de référence, ajoutez une solution par plaque. Remplacez le milieu de semis par 100 microlitres de milieu contrôle X-E-M-E-M RO ainsi que par chacune des concentrations de milieu PPW traité et non traité.Incubez les cellules dans leurs concentrations d'essai ou solutions témoins pendant un total de sept jours chaque jour. Après la lecture initiale au MTT, retirez les solutions témoins et d'essai de la colonne suivante de leur plaque respective et répétez le protocole au MTT. Répétez le protocole chaque jour pendant sept jours en moyenne.Les résultats d'OD ont été saisis pour chaque ligne et rapportés en fonction du temps afin de générer une courbe de croissance sur sept jours, permettant d'évaluer l'effet de la chélation du cuivre sur la viabilité cellulaire et l'oxyde cuivrique. Le PBW traité aux nanoparticules plus le milieu suit la même procédure, sauf qu'on ajoute 100 micromolaire de D-pénicillamine aux solutions contrôle et test avant de les ajouter à leurs plaques respectives. Comme étape finale, effectuer l'analyse des données à l'aide d'un logiciel scientifique de représentation graphique ; le traitement par des nanoparticules d'oxyde cuivrique a permis d'éliminer l'arsenic, le sélénium, l'uranium et le vanadium de la spéciation du PBW.Les résultats de modélisation appuient les résultats analytiques indiquant que, dans l'eau de batterie de placage (PBW), 99 % de l'arsenic, 94 % du sélénium et 99 % du vanadium sont présents sous forme d'espèces négatives capables de s'adsorber sur des nanoparticules d'oxyde cuivrique. Toutefois, seulement 35,5 % des espèces uranifères dissoutes portent une charge négative, ce qui limiterait l'adsorption de l'uranium sur l'oxyde cuivrique. La viabilité cellulaire était altérée de manière dépendante de la concentration dans les cellules cultivées en présence d'eau de batterie non traitée additionnée de milieu, tandis que le traitement par des nanoparticules d'oxyde cuivrique améliorait la viabilité cellulaire dans les deux lignées cellulaires.La croissance cellulaire des cellules heck et hep au cinquième jour dans le milieu contrôle montre des cellules saines bien attachées et confluentes. En revanche, les cellules heck et celles cultivées dans le milieu PBW non traité sont moins confluentes, montrent un détachement et apparaissent arrondies ou en mauvais état.De plus, les cellules HeLa cultivées dans l'oxyde de capric ont montré une meilleure confluence, un meilleur attachement et une meilleure santé lorsqu'elles étaient traitées avec des nanoparticules en milieu PBW plus, par rapport aux cellules cultivées dans un milieu PBW plus non traité. À la suite de cette procédure, d'autres méthodes de test de toxicité, telles que la cytométrie en flux, pourraient être utilisées afin de répondre à des questions supplémentaires concernant les changements mécanistiques et la cytotoxicité de mélanges avant et après traitement.Après avoir visionné cette vidéo, vous devriez avoir une bonne compréhension des méthodes permettant d'évaluer l'efficacité du cuivre et des nanoparticules dans l'élimination des contaminants de l'eau, ainsi que de leurs effets sur les cultures cellulaires. Toutefois, il est important de se rappeler de surveiller les concentrations de cuivre dans les eaux traitées.

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