אנו מדגימים בדיקות רעילות אצות לחומרים קשים (למשל, חומרים צבעוניים או ננו חומרים) באמצעות התקנה מוארת אנכית עם LED.
מאמר שיטה
אנו מדגימים בדיקות רעילות אצות לחומרים קשים (למשל, חומרים צבעוניים או ננו חומרים) באמצעות התקנה מוארת אנכית עם LED.
נתוני Ecotoxicity הם דרישה לרישום לפני ופוסט-שוק של כימיקלים על ידי תקנות אירופאיות ובינלאומיות (למשל, REACH). בדיקת רעילות אצות משמשת לעתים קרובות בהערכת סיכון רגולטורי של כימיקלים. על מנת להשיג אמינות גבוהה ושחזור הפיתוח של קווים מנחים מתוקנים הוא חיוני. לבדיקת רעילות אצות, הקווים המנחים דורשים תנאים יציבים ואחידים של פרמטרים כגון pH, טמפרטורה, רמות פחמן דו חמצני ועוצמת אור. ננו-חומרים וחומרים קשים אחרים לכאורה יכולים להפריע לאור ולגרום לשינוי גדול בתוצאות שהושגו הפוגעות בקבלה הרגולטורית שלהם. כדי להתמודד עם אתגרים אלה, פיתחנו LEVITATT (LED אנכי תאורה טבלה עבור בדיקות רעילות אצות). ההתקנה משתמשת בתאורת LED מלמטה ומאפשרת התפלגות אור הומוגני ובקרה בטמפרטורה, תוך מזעור הצללה תוך-מדגם. ההתקנה ממטבת את נפח הדגימה לכמת ביומסה ומבטיחה בו זמנית זרימה מספקת של CO2 כדי לתמוך בצמיחה אקספוננציאלית של אצות. בנוסף, ניתן להתאים את החומר של מיכלי הבדיקה כדי למזער את ההסחתה וההתבוללות. בעת בדיקת חומרים צבעוניים או מתלי חלקיקים, השימוש בנורות LED מאפשר גם להגדיל את עוצמת האור ללא ייצור חום נוסף. העיצוב הקומפקטי ודרישות הציוד המינימליות מגדילים את האפשרויות ליישום ה-LEVITATT במגוון רחב של מעבדות. בעוד תואם עם הנחיות ISO ו-OECD מתוקננת לבדיקת רעילות אצות, LEVITATT גם הראה שונות בין-מדגם נמוך יותר עבור שני חומרים הפניה (3,5-Dicholorophenol ו K2Cr2O7) ושלושהננו חומרים (ZnO, CeO2,ו BaSO4)בהשוואה למבחנות Erlenmeyer וצלחת microtiter.
בדיקת הרעילות של אצות היא אחת משלוש בדיקות חובה בלבד המשמשות ליצירת נתוני רעילות אקולוגית הנדרשים לרישום לפני ופוסט-שוק של כימיקלים על ידי תקנות אירופאיות ובינלאומיות (למשל, REACH1 ו-TSCA (ארה"ב).). לשם כך פותחו הנחיות למבחן אצות מתוקנות על ידי ארגונים בינלאומיים (למשל, ISO ו-OECD). תקני בדיקה וקווים מנחים אלה רושמים תנאי בדיקה אידיאליים במונחים של pH, טמפרטורה, רמות פחמן דו חמצני ועוצמת אור. עם זאת, שמירה על תנאי בדיקה יציבים במהלך בדיקות אצות היא למעשה קשה והתוצאות סובלות מבעיות עם רבייה ואמינות עבור מגוון של חומרים כימיים וננו חומרים (המכונה לעתים קרובות "חומרים קשים")2. רוב התקנות הקיימות לבדיקת רעילות אצות פועלות בכמויות גדולות יחסית (100-250 מ"ל) הממוקמות על שייקר מסלולי בתוך אינקובטור. הגדרה כזו מגבילה את מספר ריכוזי הבדיקה ומשכפלת כמויות ברות השגה וגביות של תרבות אצות וחומר בדיקה. בנוסף, הגדרות אלה לעתים נדירות יש שדה אור אחיד תנאי תאורה אמינים קשה יותר להשיג במבחנות גדולות, בין השאר כמו עוצמת האור פוחתת אקספוננציאלית ככל שהאור נע ובחלקו בשל גיאומטריית הבקבוקון. הגדרות חלופיות כוללות מיקרוטיטרפלסטיק 3 צלחות המכילות נפחי מדגם קטנים שלא מאפשרים נפחי דגימה נאותים כדי למדוד pH, מדידות ביומסה נוספות, חילוץ פיגמנטים או ניתוחים אחרים הדורשים דגימה הרסנית. אחד האתגרים המסוימים באמצעות הגדרות קיימות לבדיקת רעילות אצות של ננו חומרים וחומרים יוצרים השעיות צבעוניות הוא הפרעה או חסימה של האור הזמין לתאי אצות, המכונה לעתים קרובות"הצללה" 4,,5. הצללה עלולה להתרחש בתוך בקבוקונים על ידי חומר הבדיקה ו/או אינטראקציות בין חומר הבדיקה לבין תאי הצלחות, או הצללה יכולה להתרחש בין בקבוקונים, בשל מיקומם ביחס זה לזה ומקור האור.
השיטה מבוססת על התקנה של בדיקת רעילות אצות בקנה מידה קטן שהציגה ארנסברג ואח'6, המאפשרת בדיקה בהתאם לתקנים כגון OECD 2017 ו-ISO 869278. השיטה ממוטבת עוד יותר כדי לטפל במגבלות שצוינו לעיל על ידי: 1) ניצול טכנולוגיית תאורת LED כדי להבטיח תנאי תאורה אחידים עם ייצור חום מינימלי, 2) מתן נפח מדגם הולם לניתוח כימי/ביולוגי תוך שמירה על רמת pH קבועה, CO2 ו-3) המאפשר שימוש בחומר מיכל בדיקה רב-תכליתי לבדיקת חומרים או חומרים נדיפים בעלי פוטנציאל פתרון גבוה.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
1. תיאור ההתקנה של LEVITATT

איור 1: תמונה של טבלת תאורה אנכית LED עבור בדיקות רעילות אצות (LEVITATT). 1) 20 מ"ל זכוכית scintillation בקבוקונים עבור דגירה, 2) 4 מדגם מ"ל לניתוח, 3) מכסה עם חור קדוח עבור חילופי CO2, 4) מעטפת עבור תנאי אור מוגדרים, 5) מקור אור LED הממוקם במרכז המעטפת, 6) שייקר מסלולית לתסיסה במהלך הניסוי, ו 7) ארון תרמוסטי. לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של נתון זה.
2. הכנת אצות בינוניות
| פתרונות מלאי | מזין | ריכוז בתמיסת מלאי | ריכוז בתמיסת בדיקה |
| 1: מקרונו-ונים | NH4Cl | 1.5 גר'/ל | 15 מ"ג/L (N: 3.9 מ"ג/ל') |
| MgCl2∙6H2O | 1.2 גר'/ל | 12 מ"ג/L (מ"ג: 2.9 מ"ג/L) | |
| CaCl2∙2H2O | 1.8 גר'/ל | 18 מ"ג/L (Ca: 4.9 מ"ג/L) | |
| MgSO4∙7H2O | 1.5 גר'/ל | 15 מ"ג/ל') (S: 1.95 מ"ג/ל') | |
| KH2PO4 | 0.16 ג'/ל' | 1.6 מ"ג/ל' (P: 0,36 מ"ג/L) | |
| 2: פה-אדטה | פ"ק 3∙6H2O | 64 מ"ג/L | 64 μg / L (פה: 13 μg / L) |
| Na2EDTA∙2H2O | 100 מ"ג/ל' | 100 μg/ L | |
| 3: רכיבי מעקב | H3BO3a | 185 מ"ג/L | 185 μg/L (ב: 32 μg/L) |
| MnCl2∙4H2O | 415 מ"ג/ל' | 415 μg/L (Mn: 115 μg/L) | |
| ת.ז.2 | 3 מ"ג/L | 3 μg/L (Zn: 1.4 μg/L) | |
| CoCl2∙6H2O | 1.5 מ"ג/L | 1.5 μg/L (Co: 0.37 μg/L) | |
| CuCl2∙2H2O | 0.01 מ"ג/L | 0.01 μg/L (Cu: 3.7 ng/L) | |
| Na2MoO4∙2H2O | 7 מ"ג/ל' | 7 μg /L (מו: 2.8 μg / L) | |
| 4: NaHCO3 | 3(000)3 | 50 גר'/ל | 50 מ"ג/ל' (C: 7.14 מ"ג/L) |
טבלה 1: ריכוזים של חומרים מזינים בפתרונות מלאי עבור אצות צמיחה בינונית
הערה:ניתן לפרקאת H 3 BO3 על-ידי הוספת 0.1 M NaOH. EDTA יש להסיר בעת בדיקת מתכות, כדי למנוע עור עם יונים מתכת. לחטא את פתרונות המניות על ידי סינון קרום (אומר נקבוביות קוטר 0.2 μm) או על ידי autoclaving (120 ° C, 15 דקות). אין לעשות פתרונות מלאי autoclave 2 ו 4, אבל לחטא אותם על ידי סינון קרום. אחסן את הפתרונות בחושך ב- 4 °C.
3. הגדרת מבחן אצות
הערה: דיאגרמת זרימה של הליך בדיקת אצות מוצגת באות 2.

איור 2: דיאגרמת זרימה של כיוונון בדיקת אצות. לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של נתון זה.
4. ניתוח דגימות בדיקת אצות
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
בדיקה ראשונית עם חומר התייחסות מתבצעת כדי לקבוע את הרגישות של זן אצות. חומרים עזר המשמשים באופן קבוע עבור R. תת-קפיטטה הם אשלגן dichromate ו 3,5-Dichlorphenol7,,8. איור 3 וטבלה 2 מציגים תוצאה מייצגת של בדיקת אצות, כולל התאמת עקומה ויציאות סטטיסטיות כאשר חבילת DRC ב- R מוחלת על שיעורי הצמיחה.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
Phytoplankton ממירה אנרגיה סולארית ופחמן דו חמצני חומר אורגני ובכך מחזיק תפקיד מרכזי במערכת האקולוגית הימית. מסיבה זו, בדיקות עיכוב קצב הצמיחה אצות כלולים כאחד משלוש בדיקות רעילות ימית חובה הנדרשים להערכת סיכון רגולטורי של כימיקלים. היכולת לבצע בדיקת רעילות אצות אמינה ותורגלית היא המפתח בהקשר זה. הגדרות בדיקה באמצעות מבחנות Erlenmeyer מציגות מגוון של שונות ואי נוחות כמתואר בהקדמה. כדי לעקוף בעיה זו, צלחות microtiterהוצעו 3. בעוד לוחות microtiter למזער את עוצמת הקול ואת השטח הדרוש לבדיקה, חששות הוע...
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
לסופרים אין מה לחשוף.
מחקר זה מומן על ידי PATROLS – כלים מתקדמים לבדיקת NanoSafety, הסכם מענק 760813 במסגרת תוכנית המחקר והחדשנות Horizon 2020.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
| שם | חברה | מספר קטלוג | הערות |
|---|---|---|---|
| אצטון | סיגמא-אולדריץ' | V179124 | |
| אמוניום כלוריד | סיגמא-אולדריץ' | 254134 | |
| בקבוקי BlueCap (1 ליטר) | Buch & הולם A/S | ||
| חומצה בורית | סיגמא-אולדריץ | B0394 | |
| סידן כלוריד דיהידרט | סיגמא-אולדריץ' | 208290 | |
| יריעת אקריליק שקופה (40x40 ס"מ) | |||
| קובלט (II) כלוריד הקסהידרט | סיגמא-אולדריץ' | 255599 | |
| נחושת (II) כלוריד דיהידרט | סיגמא-אולדריץ | 307483 | |
| אתילנדיאמין-טטראצטיחומצה דיסודיום מלח דיהידראט | סיגמא-אולדריץ' | E5134 | |
| ספקטרופוטומטר פלואורסצנטי F-7000 | היטאצ'י | ||
| חומצה הידרוכלורית | סיגמא-אולדריץ | 258148 | |
| ברזל (III) כלוריד הקסהידראט | סיגמא-אולדריץ' | 236489 | |
| מקור אור LED | Helmholt Elektronik A/S | H35161 | לבן ניטרלי, 6500K |
| מגנזיום כלוריד הקסהידראט | סיגמא-אולדריץ' | M9272 | |
| מגנזיום סולפט הפטהידראט | סיגמא-אולדריץ' | 230391 | |
| מנגן (II) כלוריד טטרהידראט | סיגמא-אולדריץ | ||
| IKA | 2980200 | ||
| אשלגן פוספט מונו-בסיסי | סיגמא-אולדריץ' | P0662 | |
| Raphidocelis subcapitata | NORCCA | NIVA-CHL1 בקבוקוני זן | |
| מנצנצים (20 מ"ל) | Fisherscientific | 11526325 | |
| סודיום ביקרבונט | S6014 | ||
| סודיום הידרוקסיד | סיגמא-אולדריץ | 415413 | |
| נתרן מוליבדט דיהידרט | סיגמא-אולדריץ | 331058 | |
| מהדק קפיץ | Frederiksen Scientific A/S | 472002 | |
| ארון תרמוסטטי | VWR | WTWA208450 | חלופה: חדר מבוקר טמפרטורה |
| צינור אוורור (Ø 125 מ"מ) | סילבן | 22605630165 | |
| צלוחיות נפח (25 מ"ל) | DWK Life Sciences | 246781455 | |
| אבץ כלוריד | סיגמא-אולדריץ' | 208086 |
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
בקש הרשאה לשימוש חוזר בטקסט או באיורים של מאמר JoVE זה
בקש הרשאה