Name: 우라늄에서 구리 산화물 나노 입자에 의한 미량 원소의 제거 현장에서 복구 블리드 물과 세포 생존에 미치는 영향 (동영상) | JoVE Journal
Uploaded: 2015-06-21T14:00:00.000+00:00
Duration: 9 min 23 s
Description: 학습하세요 산화구리 나노입자를 이용한 생산 배출수 중 미량 원소 제거 및 인간 신장·간 세포 생존율 평가 방법. 이 기술은 오염 물질 제거 효율과 세포독성 변화를 동시에 분석하여 환경 정화 및 수질 안전성 연구에 활용됩니다.

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샘플의 질량 분광법 분석을 해주신 Roger Hopper 박사와 와이오밍 농무부 분석 서비스 연구소에 감사드립니다. 우리는 와이오밍 대학교 약학 대학이 실험실에서 이 프로토콜을 비디오로 촬영할 수 있도록 허락해 준 것에 대해 감사를 표하고 싶습니다. 또한 대학원 조교(SC)에 대해 Theodore O.와 Dorothy S. King Endowed Professorship Agreement, 대학원 조교 지원(JRS)에 대해 University of Wyoming, 교수 펠로우십(JRS)에 대해 Science Posse(NSF GK-12 Project # 084129)에 감사드립니다. 우리는 또한 샘플을 얻을 수 있도록 허용하고 질문에 도움을 준 Uranium One에 감사드립니다. 이 작업은 와이오밍 대학교의 에너지 자원 학교의 지원을 받았습니다.

모든 샘플은 와이오밍 우라늄 ISR 시설의 우라늄 액체 처리 건물에서 수집 하였다. 1. 생산 블리드 물 (PBW) <ol><li> ISR 우라늄 시설에서 물 샘플의 두 가지 유형의 수집 : PBW과 삼투압 (RO) 물을 역. 이온 교환 처리 후 모니터링 탭에서하지만 역삼 투 오염 제거하기 전에 PBW를 수집합니다. PBW가 역삼 투 처리에 의해 오염 제거 후 소유주 샘플을 수집합니다. 주 : Lixiviant는이 칼럼에서 수거하고, 이온 교환을 위해 준비된다 우라늄 액체 처리 건물, 여러 분야에서 잘 파이프 라인으로 반송된다. 약 이온 교환 후 lixiviant 1-3 %가 회로에서 제거 되나 생산 블리드 물 (PBW)입니다. PBW 마이닝 프로세스에서 재사용 또는 RO 여과하여 탈회 / 오염 제거된다. </li><li> 제로 헤드 공간이있어서 물과 고밀도 폴리에틸렌의 샘플 (HDPE) 병을 수집샘플 수집 및 환경 품질의 와이오밍 부 (WYDEQ) (23)의 분석을위한 표준 운영 절차에. </li><li> 멋진을 유지하기 위해 현장 얼음 ​​및 전송 샘플 온도와 산도를 측정한다. </li><li> 4 ℃에서 저장 PBW. 다음과 같은 프로토콜의 지침에 따라 미디어 제조시 첨가되는 농축 이글의 최소 필수 매체 (EMEM-10 배)이 끝날 때까지 멋진 PBW 솔루션을 유지합니다. 참고 : PBW 동결 할 수 또는 실온으로 가온하면 침전 것이다 산화 솔루션입니다. 희석 한 후 PBW 솔루션은 충분히있다가 세포 배양시 적용하기 전에 온수에 37 ℃를 침전되지 않습니다 희석. </li></ol> 의 CuO 나노 입자 2. 준비 (CuO를-NP에) <ol><li> (P의 CuCl를 2 • 2H 2 O, 0.4 M 수산화 나트륨 (NaOH) 및 5g의 폴리에틸렌 글리콜 250 ㎖의 0.2 M의 250 mL를 함유하는 순수 에탄올 용액 수확기육mm 붕규산 유리 공 둥근 바닥 플라스크에 EG). </li><li> 변성 전자 레인지 용액을 배치하고 20 % 전력 (6 초 간격, 24 초 OFF)에서 10 분 동안 주변 공기 압력으로 환류하에 반응 할 수있다. </li><li> 유리 볼을 이탈 한 후 50 ㎖ 원뿔형 튜브에 기울여 상온 (20 ° C) 용액에 쿨. </li><li> 원심 분리기 경사 30 분, 1,000 XG에 50 ML 원뿔 튜브에서 솔루션, 다음은 300 ml의 뜨거운 물 (60 ~ 65 ° C의), 100 ml의 에탄올의 순서로의 CuO-NPS를 세척하고, 100 mL의 아세톤. </li><li> 50 ML 원뿔 튜브의 상온 (20 ℃에서)에의 CuO-NPS를 건조. </li><li> 박격포로 자신의 튜브에서의 CuO-NPS를 쳤어요. 주석 호일의 CuO-NPS를 덮고 남은 액체를 제거하기 위해 오븐에서 110 ° C까지의 CuO-NPS를 가열한다. 하나의 배치로의 CuO-NPS를 결합하고의 CuO-NPS를 단다. 참고 : CuO를-NP에와 PBW의의 CuO-NP 처리의 제조는 물 Qual의에서 수행되었다생태계 과학 및 관리, 와이오밍 대학의 성만 연구소. 의 CuO-순이익은 합성 마틴과 레디 (2009 년) (11)의 절차를 따랐다. </li></ol> 의 CuO-NP에와 PBW 3. 치료 <ol><li> PBW 50 ㎖에 이어 50 ㎖ 원뿔형 튜브에 50 mg의 CuO를-NP (1 ㎎ / ㎖)을 추가한다. 튜브를 밀봉하고 250 rpm에서 벤치 정상 궤도 진탕 기에서 30 분간 반응시켰다. </li><li> 샘플을 원심 분리기 튜브에서 30 분 동안 250 XG에 다음 0.45 μm의 주사기 필터를 사용하여 상청액을 필터. 원심 분리 속도를 변화시키고 시간의 CuO-NPS에서 원심 분리 튜브에 콤팩트하게되도록하여 나노 입자에 의존 할 수있다. </li></ol> 4. 원소 분석 <ol><li> 다음과 같이 원소 분석에 대한 처리되지 않은 (제어)과의 CuO-NP 처리 된 PBW 샘플을 준비합니다. </li><li> 2.0의 pH로 트레이스 금속 등급 질산과의 CuO-NP 처리 및 미처리 PBW의 분취 량 (40 ml)로 산성화. 유도 COUPL에 의해 양이온 산성화 된 PBW 씩 분석ED 플라즈마 - 질량 레디와 로스 (2012) (13)에 설명 된대로 분광법 (ICP-MS). </li><li> 의 CuO-NP-처리 및 치료 PBW의 unacidified 분취 (20 ㎖)를 준비하고 레디와 로스 (2012) 13에 기술 된 바와 같이 이온 크로마토 그래피 (IC)에 의해 음이온의 unacidified 분취 량을 분석 할 수 있습니다. 참고 : 분취 량은 농업 및 분석 서비스의 와이오밍 부, 라라 미 와이오밍 82070. IC와 ICPMS 절차에 대한 설명은 레디와 로스 (2012) (13)에서 찾을 수 있습니다에 의해 분석 하였다. </li></ol> PBW를 사용하여 세포 배양 미디어 5. 준비 <ol><li> 두 제어 (EMEM-1X 및 RO + 미디어)과 팔 PBW 테스트 미디어 솔루션 가능성 연구에서 (각 치료 PBW과의 CuO-NP 처리 된 미디어의 네 농도)를 사용합니다. 다음과 같이 솔루션의 개요는 다음과 같습니다 <ol><li> EMEM-1X 제어를 위해, L- 글루타민 및 중탄산 나트륨이 이미 추가로 이글의 최소 필수 매체 (EMEM-1X)를 구입. (FBS를 소 태아 혈청을 추가) 및 제조업체의 지침에 따라 항생제. 주 : EMEM-1X는 세포 성장 및 L- 글루타민 및 중탄산 나트륨을 함유위한 적절한 농도로 희석 구입. EMEM-1X는 소 태아 혈청 (FBS) 및 페니실린 및 스트렙토 마이신 (50 IU / ㎖ 페니실린, 50 μg의 / ㎖ 스트렙토 마이신)의 항생제 혼합물의 첨가를 필요로한다. 이 본 연구에 사용 된 두 종류의 세포에 대한 제조자의 권장 성장 배지이므로 EMEM-1X는 제어 매체로서 사용된다. 고농도 EMEM-10 배는 시험 용액을 제조 시설 또는 또는 미처리의 CuO-NP 처리 PBW에서 RO로 희석된다. 10 배 농축 된 EMEM-그래서 이들 소 태아 혈청 (FBS) 및 페니실린 및 스트렙토 마이신 항생제 믹스 이외에 추가 L 글루타민 또는 중탄산 나트륨을 함유하지 않는 경우 구입. </li><li> RO 제어 솔루션의 ISR 시설에서 수집 소유주 물을 사용합니다. PBW 테스트 미디어는 소유주 와트 100 % 대체와 같은 프로토콜을 사용하여PBW 대신에 ISR 시설에서 어. 실험실에서 치료와의 CuO-NP-처리 액을 사용 소유주 또는 초순수 물을 희석합니다. </li><li> 세포 배양 배지의 성분과 혼합하기 전에 4 개의 테스트 농도로 희석 미처리 PBW. 다음의 조합 (실험실에서) RO와 미처리 PBW 혼합하여 미처리 PBW 솔루션의 네 개의 다른 농도를 준비한다 : 100 % (순수 PBW +없는 RO 물), 75 % (PBW + 62.5 ml의 RO 물 187.5 ㎖) 50 % 또는 25 % (PBW RO 물 + 187.5 mL로 62.5 ㎖) (PBW RO + 물 125 ㎖를 125 ㎖). </li><li> 희석하여 세포 배양 배지의 성분과 혼합하기 전에 4 개의 테스트 농도에 PBW를 CuO를-NP는 처리. PBW를 혼합의 CuO-NP 처리 PBW 솔루션의 네 가지 상이한 농도를 준비 아래 조합 (1 mg의 사전 처리 된 / ㎖의 CuO-NP 30 분) (실험실에서) RO와 : 100 % (순수 CuO- NP 처리 된 PBW + NO RO 물), 75 % (CuO를-NP 처리 된 PBW + 62.5 ㎖의 RO 물 187.5 ㎖), 50 % (125ml의 소유주 물 PBW + 125 ㎖) 또는 25 % (CuO를-NP 처리 된 PBW RO 물 + 187.5 ㎖)의 62.5 mL로의 CuO-순이익은 처리. </li></ol></li><li> 100 % RO 190 ml의 100 %, 75 %, 50 %로 농축 EMEM-10 배의 25 ㎖를 첨가하여 RO + 미디어 미처리 PBW + 미디어와의 CuO-NP 처리 PBW + 미디어 농도 250㎖를 준비 단계 6.1.3과 6.1.4에서 만든 들어 찬 치료 또는 CuO를-NP 처리 된 PBW 농도의 25 %. </li><li> 수산화 나트륨 또는 염산 7.4 각 용액의 pH를 조정합니다. </li><li> 25 ㎖ (10 %) 소 태아 혈청 (FBS), 2.5 mL의 L- 글루타민, 0.55 g의 NaHCO3를 1.25 mL의 펜 각각 미처리의 CuO-NP 처리 PBW의 농도뿐만 아니라, RO + 미디어 다음의 표준 요소와 보충 / 연쇄상 구균 (50 IU / ml의 페니실린 및 / ml의 스트렙토 마이신 50 μg의). </li><li> 치료 PBW + 미디어의 각 농도의 삼투압을 조절, RO 물을 추가하고 측정 삼투압을 이용하여 290-310 mOSM / ㎏에 PBW + 미디어와 RO + 미디어의 CuO-순이익은 처리. </li><li> 사용하여 각 솔루션을 필터4 ℃에서 0.22 ㎛의 진공 필터 유닛, 및 저장. 주 : 미처리 PBW + 미디어 농도 56 %, 44 %로, 29 % 및 16.5 %, CuO 등-NP-와 5 %의 범위 내의 최종 미디어 농도가 달라, 삼투압을 조절하기 위해 사용 RO 물의 양에 약간의 차이로 인해 53 %, 45 %, 30 % 및 17 %에서 + PBW 미디어 농도를 처리 하였다. </li></ol> 6. 세포 생존 참고 : 신장과 간 중금속 독성의 표적 기관임을 감안할는 배양 된 인간 배아 신장 (HEK293) 세포 (HEK)과 인간의 간세포 암 (인 HepG2) 세포 (HEP) 시험 방법 24 ~ 26를 사용합니다. <ol><li> 2-3일 제조업체의 지침에 따라 실험에 사용 된 96 웰 플레이트 도금 전에 HEK 및 HEP 세포의 문화를 준비합니다. </li><li> 3- [4,5- 디메틸 티아 졸 -2- 일] -2,5- 디 페닐 테트라 졸륨 브로마이드 (MTT) 분석을 이용하여 세포 생존율을 측정한다. 참고 : MTT 분석 프로토콜을 미는에서 수정rloo 외. (2011) 27. <ol><li> 분말 형태로 MTT를 얻습니다. 50 ㎎ / ㎖의 재고 농도를 만들기 위해 인산염 완충 식염수 (PBS)를 추가합니다. 2 시간 동안 교반하여 용액을 1.5 ml의 후 안전한 냉동고 튜브에 0.45 ㎛의 주사기 필터로 필터링 및 분취. 4 ° C에서 빛과 가게에서 튜브를 보호합니다. </li></ol></li><li> 5 분 1,000 XG에서 트립신, 원심 분리기를 사용하여 배양 접시에서 HEK 및 HEP 세포를 제거하고 트립신을 가만히 따르다. PBS 5 mL를 첨가하고 용액을 단일 세포를 얻기 위해 세포를 섞는다. 이어서, 용액의 밀리리터 당 세포 수를 얻었다 혈구에 단일 세포 용액 20 μL를 적용. 5 분 동안 1,000 XG에 다시 세포를 원심 분리기와 PBS가 세포를 헹구어 사용 가만히 따르다. 500 세포로 세포의 농도를 조정하는 EMEM-1X의 적당량을 추가 / 100 μL (100 μL / 웰). </li><li> 증발 제어하기 위해 200 μL PBS로 판의 경계 우물을 입력합니다. </li><li> 종자 세포500 세포의 밀도에서의 잘 (세포 도금되지 않음) 둘레 웰을 제외한 각각의 웰에 100 μL를 추가 /. 주 : HEK 및 HEP 세포 파종 밀도는 성장의 피크가 4-5 일 주위 발생할 수 있도록 실험 성장 곡선에 기초한다. 모든 세포주는 파종 밀도를 추정하기 위해 성장 곡선을 준비한다. </li><li> 그들 세포 밀도의 기준 MTT 판독을 수행하기 전에 (판 형태 꽉 유착)를 복구 할 수 있도록 37 ℃에서 24 시간 동안 세포를 품어. </li><li> (경계 포함하지 않음) 첫 번째 열에서 시딩 배지를 제거하고, 1 시간 동안 웰에 MTT 100 ㎕ (배지에서 5 ㎎ / ㎖)을 첨가하여 세포 밀도의 MTT 기준선 판독을 수행한다. </li><li> 1 시간 후, MTT를 분리하고 생존 세포 (20 분)에 의해 생산 된 MTT-포르 마잔을 용해 디메틸 설폭 사이드 (DMSO) 100 ㎕를 추가한다. </li><li> 베이스를 얻었다 570 nm 인 흡수 파장에서 첫 번째 열의 광학 밀도 (OD)를 읽라인 읽기. <ol><li> 모든 플레이트가 제대로 시드와 세포가 판 사이 지속적으로 성장하고 있음을했다 확인하기 위해 기본 측정 값을 사용합니다. 열에서 DMSO를 제거 다음 24 시간 동안 배양하기 전에 테스트되고. 주 : DMSO가 플레이트에 밤새 방치하면 그것은 매체 볼륨의 감소를 일으키는 인접 열로부터 수분을 당긴다. </li></ol></li><li> 테스트 솔루션을 따뜻하게 (즉, EMEM-1X, RO, 치료 PBW과의 CuO-NP 처리 된 PBW 미디어 솔루션) 수욕에서 37 ° C까지. </li><li> 및 EMEM-1X, RO + 미디어, 치료 PBW + 미디어 농도 또는 CuO를-순이익 100 ㎕로 대체 (경계 또는베이스 라인 읽기에 사용 된 첫 번째 열 제외) 판의 나머지 부분에서 시드 용지를 제거 처리 된 PBW + 미디어 농도 (접시 당 하나의 솔루션). 칠일 (일 2-8)의 총 자신의 시험 농도 또는 제어 솔루션에서 세포를 품어. 참고 : 총이 10 판 : 1 EMEM-1X, 1 RO + 미디어, 각각의 치료 PBW + 미디어 농도의 1 (56 %, 44 %, 29 % 및 16.5 %)과 각각의 CuO-NP 처리 된 PBW + 미디어 농도의 한 판 (53 %, 45 % 셀 라인 당 실험 당 30 % 및 17 %). </li><li> 기준 MTT 읽기 다음 매일은, 각각의 플레이트의 다음 열에서 (6.11 아래에 노트에 나열된) 제어 및 테스트 솔루션을 제거합니다 (예 : 2 일 테스트 및 제어 미디어, 우물 BG 행 3에서 제거되고, 주 3 : 행 4 웰 BG 등) 및 상기 단계 6.7-6.9에 기재된 MTT 프로토콜을 반복한다. </li><li> 칠일의 프로토콜 매일 반복합니다. 각 행 (6 웰)에 대한 OD 결과를 평균 칠일 성장 곡선을 생성하기 위해 시간에 대하여보고 하였다. </li><li> 세포 생존 능력에 구리 킬레이트의 효과를 평가하기 PBW를 CuO를-NP를 처리 + 각 플레이트 용액을 첨가하기 전에 테스트 솔루션을 제어하는​​ D 페니 100 μM을 추가 및 제외 매체는, 상기와 동일한 절차를 따른다. 데이터 항문을 수행이 Analysis 과학 그래프 소프트웨어를 사용하여. </li></ol> 7. 지구 화학적 모델링 <ol><li> 다음 웹 사이트에서 비주얼 MINTEQ 버전 3.0 / 3.1 프리웨어 다운로드 <a href="http://www2.lwr.kth.se/English/Oursoftware/vminteq/">http://www2.lwr.kth.se/English/Oursoftware/vminteq/</a> . 참고 : 시각 MINTEQ 금속 분화, 용해도 평형, 자연수에 대한 흡착 등의 계산을위한 프리웨어 화학 평형 모델이다. 또한 그것은 이온 분화, 이온 활동, 이온 착체 및 소자 분리 (28)의 가능한 메커니즘을 조사하는 처리 (질량 분석 결과) 전후 원소의 농도와 비교된다 포화 인덱스를 예측하는데 사용된다. </li><li> 프로그램 및 입력 산도, 알칼리도 및 프로그램에 다른 원소의 농도를 포함한 4 단계에서 질량 분석 데이터를 연다. 참고 : 지하수가 현장 urani에있는 동안 산화되는 것을 감안할 때UM 추출 처리는, 입력 비소, 바나듐, 및 우라늄의 산화 종을 사용한다. </li></ol> 8. 억제 농도 50 (IC 50) <ol><li> 처음 세 개의 별도의 실행의 5 일에 생존 (외경 평균) 평균하여 치료와의 CuO-NP 처리 된 PBW + 미디어 농도의 IC (50)을 계산합니다. </li><li> EMEM-1X의 5 일째 생존 평균의 치료와의 CuO-NP 처리 된 PBW + 미디어 농도 빼기 5 일째 생존의 평균은 생존 능력의 차이를 계산합니다. 그런 다음 EMEM에서 5 일의 평균 생존 능력에 의해 생존의 차이를 분할, 그리고 %의 억제를 얻을 수 (100)에 의해 곱합니다. </li><li> 각각의 치료와의 CuO-NP 처리 된 PBW + 미디어 농도 %의 생존 능력을 얻기 위해 100 (EMEM-1X 생존)에서 %의 억제를 뺍니다. </li><li> 하나의 농도와 100 %의 생존 능력에 EMEM-1X을 설정하여 과학적 그래프 소프트웨어에 입력; 로그에 모든 농도 변환규모 (X = 로그 (X)) 및 최소 자승법 분석과 비선형 회귀 분석을 수행합니다. </li></ol> 9. 데이터 분석 <ol><li> 두 개의 꼬리, 쌍, 학생 T-test로 치료와의 CuO-NP 처리 된 PBW의 요소 농도를 비교. </li><li> 칠일 동안 수집 성장 곡선 데이터를 이용하여 곡선 (AUC) 아래의 면적을 계산하고 분산의 반복 측정 분석 (ANOVA)과 분산을 분석하고, 모든 그룹 간의 Tukey에의 사후 비교 하​​였다 (N = 3). </li><li> . 미처리의 CuO-NP 처리 + PBW (전술) 미디어 솔루션 모두 성장 곡선의 5 일째의 데이터를 사용하여 IC (50)를 계산 0.05 중요한 고려 &lt;P의 값. 주 : 통계 분석의 목적을 위해, 반 검출 한계 질량 분광법 값이 29 이하로 제한 이온 농도 레벨에 할당 하였다. </li></ol>

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이전의 연구의 CuO-NPS에서 지하수 11,13,30,31에서 비소를 제거 보도했다. 본 연구는 이러한 이전의 연구 결과를 지원하며 CuO를 - 국민 연금 PBW에서 추가 오염 물질을 제거하는 것이보고합니다. 이 연구는 또한의 CuO-NP에 다른 오염 물질과 잠재적 경쟁 이온 (11)의 존재에도 불구하고, 비소 제거에 효과적이라는 이전의 보고서를 확인합니다. 분화 모델링의 CuO-NP에에 흡착을 허용, PBW에서 바나듐 종의 97 %가 부정적으로 청구됩니다 것으로 예측하고 일괄 처리는 바나듐의 92 %를 제거했습니다. 이것의 CuO-NP를 사용 PBW으로부터 특정 오염 물질을 제거하는 효과를 조사하고 제거와 관련된 독성의 변화를 평가하는 제 연구이다. 결과는 시험 관내 접근법을 사용하여 복잡한 혼합물의 세포 독성의 변화를 조사하는 것이 가능하다는 사실을 증명하지만, 이들 방법은 제한이없는 것은 아니다. PBW는 f를 사...

약 US 전기 공급의 20 %가 에너지 자립을 높이기 위해 전국 인센티브에 부분적으로 기초하여 핵 에너지가 제공되고, US 원자력 용량이 1 증가 할 것으로 예상된다. 핵 에너지의 세계적인 성장은 미국이 외부에 발생하는 성장의 많은으로 계속 될 것으로 예상된다. 2013 년으로, 미국 우라늄의 83 %를 수입했지만, 준비금의 952,544 톤은 미국 3,4에 존재합니다. 2013 년 7 새로운 시설 응용 프로그램 및 와이오밍, 뉴 멕시코, 네브라스카 5 ~ 14 재시작 / 확장 응용 프로그램이 있었다. 미국에서는 우라늄은 주로 현장 복구 (ISR) (6) 처리에 통해 추출된다. ISR은 적은 토지 지장을하고 환경 오염 물질 (7)을 해제 할 수 있습니다 미행 더미를 만드는 방지 할 수 있습니다. ISR는 우라늄 통해 침출수로부터 추출 된 후 지하 광석 본체로부터 우라늄 침출 수계 산화제 용액을 사용하여이온 교환 과정 (8). 광석 본체 네거티브 물 균형을 유지하기 위해, 침출수의 일부라는 생산 물 (PBW)를 출혈 빠졌을. PBW의 일부가 역삼 투 (RO)과 사용 정화된다 마이닝 프로세스에 재 도입하지만 독성 오염물이 허용되는 표면 상태를 관리 기관에 의해 결정된 레벨로 감소 될 수 있다면 PBW 또한 유익한 산업용 또는 농업 용도를 가질 수있다 지하수 9. 현재, 대부분의 ISR 우라늄 시설 PBW에서 오염 물질을 제거하는 RO를 사용합니다. 그러나, RO 처리는 에너지 집약적이며, 규제 처분을 필요로 유독성 폐기물에 소금물을 생산하고 있습니다. 많은 물 제염 방법은 흡착제, 막, 및 이온 교환을 포함하여 존재한다. 이들 중, 흡착 가장 흔히 사용되며, 합성 된 나노 입자의 최근 발전은 흡착 계 물 제염의 기능 (10)을 처리를 개선하고있다. 구리 OXI이전 광범위 우라늄 ISR PBW에 조사되지 않았던 데 나노 입자 (CuO를-NP에), 지하수의 오염 물질 제거에 대한 최근 연구에서의 CuO-된 NP는 전후 수처리 단계를 필요로하지 않는 포함한 독특한 특성을, (이 밝혀졌다 예를 들어, pH와 산화 환원 전위)을 조정하고 다른 pH 값, 염분 농도, 또는 경쟁 이온) (11), 예 (다른 물 조성물에 실적. 또한, CuO를-NP에 쉽게 재생의 CuO-NP에 재사용 할 수있는 후 수산화 나트륨 (NaOH)으로 침출에 의해 재생된다. 자연수에서의 CuO-NP 미량 금속 필터링 기능의 세부 사항은 이전에 11 ~ 14을 발표했다. 수처리에 유용하지만, 금속 산화물 나노 입자는 살아있는 유기체에 독성이있을 수 있지만, 독성의 정도는 나노 입자의 특성과 성분 10,15,16에 부분적으로 의존한다. 따라서 simult을 연구하는 것이 중요하다필드 애플리케이션 전에 aneous 오염 물질 제거 및 나노 입자 독성. 현재의 연구는 (비소, 셀레늄, 바나듐 및 우라늄 포함) PBW 우선 오염물을 제거의 CuO-NP에의 능력을 결정하고, 세포 독성에 PBW의 CuO-NP 치료의 효과를 평가 하였다. PBW 활성 ISR 우라늄 시설에서 수거하고, 우선 순위에 오염물 제거의 CuO-NP 치료의 효능을 결정하기 위해 이용 하였다. 의 CuO-NP 치료 전후 PBW 세포 독성도 평가 하였다. PBW는 환경 관련 혼합물을 포함하는 혼합물의 독성 연구에 중점을 배치하는 유해 물질 및 질병 레지스트리 (ASTDR)에 대한 복잡한 지질 학적 (환경 / 산업) 혼합물 모두 환경 보건 과학 (NIEHS)의 국립 연구소 및 기관입니다 그들이 자연 또는 산업 환경뿐만 아니라 시험 관내 시험에서 촉진 존재하는 추가 생체 내 실험을위한 화학 물질의 우선 순위17-19. 저용량 혼합물 만성 노출은 적어도 대부분의 실험 연구의 짧은 기간 내에 명백한 효과를 생산하지 만성 때문에, 저용량 혼합물 노광들의 연구에 도전한다. 유사하게, 화학 혼합물의 시험 관내 연구에서 대부분은 2 이상의 금속 (20, 21)의 정의 연구소에서 만든 혼합물에 셀을 노출. 이러한 연구는 기준 정보를 제공하지만, 단순화 된 혼합물은 혼합물의 성분들의 전체 범위가 존재하는 고유의 환경 샘플에서 발생할 수있는 복잡한 길항제와 상승 작용을 복제하지 않는다. 본 연구의 목표는 PBW에 대한 대체 오염물 제거 공정을 검사 및 배양 된 세포를 사용하여 세포 독성에 PBW (CuO를-NP)의 치료 효과를 평가했다. 결과는 오염 제거를 위해보다 효율적으로 또는 환경 친화적 인 방법의 개발을 통해 우라늄 산업 유익 할 수있다. 이 연구는 제공첫 번째 증거의 CuO-NPS에서 PBW의 우선 순위 오염 물질의 감소는 포유 동물 세포 (22)에 세포 독성을 줄일 수 있습니다.

<table><tbody><tr><td>CuCl2</td><td>Sigma</td><td>203149</td><td></td></tr><tr><td>붕규산 유리 공</td><td>VWR</td><td>26396-639</td><td>6 mm</td></tr><tr><td>질산</td><td>Fisher</td><td>A509-P500</td><td>미량 금속 등급</td></tr><tr><td>0.45 &#956; m 주사기 필터</td><td>Fisher</td><td>SLHA 033S 10x</td><td></td></tr><tr><td>EMEM</td><td>Fisher</td><td>BW12-684F</td><td></td></tr><tr><td>태아 소 혈청</td><td>ATCC</td><td>30-2020</td><td></td></tr><tr><td>L-글루타민</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>페니실린/스트렙토마이신</td><td>ATCC</td><td>30-2300</td><td></td></tr><tr><td>0.22 &#956; m 진공 필터 유닛</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>트립신</td><td>시그마</td><td>SV3003101</td><td></td></tr><tr><td>MTT</td><td>시그마</td><td>M2128</td><td></td></tr><tr><td>D-페니실아민</td><td>Fisher</td><td>ICN15180680</td><td></td></tr><tr><td>96웰 플레이트</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 버전 3.0</td><td>KTH Royal Institute of Technology</td><td></td><td></td></tr><tr><td>ICP-MS</td><td>애질런트</td><td></td><td>기기, 모델 및 검출 한계에 대한 세부 정보는 Reddy et al., 2013에 발표되었습니다.</td></tr><tr><td>IC DIONEX DX 500</td><td>Dionex</td><td></td><td>기기, 모델 및 검출 한계에 대한 자세한 내용은 Reddy et al., 2013에 게재되었습니다.</td></tr><tr><td>VWR 인큐베이터</td><td>VWR</td><td></td><td></td></tr></tbody></table>

우라늄에서 구리 산화물 나노 입자에 의한 미량 원소의 제거<em&gt; 현장에서</em&gt; 복구 블리드 물과 세포 생존에 미치는 영향

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

현장 복구에 (ISR)는 미국에서 우라늄 추출의 주된 방법이다. ISR 동안 우라늄 광석 본체로부터 침출 및 이온 교환을 통해 추출 하였다. 결과 생산 블리드 물 (PBW)은 비소 및 기타 중금속과 같은 오염 물질이 포함되어 있습니다. 활성 ISR 우라늄 PBW 시설에서의 시료는 구리 산화물 나노 입자 (NP에의 CuO-)으로 처리 하였다. 비소, 셀레늄, 우라늄, 바나듐을 포함 PBW 감소 우선 순위 오염 물질의 CuO를-NP 처리. 미처리의 CuO-NP는 PBW는 MTT (3- (4,5- 디메틸 티아 졸 -2- 일) -2,5- 디 페닐 테트라 졸륨 브로마이드)에 의해 결정 하였다 세포 성장과 생존 미디어 변화 액체 성분으로서 사용 하였다 처리 분석법 인간 배아 신장 (HEK 293)과 인간의 간세포 암 (간염의 G2) 세포에서. NP-CuO를 치료 및 개선 HEP HEK 세포 생존율과 연관이 있었다. 이 방법의 제한은 성장 미디어 구성 요소에 의해 osmol 동안 PBW의 희석을 포함품 질 조정뿐만 아니라 필요한 pH 조정. 이 방법은 희석에 의한 효과와 그러나 전통적 약산성이다 PBW의 pH 변화에 그 넓은 문맥으로 제한된다; 이 방법은 중립 해역에서의 CuO-NP 치료를 평가하는 폭 넓은 사용을 가질 수있다.

치료와의 CuO-NP 처리 된 PBW에 PBW 구성 요소의 농도와 pH를 표 1에보고됩니다. 마틴과 레디 (2009)의 CuO-NP의 영전 점은 9.4 ± 0.4로 추정되는 것을보고했다. 이러한 조건에서, PBW의 pH가 7.2-7.4임을 감안할 때, 물은 나노 입자 표면이 양으로 음전하 종의 흡착을 가능하게 청구되어 일으키는의 CuO-NP에 양성자를 기부. 비소, 셀레늄, 우라늄 및 바나듐 (표 1)을 포함 PBW에서의 CuO-NP 처리 제거 우선 순위 오염 물질. 평균 비소 농도는 [0.002 ㎎ / ℓ (양측 쌍 t-test를, P &lt;0.0001)에 0.0175에서 87 % 감소했다. CuO가-NP의 처리도 상당히 감소 셀레늄 (30 %), 우라늄 (78 %), 바나듐 (92 %) 및 인산 (85 %) (p &lt;0.05). 분화 산정 결과, 표 2에보고</...

생산 블리드 워터 (PBW)는 산화 구리 나노 입자 (CuO-NPs)로 처리되고 배양 된 인간 세포에서 세포 독성을 평가했다. 이 프로토콜의 목표는 CuO-NP 처리로 인한 독성의 변화를 평가하는 세포 배양 형식으로 네이티브 환경 샘플을 통합하는 것이 었습니다.

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 ...

본 절차의 전반적인 목적은 생산 및 블리드 수(bleed water)의 오염 물질 제거 공정으로서 산화구리 나노입자 처리법을 조사하고, 배양된 인간 세포를 이용하여 그 세포독성을 평가하는 것입니다. 이를 위해 먼저 생산 블리드 수에 산화구리 나노입자를 처리합니다. 이후 처리 전후의 개별 원소 농도 변화를 평가합니다.다음으로, 농축된 세포 배양 배지를 처리되지 않은 생산 블리드 수(production bleed water) 또는 산화구리(cupric oxide)로 희석합니다. 표준 세포 배양 보충제와 더불어 나노입자로 처리된 생산 블리드 수를 추가하여, 처리되지 않은 생산 블리드 수 배지와 산화구리 나노입자로 처리된 생산 블리드 수 배지라는 테스트 배지를 준비합니다. 그런 다음, 이 배지들을 인간의 신장 및 간 세포에 적용하여 배양하고, 7일 동안 생존율을 측정합니다.궁극적으로, M-T-T-S-A는 생산 공정에서 비소, 셀레늄, 바나듐 및 우라늄의 제거 능력을 입증합니다. 산화구리 나노입자에 의한 블리드 워터(bleed water) 처리는 인간의 신장 및 간 세포의 생존율 증가와 관련이 있습니다. 본 연구는 세포 배양 형식을 통해 세포 독성의 변화를 평가하는 동시에 산화구리 나노입자를 사용하여 특정 오염 물질의 제거를 조사한 첫 번째 연구입니다.기존 방법과 비교했을 때 이 기술의 주요 장점은 자연 상태 그대로의 환경 시료를 저렴한 하이드로 팟(hydro putt) 형태로 나노입자와 함께 테스트할 수 있다는 점입니다. 본 연구에서 테스트한 산화구리 나노입자는 소규모 공동체와 관련된 가정용 지하수와 같은 다른 지하수 시스템에도 적용될 수 있습니다. 산화구리 나노입자의 재생은 폐기물 발생량을 줄이며 폐기 처리 문제를 최소화합니다.본 절차를 시작하기 위해, 텍스트 프로토콜에 설명된 대로 산화구리 나노입자를 준비하고 생산 폐수(PBW)를 수집합니다. 준비된 산화구리 나노입자 50 mg을 50 mL 원추형 튜브에 넣고, 이어서 PBW 50 mL를 추가하여 PBW를 산화구리 나노입자로 처리합니다. 튜브를 밀봉하고 벤치탑 오비탈 셰이커에서 250 RPM으로 30분 동안 반응시킵니다. 샘플 튜브를 250 ×g에서 30분 동안 원심분리합니다. 나노입자가 원심분리 튜브 바닥에 완전히 응집되도록 나노입자의 특성에 따라 원심분리 속도와 시간을 조정하십시오. 원심분리 후, 0.45 µm 시린지 필터를 사용하여 상층액을 여과합니다. 여과된 샘플은 원소 분석을 위해 송부합니다. 세포 배양 배지를 준비하려면, 먼저 실험실의 RO수를 사용하십시오.여기에는 처리하지 않은 PBW 또는 CIC 산화 나노입자로 처리한 PBW의 100%, 75%, 50% 및 25% 농도가 포함됩니다. 다음으로, 10 X-E-M-E-M 농축액 25 milliliters를 ro 190 milliliters에 추가합니다. 처리 및 미처리 PBW의 각 농도에 대해서도 동일하게 수행합니다. 수산화나트륨 또는 염산을 사용하여 각 용액의 pH를 7.4로 조정합니다.그 다음, 처리되지 않은 PBW와 처리된 PBW의 각 농도에 배지를 추가하고, RO 대조군 배지에도 텍스트 프로토콜에 기재된 표준 성분들을 보충합니다. 처리되지 않은 PBW의 각 농도 및 배지가 추가된 처리되지 않은 PBW, 그리고 배지가 추가된 RO 대조군수의 조제가 완료되면 삼투압을 조절합니다. 각 용액 한 방울을 용질이 없는 종이 디스크에 떨어뜨린 후, 해당 디스크를 증기압 삼투압 측정기(OSM ter)에 넣습니다.그 다음 RO수를 첨가하여 삼투압을 290에서 310 milli osmoles per kilogram 사이로 조정합니다. 마지막으로, 0.22 micron 진공 필터 유닛을 사용하여 각 용액을 여과하고 4 °C에서 보관합니다. 인간 배아 신장 세포와 인간 간세포암 세포 배양액은 세포 도말 2~3일 전에 준비합니다.배양 접시에서 세포를 분리한 후, 제조사의 지침에 따라 96-웰 플레이트에 분주합니다. 트립신을 사용하고 1000 ×g에서 5분 동안 원심 분리한 뒤 트립신 상층액을 따라냅니다. 5 mL의 인산 완충 식염수(PBS)를 첨가하고 세포를 혼합하여 단일 세포 현탁액을 얻습니다.그런 다음, 원심분리 후 용액 1mL당 세포 수를 측정하기 위해 단일 세포 용액 20µL를 혈구계수기에 도포합니다. 앞서와 마찬가지로 상층액을 제거한 후, 웰당 100µL에 500 cells가 되도록 적절한 양의 1X EMEM을 사용하여 세포를 세척한 PBS를 대체함으로써 세포 농도를 조절합니다. 다음으로, 증발을 방지하기 위해 플레이트의 외곽 웰에 PBS 200µL를 채웁니다.웰당 500 cells의 밀도로 세포를 분주하며, 외곽 웰을 제외한 각 웰에 100 µL씩 추가합니다. 세포를 37 °C에서 24시간 동안 배양하여, 기저선(baseline) 세포 밀도에 대한 MTT 측정을 수행하기 전 회복 시간을 갖게 합니다.첫 번째 열에서 시딩 배지를 제거하고 각 웰에 100 µL의 MTT를 첨가하여 1시간 동안 배양함으로써 세포 밀도의 기저치 MTT 측정을 수행합니다. 1시간 후, MTT를 제거하고 100 µL의 dimethyl sulfoxide를 첨가하여 생존 세포에 의해 생성된 MTT 포르마잔을 용해시킵니다.그런 다음 570 nanometers의 흡광 파장에서 첫 번째 열의 광학 밀도를 측정합니다. 기준값을 얻기 위해 플레이트당 하나의 용액을 추가합니다. 파종 배지를 100 microliters의 1X EMEM RO 대조군 배지 및 처리 및 미처리 PPW 농도별 배지로 교체합니다.세포를 각각의 시험 농도 또는 대조군 용액에서 매일 총 7일 동안 배양합니다. 기준 MTT 측정 후, 해당 플레이트의 다음 열에서 대조군 및 시험 용액을 제거하고 MTT 프로토콜을 반복합니다. 이 프로토콜을 7일 동안 매일 평균적으로 반복합니다.구리 킬레이트화가 세포 생존율 및 산화구리 나노입자 처리된 PBW 및 배지에 미치는 영향을 평가하기 위해, 각 행의 OD 결과값을 시간별로 도식화하여 7일간의 성장 곡선을 생성하였습니다. 대조군과 실험군 용액을 각 플레이트에 첨가하기 전, 100 µM d penicillin으로 처리하는 단계를 제외하고는 동일한 절차를 따릅니다. 마지막 단계로 과학용 그래프 소프트웨어를 사용하여 데이터 분석을 수행하며, 산화구리 나노입자 처리가 PBW 성분 분석에서 비소, 셀레늄, 우라늄 및 바나듐을 제거하였음을 확인하였습니다.모델링 결과는 분석 결과를 뒷받침하며, PBW 내 비소의 99%, 셀레늄의 94% 및 바나듐의 99%가 산화구리 나노입자에 흡착될 수 있는 음전하 종으로 존재함을 입증합니다. 그러나 용해된 우라늄 종의 35.5%만이 음전하를 띠고 있어, 산화구리에 대한 우라늄의 흡착은 제한적일 것입니다. 처리되지 않은 PBW와 배지에서 배양된 세포에서는 농도 의존적으로 나노입자의 생존력이 저하된 반면, 산화구리 나노입자 처리는 두 세포주 모두에서 세포 생존력을 향상시켰습니다.대조군 배지에서 5일 동안 배양한 Heck 및 hep 세포는 세포 밀도가 높고(confluent) 바닥에 잘 부착된 건강한 상태를 보였습니다. 반면, 처리되지 않은 PBW plus 배지에서 배양한 heck 및 세포는 세포 밀도가 낮고, 부착이 떨어졌으며, 둥글게 변하거나 건강하지 않은 모습이 관찰되었습니다.또한, 산화세륨(cerium oxide) 나노입자로 처리된 PBW 및 배지에서 배양된 세포는 처리되지 않은 PBW 및 배지에서 배양된 세포에 비해 더 향상된 합류도(confluency), 부착력 및 상태를 보였습니다. 이 절차 이후에는 유세포 분석(flow cytometry)과 같은 다른 독성 테스트 방법을 사용하여 처리 전후 혼합물의 세포독성이나 기전적 변화에 관한 추가적인 질문에 답할 수 있습니다.이 영상을 시청한 후, 여러분은 구리 나노입자의 수중 오염물질 제거 효능과 이것이 세포 배양에 미치는 영향을 테스트하는 방법에 대해 충분히 이해하게 될 것입니다. 다만, 처리된 물의 구리 농도를 모니터링하는 것이 중요하다는 점을 기억하십시오.

removal-trace-elements-cupric-oxide-nanoparticles-from-uranium-situ

Research

연구

JoVE Journal

Environment

환경

Kupffer 세포라고 불리는 간 대식세포는 순환하는 나노 입자의 포획을 담당합니다. 여기에서는 Kupffer 세포 분리를 위한 높은 세포 순도와 수율의 방법을 설명합니다. 변형된 LDH 분석법은 Kupffer 세포에서 탄소 나노튜브에 의해 유도된 독성을 측정하는 데 사용됩니다.

나노 입자 독성 테스트를위한 쿠퍼 세포 격리

때문에 팔라듐, 금, 코발트의 중요성과 광범위한 사용   첨단 기술 장비 금속은, 자신의 회수 및 재활용은 중요한 산업 문제를 구성한다. 본원에 기재된 금속 회수 시스템은 간단하고, 저비용 도시 내에서 이러한 금속의 유효 검출, 제거 및 복구를위한 수단이다.

감지 및 팔라듐의 복구, 도시 광산에서 금과 코발트 금속은 나노 수레 바퀴 모양의 기공 지정 소설 센서 / 흡착제를 사용하여

박막의 확산 그라데이션 (DGT)의 기술은 플루토늄의 분화 연구에 대한 제안한다. 이 프로토콜은 유기물의 존재 하에서 우레탄 (IV) 및 우레탄 (V)의 동작을 프로빙 확산 실험을 설명한다. 카르스트 봄에 배치 DGTs는 푸의 생체 이용률의 평가를 할 수 있습니다.

박막의 확산을 사용하여 환경 플루토늄의 분화 및 생체 이용률 측정

우리 화학 요소 존재 원래의 인간 세포에 그들의 생체 외에서 정량화의 검출을 위한 절차를 설명합니다. 메서드는 모든 셀 종류에 적합 하 고는 금속 산화물 나노 입자 노출 체 외에서 다음 단일 셀에 정량적 화학 분석에 특히 유용.

제자리에서 검색 및 핵 현미경 분석을 사용 하 여 금속 산화물 나노 입자의 단일 셀 정량화

우라늄은 골 대사에 영향을 미칠으로 알려져 있다. 여기, 선물이 생존, 분화, 및 osteoclasts 뼈 재흡수를 담당 하 고 세포의 기능에 자연 우라늄 노출의 효과 조사 하기 위한 프로토콜.

생체 외에서 Osteoclastogenesis에 자연 우라늄의 영향을 분석 하기 위한 방법

이 프로토콜 초고 진공에서 U2O5 박막 얻은 현장에 준비를 제공합니다. 과정 각각 산화와 산소 원자와 원자 수소, UO2 영화의 감소를 포함.

UO2 증 착 직류 스퍼터 링 및 연속 산화와 산소 원자와 원자 수소 감소를 통해 U2O5 영화 준비

이 프로토콜은 230Th-U 디스퀴립백 연대연대에 대한 Fe 공동 침전 및 추출 크로마토그래피와 함께 해저 수열 황화물 샘플에서 당신과 Th 핵종을 정화하고 분리하는 방법을 설명한다.

잠수함 수열 황화물 의 230Th-U 연대를위한 우라늄과 토륨의 분리

이 작품에서, 우리는 지하수에서 비소를 흡착하기위한 양이온 N,N-디메틸아미노 프로필라미드 메틸 염화물 사분수 (DMAPAAQ) 폴리머 젤 및 철 수산화로 구성된 흡착제를 준비했습니다. 겔은 그 구조에서 철 입자의 최대 함량을 보장하도록 설계된 새로운 방법을 통해 제조되었다.

수산화철에 침수된 양이온성 폴리머 젤을 이용한 비소 제거

탄소 나노튜브와 티타네이트 나노와이어로 구성된 이중 기능적 전기 활성 필터의 합리적 설계를 위한 프로토콜이 보고되고 Sb(III) 산화 및 격리를 향한 환경 응용이 제시된다.

동시에 Sb (III) 산화 및 격리를 향한 이중 기능 전기 활성 필터

이 기사는 붉은 토양에서 Fe2O3 / 파우 자사이트 (FAU) 유형 제올라이트 복합 재료를 합성하는 새롭고 편리한 경로를 제시합니다. 자세한 합성 파라미터가 미세 조정되었습니다. 얻어진 복합 재료는 효율적인 중금속 오염 된 물 정화에 사용될 수 있으며, 이는 환경 공학에서의 잠재적 인 응용을 나타냅니다.

중금속 제거를 위한 Fe2O3/FAU형 제올라이트 복합재료 합성을 위한 적색 토양의 자원 재활용

학습하세요 산화구리 나노입자를 이용한 생산 배출수 중 미량 원소 제거 및 인간 신장·간 세포 생존율 평가 방법. 이 기술은 오염 물질 제거 효율과 세포독성 변화를 동시에 분석하여 환경 정화 및 수질 안전성 연구에 활용됩니다.

우라늄에서 구리 산화물 나노 입자에 의한 미량 원소의 제거

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