Name: Usuwanie pierwiastków śladowych przez nanocząstki tlenku miedzi z wody upustowej z odzysku uranu in situ i jej wpływ na żywotność komórek (Wideo) | JoVE Journal
Uploaded: 2015-06-21T14:00:00.000+00:00
Duration: 9 min 23 s
Description: Poznaj metodę usuwania zanieczyszczeń z wody produkcyjnej za pomocą nanocząstek tlenku miedzi i oceny ich cytotoksyczności na hodowanych komórkach ludzkich. Badanie wykorzystuje komórki nerki i wątroby.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

Dziękujemy Dr. Rogerowi Hopperowi i Laboratorium Usług Analitycznych Departamentu Rolnictwa Wyoming za analizę spektroskopii mas naszych próbek. Chcielibyśmy wyrazić naszą wdzięczność Szkole Farmacji Uniwersytetu Wyoming za umożliwienie nam nagrania tego protokołu w ich laboratoriach. Chcielibyśmy również podziękować Theodore O. and Dorothy S. King Endowed Professorship Agreement za ich asystenturę dla absolwentów (SC), University of Wyoming za wsparcie Graduate Assistantship (JRS) oraz Science Posse (NSF GK-12 Project # 084129) za stypendium dydaktyczne (JRS). Chcielibyśmy również podziękować firmie Uranium One za umożliwienie nam pobrania próbek i pomoc w razie pytań. Prace te były wspierane przez School of Energy Resources na Uniwersytecie Wyoming.

Wszystkie próbki zostały pobrane w budynku przetwarzania ciekłego uranu w zakładzie ISR w Wyoming.
1. Woda upustowa produkcji (PBW)
<ol>
	<li>Pobrać dwa rodzaje próbek wody z zakładu uranowego ISR: PBW i wodę z odwróconej osmozy (RO). Pobrać PBW z kranu monitorującego po procesie wymiany jonowej, ale przed dekontaminacją metodą odwróconej osmozy. Pobrać próbki RO po odkażeniu PBW za pomocą odwróconej osmozy. 
	UWAGA: Lixiviant jest transportowany rurociągami z wielu pól wiertniczych do budynku przetwarzania ciekłego uranu, gdzie jest zbierany w kolumnie i przygotowywany do wymiany jonowej. Około 1-3% płynu po wymianie jonowej jest usuwane z obiegu i określane jako woda z wyciekiem produkcyjnym (PBW). PBW jest ponownie wykorzystywany w procesach wydobywczych lub odkażany/demineralizowany za pomocą filtracji RO.</li>
	<li>Próbki wody należy pobierać w butelkach z polietylenu o wysokiej gęstości (HDPE) z zerową przestrzenią nad wodą zgodnie ze standardowymi procedurami operacyjnymi dotyczącymi pobierania i analizy próbek Departamentu Jakości Środowiska Wyoming (WYDEQ) 23.</li>
	<li>Mierz temperaturę i pH na miejscu i transportuj próbki na lodzie, aby utrzymać je w chłodzie.</li>
	<li>Przechowywać PBW w temperaturze 4 °C. Roztwór PBW należy przechowywać w chłodnym miejscu do czasu dodania minimalnej ilości skoncentrowanej pożywki Eagle (EMEM-10x) podczas przygotowywania pożywki zgodnie z instrukcjami zawartymi w poniższym protokole. 
	UWAGA: PBW jest utlenionym roztworem, który wytrąca się, jeśli pozwoli mu się zamarznąć lub ogrzać do temperatury pokojowej. Po rozcieńczeniu roztwór PBW jest na tyle rozcieńczony, że nie wytrąca się po podgrzaniu do temperatury 37 °C przed nałożeniem na komórki i podczas inkubacji.</li>
</ol>
2. Przygotowanie nanocząstek CuO (CuO-NPs)
<ol>
	<li>Połączyć czysty roztwór etanolowy zawierający 250 ml 0,2 M CuCl2 • 2H2O, 250 ml 0,4 M wodorotlenku sodu (NaOH) i 5 g glikolu polietylenowego (PEG) w kolbie okrągłodennej z kulkami ze szkła borokrzemianowego o średnicy sześciu mm.</li>
	<li>Umieść roztwór w zmodyfikowanej kuchence mikrofalowej i pozwól mu reagować pod chłodnicą zwrotną pod ciśnieniem otoczenia przez 10 minut przy 20% mocy (odstępy 6 sekund włączenia, 24 sekundy wyłączenia).</li>
	<li>Schłodzić roztwór do temperatury pokojowej (20 °C), a następnie zdekantować do stożkowych probówek o pojemności 50 ml, pozostawiając szklane kulki.</li>
	<li>Odwirować roztwór w stożkowych probówkach o pojemności 50 ml przy 1 000 x g przez 30 minut, zdekantować, a następnie przepłukać CuO-NPs sekwencją 300 ml gorącej wody (60-65 °C), 100 ml etanolu i 100 ml acetonu.</li>
	<li>Wysuszyć CuO-NPs do temperatury pokojowej (20 °C) w stożkowych probówkach o pojemności 50 ml.</li>
	<li>Zeskrob CuO-NP z ich tubek do moździerza. Przykryj CuO-NPs folią aluminiową i podgrzej CuO-NPs do 110 °C w piekarniku, aby usunąć pozostały płyn. Połącz CuO-NP w jedną partię i zważ CuO-NPs. 
	UWAGA: Przygotowanie CuO-NP i oczyszczanie CuO-NP PBW przeprowadzono w Laboratorium Jakości Wody Nauk o Ekosystemach i Zarządzania, University of Wyoming. Synteza CuO-NP przebiegała zgodnie z procedurą Martinsona i Reddy'ego (2009) 11.</li>
</ol>
3. Leczenie PBW za pomocą CuO-NPs
<ol>
	<li>Dodać 50 mg (1 mg/ml) CuO-NP do stożkowej probówki o pojemności 50 ml, a następnie 50 ml PBW. Uszczelnij rurkę i reaguj przez 30 minut na wytrząsarce orbitalnej z prędkością 250 obr./min.</li>
	<li>Odwirować probówki z próbkami o masie 250 x g przez 30 minut, a następnie przefiltrować supernatant za pomocą filtra strzykawkowego 0,45 μm. Zmiana prędkości i czasu wirówki może zależeć od nanocząstki, aby zapewnić, że CuO-NP staną się zwarte w probówce wirówkowej.</li>
</ol>
4. Analiza elementarna
<ol>
	<li>Przygotować próbki PBW niepoddane działaniu substancji (kontrolnej) i poddane działaniu CuO-NP do analizy elementarnej w następujący sposób.</li>
	<li>Zakwasić podwielokrotności (40 ml) PBW poddanego działaniu CuO-NP i niepoddanego działaniu substancji kwasem azotowym klasy metali śladowych do pH 2,0. Analizuj zakwaszone podwielokrotności PBW dla kationów za pomocą spektroskopii mas z plazmą sprzężoną indukcyjnie (ICP-MS), jak opisano w Reddy i Roth (2012) 13.</li>
	<li>Przygotować niezakwaszone podwielokrotności (20 ml) PBW poddanego działaniu CuO-NP i niepoddanych działaniu substancji i przeanalizować niezakwaszone podwielokrotności anionów metodą chromatografii jonowej (IC), jak opisano w Reddy i Roth (2012) 13. 
	UWAGA: Podwielokrotności zostały przeanalizowane przez Departament Usług Analitycznych Rolnictwa Wyoming, Laramie WY 82070. Opis procedury IC i ICPMS można znaleźć w Reddy i Roth, (2012) 13.</li>
</ol>
5. Przygotowanie pożywek do hodowli komórkowych za pomocą PBW
<ol>
	<li>W badaniach żywotności należy użyć dwóch roztworów pożywek kontrolnych (EMEM-1x i pożywki RO+) i ośmiu roztworów pożywek testowych PBW (po cztery stężenia pożywek niepoddanych działaniu PBW i CuO-NP). Przegląd rozwiązań jest następujący:
	<ol>
		<li>Do kontroli EMEM-1x należy zakupić minimalną niezbędną pożywkę Eagle (EMEM-1x) z już dodanymi L-glutaminą i wodorowęglanem sodu. Dodaj płodową surowicę bydlęcą (FBS) i antybiotyki zgodnie z instrukcjami producenta. 
		UWAGA: EMEM-1x jest kupowany w postaci rozcieńczonej do stężenia odpowiedniego dla wzrostu komórek i zawierającej L-glutaminę i wodorowęglan sodu. EMEM-1x wymaga dodania płodowej surowicy bydlęcej (FBS) oraz mieszanki antybiotyków penicyliny i streptomycyny (50 j.m./ml penicyliny i 50 μg/ml streptomycyny). EMEM-1x jest stosowany jako pożywka kontrolna, ponieważ jest to zalecana przez producenta pożywka wzrostowa dla obu typów komórek użytych w tym badaniu. Skoncentrowany EMEM-10x rozcieńcza się wodą RO z zakładu lub PBW nieoczyszczonym lub PBW poddanym działaniu CuO-NP w celu wytworzenia roztworów testowych. Skoncentrowany EMEM-10x po zakupie nie zawiera L-glutaminy ani wodorowęglanu sodu, więc są one dodawane jako dodatek do płodowej surowicy bydlęcej (FBS) oraz mieszanki antybiotyków penicyliny i streptomycyny.</li>
		<li>Do rozwiązania sterowania odwróconą osmozą należy użyć wody RO pobranej z obiektu ISR. Używaj tego samego protokołu, co pożywki testowe PBW, zastąp tylko 100% wodą RO z obiektu ISR zamiast PBW. Do rozcieńczenia roztworu nieoczyszczonego i poddanego działaniu CuO-NP należy użyć RO lub ultraczystej wody z laboratorium.</li>
		<li>Rozcieńczyć PBW niepoddane działaniu substancji do czterech badanych stężeń przed zmieszaniem ze składnikami pożywki do hodowli komórkowych. Przygotować cztery różne stężenia nieoczyszczonych roztworów PBW, mieszając nieoczyszczony PBW z RO (z laboratorium) w następujących kombinacjach: 100% (czysty PBW + bez wody RO), 75% (187,5 ml PBW + 62,5 ml wody RO), 50% (125 ml PBW + 125 ml wody RO) lub 25% (62,5 ml PBW + 187,5 ml wody RO).</li>
		<li>Rozcieńczyć PBW poddane działaniu CuO-NP do czterech badanych stężeń przed zmieszaniem ze składnikami pożywki do hodowli komórkowych. Przygotować cztery różne stężenia roztworów PBW poddanych działaniu CuO-NP, mieszając PBW (wstępnie poddane działaniu 1 mg/ml CuO-NP przez 30 min) z RO (z laboratorium) w następujących kombinacjach: 100% (czysty PBW traktowany CuO-NP + bez wody RO), 75% (187,5 ml PBW poddanego działaniu CuO-NP + 62,5 ml wody RO), 50% (125 ml PBW poddanego działaniu CuO-NP + 125 ml wody RO) lub 25% (62,5 ml PBW poddanego działaniu CuO-NP + 187,5 ml wody RO).</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Przygotować 250 ml pożywki RO+, pożywki PBW niepoddanej działaniu substancji niepoddanej działaniu substancji i pożywki PBW+ poddanej działaniu CuO-NP o zagęszczeniu, dodając 25 ml stężonego EMEM-10x do 190 ml 100% RO i 100%, 75%, 50% lub 25% wstępnie przygotowanych stężeń PBW niepoddanych działaniu substancji lub pożywki poddanych działaniu CuO-NP, utworzonych w krokach 6.1.3 i 6.1.4.</li>
	<li>Dostosuj pH każdego roztworu do 7,4 za pomocą NaOH lub HCl.</li>
	<li>Uzupełnij każde stężenie PBW bez traktowania i pożywki POW poddanej działaniu CuO-NP, a także pożywki RO+ z następującymi składnikami wzorcowymi: 25 ml (10%) płodowej surowicy bydlęcej (FBS), 2,5 ml L-glutaminy, 0,55 g NaHCO3 i 1,25 ml Pen/Strep (50 j.m./ml penicyliny i 50 μg/ml streptomycyny).</li>
	<li>Dostosuj osmolalność każdego stężenia pożywki PBW + poddanej działaniu substancji niepoddanej działaniu substancji chemicznej, pożywki PBW + poddanej działaniu CuO-NP i pożywki RO+ do 290-310 mOSM/kg, dodając wodę RO i zmierz za pomocą osmometru.</li>
	<li>Przefiltruj każdy roztwór za pomocą filtra próżniowego 0,22 μm i przechowuj w temperaturze 4 °C. 
	UWAGA: Ze względu na niewielkie różnice w ilości wody RO używanej do regulacji osmolalności, należy zmieniać stężenia końcowych mediów w zakresie 5%, przy czym stężenia nieoczyszczonych mediów PBW + wynoszą 56%, 44%, 29% i 16,5%, a stężenia mediów PBW + poddane działaniu CuO-NP wynoszą 53%, 45%, 30% i 17%.</li>
</ol>
6. Żywotność komórek 
UWAGA: Biorąc pod uwagę, że nerki i wątroba są narządami docelowymi dla toksyczności metali ciężkich, zastosuj metody testowania ludzkich embrionalnych komórek nerkowych (HEK293) (HEK) i ludzkich komórek raka wątrobowokomórkowego (HepG2) (HEP) 24-26.
<ol>
	<li>Przygotuj kulturę komórek HEK i HEP 2-3 dni przed posiewem 96-dołkowych płytek użytych w eksperymencie zgodnie z instrukcjami producenta.</li>
	<li>Zmierzyć żywotność komórek za pomocą testu bromku 3-[4,5-dimetylotiazol-2-ylo]-2,5-difenylotetrazolowego (MTT). 
	UWAGA: Protokół testu MTT został zmodyfikowany w stosunku do Meerloo i in. (2011) 27.
	<ol>
		<li>Otrzymywanie MTT w postaci proszku. Dodać sól fizjologiczną buforowaną fosforanami (PBS) w celu uzupełnienia stężenia podstawowego 50 mg/ml. Mieszaj roztwór przez 2 godziny, a następnie przefiltruj za pomocą filtra strzykawkowego 0,45 μm i podziel na 1,5 ml probówki do zamrażania. Chronić probówki przed światłem i przechowywać w temperaturze 4 °C.</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Usunąć komórki HEK i HEP z szalek hodowlanych za pomocą trypsyny, odwirować przy 1 000 x g przez 5 minut i zdekantować trypsynę. Dodać 5 ml PBS i wymieszać komórki, aby uzyskać roztwór jednokomórkowy. Następnie nałóż 20 μl roztworu pojedynczej komórki do hemocytometru, aby uzyskać liczbę komórek na mililitr roztworu. Ponownie odwirować komórki przy 1 000 x g przez 5 minut i zdekantować PBS użyty do przepłukania komórek. Dodać odpowiednią ilość EMEM-1x, aby dostosować stężenie komórek do 500 komórek/100 μl (100 μl/studzienkę).</li>
	<li>Napełnij studzienki obwodowe płytki 200 μl PBS w celu kontroli parowania.</li>
	<li>Komórki nasienne o gęstości 500 komórek/studzienkę dodając 100 μl do każdej studzienki, z wyjątkiem studzienek obwodowych (które nie są pokryte komórkami). 
	UWAGA: Gęstość wysiewu dla komórek HEK i HEP opiera się na eksperymentalnych krzywych wzrostu, które pozwalają na osiągnięcie szczytu wzrostu około 4-5 dni. Przygotuj krzywe wzrostu dla wszystkich linii komórkowych, aby oszacować gęstość wysiewu.</li>
	<li>Inkubować komórki przez 24 godziny w temperaturze 37 °C, pozwalając im na regenerację (utworzenie ścisłych zrostów z płytką) przed wykonaniem podstawowych odczytów gęstości komórek MTT.</li>
	<li>Wykonać podstawowe odczyty MTT gęstości komórek, usuwając pożywkę wysiewającą z pierwszej kolumny (bez obwodu) i dodając 100 μl MTT (5 mg/ml w pożywce) do studzienek na 1 godzinę.</li>
	<li>Po godzinie usuń MTT i dodaj 100 μl dimetylosulfotlenku (DMSO), aby rozpuścić formazan MTT wytwarzany przez żywe komórki (20 min).</li>
	<li>Odczytaj gęstość optyczną (OD) pierwszej kolumny przy długości fali absorpcji 570 nm, aby uzyskać odczyt linii podstawowej.
	<ol>
		<li>Użyj odczytów bazowych, aby upewnić się, że wszystkie płytki zostały prawidłowo wysiane i że komórki rosną konsekwentnie między płytkami. Usunąć DMSO z badanej kolumny przed inkubacją przez następne 24 godziny. 
		UWAGA: Jeśli DMSO zostanie pozostawiony na noc w płycie, będzie on pobierał wilgoć z sąsiedniej kolumny, powodując zmniejszenie objętości nośnika.</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Podgrzać roztwory badane (tj. roztwory pożywek PBW EMEM-1x, RO, PBW niepoddane działaniu substancji i roztwory PBW poddane działaniu CuO-NP) do temperatury 37 °C w łaźni wodnej.</li>
	<li>Usunąć podłoże wysiewające z pozostałej części płytki (nie uwzględniając obwodu ani pierwszej kolumny, która została użyta do odczytu linii podstawowej) i zastąpić 100 μl EMEM-1x, RO+pożywki, niepoddanych działaniu PBW+pożywki o stężeniach lub stężeń pożywki PBW+ poddanych działaniu CuO-NP (jeden roztwór na płytkę). Inkubować komórki w ich stężeniach testowych lub roztworach kontrolnych przez łącznie siedem dni (dni 2-8). 
	UWAGA: W sumie 10 płytek: 1 EMEM-1x, 1 pożywka RO+, 1 z każdym stężeniem pożywki PBW + niepoddanej działaniu substancji (56%, 44%, 29% i 16,5%) oraz jedna płytka z każdym stężeniem pożywki PBW + potraktowanej CuO-NP (53%, 45%, 30% i 17%) na eksperyment na linię komórkową.</li>
	<li>Każdego dnia po odczycie linii bazowej MTT usunąć roztwory kontrolne i testowe (wymienione w uwadze do ppkt 6.11) z następnej kolumny odpowiedniej płytki (np. pożywki testowe dnia 2 i kontrolne usuwa się z rzędu 3, studzienki B-G; Dzień 3: rząd 4, dołki B-G itp.) i powtórzyć protokół MTT zgodnie z opisem w krokach 6.7-6.9 powyżej.</li>
	<li>Powtarzaj protokół codziennie przez siedem dni. Uśrednij wyniki OD dla każdego rzędu (6 dołków) i podaj je w czasie, aby wygenerować siedmiodniową krzywą wzrostu.</li>
	<li>Aby ocenić wpływ chelatacji miedzi na żywotność komórek w pożywkach PBW + traktowanych CuO-NP, postępuj zgodnie z tą samą procedurą, co powyżej, z wyjątkiem dodania 100 μM D-penicylaminy w celu kontroli i przetestowania roztworów przed dodaniem roztworów do odpowiednich płytek. Wykonuj analizę danych za pomocą oprogramowania do tworzenia wykresów naukowych.</li>
</ol>
7. Modelowanie geochemiczne
<ol>
	<li>Pobierz darmowe oprogramowanie Visual MINTEQ w wersji 3.0/3.1 z następującej strony internetowej <a href="http://www2.lwr.kth.se/English/Oursoftware/vminteq/">http://www2.lwr.kth.se/English/Oursoftware/vminteq/</a>. 
	UWAGA: Visual MINTEQ to darmowy model równowagi chemicznej do obliczania specjacji metali, równowagi rozpuszczalności, sorpcji itp. dla wód naturalnych. Ponadto służy do przewidywania specjacji jonów, aktywności jonów, kompleksów jonowych i wskaźników nasycenia, które są porównywane ze stężeniem pierwiastków przed i po obróbce (wyniki spektroskopii mas) w celu zbadania możliwych mechanizmów usuwania pierwiastków 28.</li>
	<li>Otwórz program i wprowadź do programu dane spektroskopii mas z kroku 4, w tym pH, zasadowość i stężenia różnych pierwiastków. 
	UWAGA: Biorąc pod uwagę, że wody gruntowe są utleniane podczas procesu ekstrakcji uranu in situ, jako wsad należy używać utlenionych form arsenu, wanadu i uranu.</li>
</ol>
8. Stężenie hamujące 50 (IC50)
<ol>
	<li>Obliczyć IC50 dla stężeń pożywek PBW+ niepoddanych działaniu substancji i CuO-NP, najpierw uśredniając żywotność (średnie OD) w dniu 5 trzech oddzielnych serii.</li>
	<li>Odejmij średnie wartości żywotności w piątym dniu stężeń PBW+ pożywki niepoddanych działaniu substancji i podanych działaniu CuO-NP od średnich stężeń EMEM-1x w piątym dniu, aby obliczyć różnice w żywotności. Następnie podziel różnice w żywotności przez średnią żywotność w dniu 5 w EMEM i pomnóż przez 100, aby uzyskać procentowe zahamowanie.</li>
	<li>Odejmij procentową inhibicję od 100 (żywotność EMEM-1x), aby uzyskać procent żywotności dla każdego stężenia PBW+ pożywki niepoddanej działaniu substancji i traktowanej CuO-NP.</li>
	<li>Wprowadź dane do oprogramowania do tworzenia wykresów naukowych, ustawiając EMEM-1x na stężenie jeden i procentową żywotność 100; przekształć wszystkie stężenia w skalę logarytmiczną (X = Log (X)) i wykonaj regresję nieliniową z analizą dopasowania najmniejszych kwadratów.</li>
</ol>
9. Analiza danych
<ol>
	<li>Porównaj stężenia pierwiastków w PBW niepoddanym działaniu substancji i PBW poddanym działaniu CuO-NP za pomocą dwustronnego, sparowanego testu T Studenta.</li>
	<li>Oblicz obszary pod krzywą (AUC), korzystając z danych krzywej wzrostu zebranych w ciągu siedmiu dni i przeanalizuj wariancję za pomocą analizy wariancji z powtarzanymi pomiarami (ANOVA), a następnie porównania post hoc Tukeya między wszystkimi grupami (n = 3).</li>
	<li>Oblicz IC50, używając danych z piątego dnia krzywej wzrostu zarówno dla roztworów PBW+ pożywki niepoddanych działaniu substancji niepoddanej działaniu substancji chemicznej, jak i roztworów PBW+ poddanych działaniu CuO-NP (opisanych powyżej). Wartości P wynoszące <0,05 są uważane za znaczące. 
	UWAGA: Do celów analizy statystycznej wartości spektroskopii mas wynoszące połowę granicy wykrywalności przypisano stężeniom jonów poniżej tej granicy 29.</li>
</ol>

<ol><li>What is the status of the U.S. nuclear industry? Washington (DC): U.S. Energy Information Administration (US). , Available from: 
 <a target="_blank" href="http://www.eia.gov/energy_in_brief/article/nuclear_industry.cfm">http://www.eia.gov/energy_in_brief/article/nuclear_industry.cfm</a> (2014).</li>
<li>International Energy Outlook. Washington (DC): U.S. Energy Information Administration (US). , Available from: 
 <a target="_blank" href="http://www.eia.gov/forecasts/archive/ieo11/pdf/0484%282011%29.pdf">http://www.eia.gov/forecasts/archive/ieo11/pdf/0484%282011%29.pdf</a> (2011).</li>
<li>Uranium Marketing Annual Report. Washington (DC): U.S. Energy Information Administration (US). , Available from: 
 <a target="_blank" href="http://www.eia.gov/uranium/marketing/">http://www.eia.gov/uranium/marketing/</a> (2014).</li>
<li>Domestic Uranium Production Report. Washington (DC): U.S. Energy Information Administration (US). , Available from: 
 <a target="_blank" href="http://www.eia.gov/uranium/production/annual/">http://www.eia.gov/uranium/production/annual/</a> (2014).</li>
<li>Uranium Recovery. Washington (DC): U.S. United States Nuclear Regulatory Commission (US). , Available from: 
 <a target="_blank" href="http://www.nrc.gov/materials/uranium-recovery/license-apps/ur-projects-list-public.pdf">http://www.nrc.gov/materials/uranium-recovery/license-apps/ur-projects-list-public.pdf</a> (2014).</li>
<li>U.S. Uranium Reserves Estimates. Washington (DC): U.S. Energy Information Administration (US). , Available from: 
 <a target="_blank" href="http://www.eia.doe.gov/cneaf/nuclear/page/reserves/ures.html">http://www.eia.doe.gov/cneaf/nuclear/page/reserves/ures.html</a> (2010).</li>
<li>The Future of Uranium Production in Wyoming: A Public Forum on In-Situ Recovery. Washington (DC): Meridian Institute. , Available from: 
 <a target="_blank" href="http://www.uwyo.edu/ser/_files/docs/conferences/2010/uraniumforum/ser_uranium_forum_final_report.pdf">http://www.uwyo.edu/ser/_files/docs/conferences/2010/uraniumforum/ser_uranium_forum_final_report.pdf</a> (2010).</li>
<li>Generic Environmental Impact Statement for In-Situ Leach Uranium Milling Facilities Washington (DC): U.S. Nuclear Regulatory commission (US). , Available from: 
 <a target="_blank" href="http://www.nrc.gov/reading-rm/doc-collections/nuregs/staff/sr1910/v1/">http://www.nrc.gov/reading-rm/doc-collections/nuregs/staff/sr1910/v1/</a> (2012).</li>
<li>Wyoming surface water quality standards. Cheyenne (WY): State of Wyoming Department of Environmental Quality (US). , Available from: 
 <a target="_blank" href="http://soswy.state.wy.us/Rules/RULES/6547.pdf">http://soswy.state.wy.us/Rules/RULES/6547.pdf</a> (2011).</li>
<li>Qu, X., Alvarez, P., Li, Q. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Applications+of+nanotechnology+in+water+and+wastewater+treatment%5BTitle%5D)+AND+%22Water+Research%22%5BJournal%5D)">Applications of nanotechnology in water and wastewater treatment.</a> Water Research. 47 (12), 3931-3946 (2013).</li>
<li>Martinson, C., Reddy, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Adsorption+of+arsenic%28III%29+and+arsenic%28V%29+by+cupric+oxide+nanoparticles%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Colloid+and+Interface+Science%22%5BJournal%5D)">Adsorption of arsenic(III) and arsenic(V) by cupric oxide nanoparticles.</a> Journal of Colloid and Interface Science. 336 (2), 401-411 (2009).</li>
<li>Reddy, K., McDonald, K., King, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+novel+arsenic+removal+process+for+water+using+cupric+oxide+nanoparticles%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Colloid+and+Interface+Science%22%5BJournal%5D)">A novel arsenic removal process for water using cupric oxide nanoparticles.</a> Journal of Colloid and Interface Science. 397, 96-102 (2013).</li>
<li>Reddy, K., Roth, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Arsenic+Removal+from+Natural+Groundwater+Using+Cupric+Oxide%5BTitle%5D)+AND+%22Ground+Water%22%5BJournal%5D)">Arsenic Removal from Natural Groundwater Using Cupric Oxide.</a> Ground Water. 51 (1), 83-91 (2012).</li>
<li>Zhang, G., Ren, Z., Zhang, X., Chen, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Nanostructured+iron%28III%29-copper%28II%29+binary+oxide%3A+a+novel+adsorbent+for+enhanced+arsenic+removal+from+aqueous+solutions%5BTitle%5D)+AND+%22Water+Research%22%5BJournal%5D)">Nanostructured iron(III)-copper(II) binary oxide: a novel adsorbent for enhanced arsenic removal from aqueous solutions.</a> Water Research. 47 (12), 4022-4031 (2013).</li>
<li>Ali, I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((New+generation+adsorbents+for+water+treatment%5BTitle%5D)+AND+%22Chemical+Reviews%22%5BJournal%5D)">New generation adsorbents for water treatment.</a> Chemical Reviews. 112 (10), 5073-5091 (2012).</li>
<li>Zhang, Q. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((CuO+nanostructures%3A+Synthesis%2C+characterization%2C+growth+mechanisms%2C+fundamental+properties%2C+and+applications%5BTitle%5D)+AND+%22Progress+in+Materials+Science%22%5BJournal%5D)">CuO nanostructures: Synthesis, characterization, growth mechanisms, fundamental properties, and applications.</a> Progress in Materials Science. 60, 208-337 (2014).</li>
<li>Schmidt, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((TOX+21%3A+new+dimensions+of+toxicity+testing%5BTitle%5D)+AND+%22Environmental+health+perspectives%22%5BJournal%5D)">TOX 21: new dimensions of toxicity testing.</a> Environmental health perspectives. 117 (8), 348-353 (2009).</li>
<li>Firestone, M., Kavlock, R., Zenick, H., Kramer, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+U.S.+Environmental+Protection+Agency+Strategic+Plan+for+Evaluating+the+Toxicity+of+Chemicals%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Toxicology+and+Environmental+Health%2C+Part+B%22%5BJournal%5D)">The U.S. Environmental Protection Agency Strategic Plan for Evaluating the Toxicity of Chemicals.</a> Journal of Toxicology and Environmental Health, Part B. 13 (2-4), 139-162 (2010).</li>
<li>Guidance Manual for the Assessment of Joint Toxic Action of Chemical Mixtures [Internet]. Atlanta (GA); Agency for Toxic Substance and Disease Registry (US). , Available from: 
 <a target="_blank" href="http://www.atsdr.cdc.gov/interactionprofiles/IP-ga/ipga.pdf">http://www.atsdr.cdc.gov/interactionprofiles/IP-ga/ipga.pdf</a> (2014).</li>
<li>Bae, D., Gennings, C., Carter, W., Yang, R., Campain, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Toxicological+interactions+among+arsenic%2C+cadmium%2C+chromium%2C+and+lead+in+human+keratinocytes%5BTitle%5D)+AND+%22Toxicological+Sciences%3A+An+Official+Journal+of+the+Society+of+Toxicology%22%5BJournal%5D)">Toxicological interactions among arsenic, cadmium, chromium, and lead in human keratinocytes.</a> Toxicological Sciences: An Official Journal of the Society of Toxicology. 63 (1), 132-142 (2001).</li>
<li>Whittaker, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Exposure+to+Pb%2C+Cd%2C+and+As+mixtures+potentiates+the+production+of+oxidative+stress+precursors%3A+30-day%2C+90-day%2C+and+180-day+drinking+water+studies+in+rats%5BTitle%5D)+AND+%22Toxicology+and+Applied+Pharmacology%22%5BJournal%5D)">Exposure to Pb, Cd, and As mixtures potentiates the production of oxidative stress precursors: 30-day, 90-day, and 180-day drinking water studies in rats.</a> Toxicology and Applied Pharmacology. 254 (2), 154-166 (2011).</li>
<li>Schilz, J. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=%22Investigating+the+ability+of+cupric+oxide+nanoparticles+to+adsorb+metal+contaminants+from+uranium+in-situ+recovery+%28ISR%29+production+bleed+water+and+assessing+the+associated+changes+in+cytotoxicity%22">Investigating the ability of cupric oxide nanoparticles to adsorb metal contaminants from uranium in-situ recovery (ISR) production bleed water and assessing the associated changes in cytotoxicity</a>. , University of Wyoming. Laramie, WY. Available from: ProQuest UMI, Ann Arbor, MI (2014).</li>
<li>Manual of Standard Operating Procedures for Sample Collection and Analysis. Cheyenne (WY): Wyoming Department of Environmental Quality (US). , Available from: 
 <a target="_blank" href="http://deq.state.wy.us/wqd/watershed/downloads/qa/4-1089.pdf">http://deq.state.wy.us/wqd/watershed/downloads/qa/4-1089.pdf</a> (2011).</li>
<li>Florea, A., Splettstoesser, F., Büsselberg, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Arsenic+trioxide+%28As2O3%29+induced+calcium+signals+and+cytotoxicity+in+two+human+cell+lines+SY-5Y+neuroblastoma+and+293+embryonic+kidney+%28HEK%29%5BTitle%5D)+AND+%22Toxicology+and+Applied+Pharmacology%22%5BJournal%5D)">Arsenic trioxide (As2O3) induced calcium signals and cytotoxicity in two human cell lines SY-5Y neuroblastoma and 293 embryonic kidney (HEK).</a> Toxicology and Applied Pharmacology. 220 (3), 292-301 (2007).</li>
<li>Mao, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Cadmium+induces+apoptosis+in+human+embryonic+kidney+%28HEK%29+293+cells+by+caspase-dependent+and+-independent+pathways+acting+on+mitochondria%5BTitle%5D)+AND+%22Toxicology+in+Vitro%22%5BJournal%5D)">Cadmium induces apoptosis in human embryonic kidney (HEK) 293 cells by caspase-dependent and -independent pathways acting on mitochondria.</a> Toxicology in Vitro. 21 (3), 343-354 (2007).</li>
<li>Tchounwou, P., Yedjou, C., Patlolla, A., Sutton, D. Heavy Metal Toxicity and the Environment. Molecular, Clinical and Environmental Toxicology. 101, 133-164 (2012).</li>
<li>Meerloo, J., Kaspers, G., Cloos, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Cell+Sensitivity+Assays%3A+The+MTT+Assay%5BTitle%5D)+AND+%22Cancer+Cell+Culture%22%5BJournal%5D)">Cell Sensitivity Assays: The MTT Assay.</a> Cancer Cell Culture. 731, 237-245 (2011).</li>
<li>Gustafsson, J. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aGustafsson%2C+J+%22Visual+MINTEQ%22">Visual MINTEQ</a>. , Royal Institute of Technology. Stockholm, Sweden. (2010).</li>
<li>Hallab, N., Caicedo, M., McAllister, K., Skipor, A., Amstutz, H., Jacobs, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Asymptomatic+prospective+and+retrospective+cohorts+with+metal-on-metal+hip+arthroplasty+indicate+acquired+lymphocyte+reactivity+varies+with+metal+ion+levels+on+a+group+basis%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Orthopaedic+Research%22%5BJournal%5D)">Asymptomatic prospective and retrospective cohorts with metal-on-metal hip arthroplasty indicate acquired lymphocyte reactivity varies with metal ion levels on a group basis.</a> Journal of Orthopaedic Research. 31 (2), 173-182 (2013).</li>
<li>Goswami, A., Raul, P., Purkait, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Arsenic+adsorption+using+copper+%28II%29+oxide+nanoparticles%5BTitle%5D)+AND+%22Chemical+Engineering+Research+and+Design%22%5BJournal%5D)">Arsenic adsorption using copper (II) oxide nanoparticles.</a> Chemical Engineering Research and Design. 90 (9), 1387-1396 (2011).</li>
<li>Pillewan, P., Mukherjee, S., Roychowdhury, T., Das, S., Bansiwal, A., Rayalu, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Removal+of+As%28III%29+and+As%28V%29+from+water+by+copper+oxide+incorporated+mesoporous+alumina%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Hazardous+Materials%22%5BJournal%5D)">Removal of As(III) and As(V) from water by copper oxide incorporated mesoporous alumina.</a> Journal of Hazardous Materials. 186 (1), 367-375 (2011).</li>
<li>Kroll, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Cytotoxicity+screening+of+23+engineered+nanomaterials+using+a+test+matrix+of+ten+cell+lines+and+three+different+assays%5BTitle%5D)+AND+%22Particle+and+fibre+toxicology%22%5BJournal%5D)">Cytotoxicity screening of 23 engineered nanomaterials using a test matrix of ten cell lines and three different assays.</a> Particle and fibre toxicology. 8 (9), 1-19 (2011).</li>
<li>Fahmy, B., Cormier, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Copper+oxide+nanoparticles+induce+oxidative+stress+and+cytotoxicity+in+airway+epithelial+cells%5BTitle%5D)+AND+%22Toxicology+in+vitro%3A+an+international+journal+published+in+association+with+BIBRA%22%5BJournal%5D)">Copper oxide nanoparticles induce oxidative stress and cytotoxicity in airway epithelial cells.</a> Toxicology in vitro: an international journal published in association with BIBRA. 23 (7), 1365-1371 (2009).</li>
<li>Radike, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Distribution+and+accumulation+of+a+mixture+of+arsenic%2C+cadmium%2C+chromium%2C+nickel+and+vanadium+in+mouse+small+intestin%2C+kidney%2C+pancreas%2C+and+femur+following+oral+administration+in+water+or+feed%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Toxicology+and+Environmental+Health%2C+Part+A%22%5BJournal%5D)">Distribution and accumulation of a mixture of arsenic, cadmium, chromium, nickel and vanadium in mouse small intestin, kidney, pancreas, and femur following oral administration in water or feed.</a> Journal of Toxicology and Environmental Health, Part A. 65 (23), 2029-2052 (2002).</li>
<li>Barbier, O., Jacquillet, G., Tauc, M., Cougnon, M., Poujeol, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Effect+of+heavy+metals+on%2C+and+handling+by%2C+the+kidney%5BTitle%5D)+AND+%22Nephron.+Physiology%22%5BJournal%5D)">Effect of heavy metals on, and handling by, the kidney.</a> Nephron. Physiology. 99 (4), 105-110 (2005).</li>
<li>Zheng, X., Watts, G., Vaught, S., Gandolfi, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Low-level+arsenite+induced+gene+expression+in+HEK293+cells%5BTitle%5D)+AND+%22Toxicology%22%5BJournal%5D)">Low-level arsenite induced gene expression in HEK293 cells.</a> Toxicology. 187 (1), 39-48 (2003).</li>
<li>Li, Z., Piao, F., Liu, S., Wang, Y., Qu, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Subchronic+exposure+to+arsenic+trioxide-induced+oxidative+DNA+damage+in+kidney+tissue+of+mice%5BTitle%5D)+AND+%22Experimental+and+Toxicologic+Pathology%22%5BJournal%5D)">Subchronic exposure to arsenic trioxide-induced oxidative DNA damage in kidney tissue of mice.</a> Experimental and Toxicologic Pathology. 62 (5), 543-547 (2010).</li>
<li>Farombi, E., Akintunde, J., Nzute, N., Adedara, I., Arojojoye, O. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Municipal+landfill+leachate+induces+hepatotoxicity+and+oxidative+stress+in+rats%5BTitle%5D)+AND+%22Toxicology+and+Industrial+Health%22%5BJournal%5D)">Municipal landfill leachate induces hepatotoxicity and oxidative stress in rats.</a> Toxicology and Industrial Health. 28 (6), 532-541 (2011).</li>
<li>Das, N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Arsenic+exposure+through+drinking+water+increases+the+risk+of+liver+and+cardiovascular+diseases+in+the+population+of+West+Bengal%5BTitle%5D)+AND+%22India.+BMC+public+health%22%5BJournal%5D)">Arsenic exposure through drinking water increases the risk of liver and cardiovascular diseases in the population of West Bengal.</a> India. BMC public health. 12 (1), 639-648 (2012).</li>
<li>Valko, M., Morris, H., Cronin, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Metals%2C+toxicity+and+oxidative+stress%5BTitle%5D)+AND+%22Current+Medicinal+Chemistry%22%5BJournal%5D)">Metals, toxicity and oxidative stress.</a> Current Medicinal Chemistry. 12 (10), 1161-1208 (2005).</li>
<li>Horie, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Protein+Adsorption+of+Ultrafine+Metal+Oxide+and+Its+Influence+on+Cytotoxicity+toward+Cultured+Cells%5BTitle%5D)+AND+%22Chemical+Research+in+Toxicology%22%5BJournal%5D)">Protein Adsorption of Ultrafine Metal Oxide and Its Influence on Cytotoxicity toward Cultured Cells.</a> Chemical Research in Toxicology. 22 (3), 543-553 (2009).</li>
</ol>

Autorzy nie mają nic do ujawnienia.

Poprzednie badania wykazały, że CuO-NP usuwają arsen z wód gruntowych 11,13,30,31. Badanie to potwierdza te wcześniejsze ustalenia, a także informuje, że CuO-NP usuwają dodatkowe zanieczyszczenia z PBW. Badanie to potwierdza również wcześniejsze doniesienia, że CuO-NP są skuteczne w usuwaniu arsenu, pomimo obecności innych zanieczyszczeń i potencjalnych konkurencyjnych jonów 11. Modelowanie specjacji przewidywało, że 97% gatunków wanadu w PBW jest naładowanych ujemnie, co pozwala na adsorpcję do CuO...

Około 20% dostaw energii elektrycznej w USA pochodzi z energii jądrowej i, częściowo na podstawie krajowych zachęt do zwiększenia niezależności energetycznej, oczekuje się, że moc jądrowa USA wzrośnie 1. Oczekuje się, że światowy wzrost energetyki jądrowej również będzie kontynuowany, przy czym znaczna część wzrostu będzie miała miejsce poza Stanami Zjednoczonymi 2. W 2013 r. 83% amerykańskiego uranu było importowane, ale w USA istnieje 952 544 ton metrycznych rezerw (3,4). W 2013 r. pojawiło się 7 nowych wniosków o instalację i 14 wniosków o ponowne uruchomienie/rozbudowę między Wyoming, Nowym Meksykiem i Nebraską 5. W Stanach Zjednoczonych uran jest wydobywany głównie w procesach odzyskiwania in situ (ISR) 6. ISR powoduje mniejsze naruszenie gleby i pozwala uniknąć tworzenia hałd osadowych, które mogą uwalniać zanieczyszczenia środowiskowe 7. ISR wykorzystuje roztwory utleniające na bazie wody do wypłukiwania uranu z podziemnego złoża rudy, po czym uran jest ekstrahowany z odcieku w procesie wymiany jonowej 8. Aby utrzymać ujemny bilans wodny w złożu rudy, część odcieku, zwana wodą upustową z produkcji (PBW), jest odprowadzana. Część PBW jest odkażana za pomocą odwróconej osmozy (RO) i ponownie wprowadzana do procesu wydobywczego, ale PBW może również mieć korzystne zastosowania przemysłowe lub rolnicze, jeśli toksyczne zanieczyszczenia zostaną zredukowane do dopuszczalnych poziomów określonych przez stanowe agencje regulacyjne dla wód powierzchniowych i gruntowych 9. Obecnie większość zakładów produkujących uran ISR wykorzystuje RO do usuwania zanieczyszczeń z PBW. Jednak przetwarzanie RO jest energochłonne i wytwarza toksyczną solankę odpadową, która wymaga regulowanej utylizacji.
Istnieje wiele metod dekontaminacji wody, w tym adsorbenty, membrany i wymiana jonowa. Spośród nich adsorpcja jest najczęściej stosowana, a ostatnie osiągnięcia w syntezie nanocząstek zwiększyły możliwości procesów odkażania wody na bazie adsorbentów 10. Nanocząstki tlenku miedzi (CuO-NPs) wcześniej nie były szeroko badane na uranu ISR PBW, ale w ostatnich badaniach usuwania zanieczyszczeń z wód gruntowych stwierdzono, że CuO-NP mają unikalne właściwości, w tym nie wymagają etapów uzdatniania przed lub po wodzie (np. dostosowanie pH lub potencjału redoks) i dobrze sprawdzają się w różnych składach wody (np. w różnych pH, stężeniach soli, lub jony konkurujące) 11. Ponadto CuO-NP są łatwo regenerowane poprzez ługowanie wodorotlenkiem sodu (NaOH), po czym zregenerowane CuO-NP mogą być ponownie wykorzystane. Szczegóły dotyczące możliwości filtrowania cuO-NP metali śladowych z wód naturalnych zostały wcześniej opublikowane 11–14.
Chociaż przydatne do uzdatniania wody, nanocząsteczki tlenku metalu mogą być toksyczne dla organizmów żywych, ale zakres toksyczności zależy częściowo od charakterystyki i składników nanocząsteczek 10,15,16. Dlatego ważne jest, aby przed zastosowaniem w terenie badać jednoczesne usuwanie zanieczyszczeń i toksyczność nanocząstek. W obecnym badaniu określono zdolność CuO-NP do usuwania priorytetowych zanieczyszczeń PBW (w tym arsenu, selenu, wanadu i uranu) oraz oceniono wpływ leczenia CuO-NP na cytotoksyczność PBW.
PBW został pobrany z aktywnego zakładu uranowego ISR i wykorzystany do określenia skuteczności leczenia CuO-NP w priorytetowym usuwaniu zanieczyszczeń. Oceniano również cytotoksyczność PBW przed i po leczeniu CuO-NP. PBW jest złożoną mieszaniną geologiczną (przemysłowo-środowiskową) i zarówno National Institute of Environmental Health and Science (NIEHS), jak i Agencja ds. Substancji Toksycznych i Rejestru Chorób (ASTDR) kładą nacisk na badanie toksyczności mieszanin istotnych dla środowiska, w tym mieszanin występujących w naturze lub środowisku przemysłowym, a także promują badania in vitro w celu nadania priorytetu substancjom chemicznym do dalszych badań in vivo 17–19. Badania nad przewlekłym narażeniem na mieszaniny o niskiej dawce są trudne, ponieważ przewlekłe narażenie na mieszaninę o niskiej dawce nie daje oczywistych skutków, przynajmniej nie w krótkim czasie, w którym przeprowadza się większość badań laboratoryjnych. Podobnie, większość badań in vitro mieszanin chemicznych wystawia komórki na działanie określonej laboratoryjnie mieszaniny 2 lub więcej metali 20,21. Badania te dostarczają informacji wyjściowych, ale uproszczone mieszaniny nie odtwarzają złożonych oddziaływań antagonistycznych i synergicznych, które mogą wystąpić w natywnej próbce środowiskowej, w której obecny jest pełen zakres składników mieszaniny.
Celem tego badania było zbadanie alternatywnych procesów usuwania zanieczyszczeń dla PBW oraz ocena wpływu leczenia (CuO-NP) na cytotoksyczność PBW przy użyciu hodowanych komórek ludzkich. Wyniki mogą przynieść korzyści przemysłowi uranowemu poprzez opracowanie bardziej wydajnych lub przyjaznych dla środowiska metod usuwania zanieczyszczeń. Badanie to dostarcza pierwszych dowodów na to, że redukcja priorytetowych zanieczyszczeń w PBW przez CuO-NPs zmniejsza cytotoksyczność w komórkach ssaków 22.

<table><tbody><tr><td>CuCl2</td><td>Sigma</td><td>203149</td><td></td></tr><tr><td>Kulki ze szkła borokrzemianowego</td><td>VWR</td><td>26396-639</td><td>6 mm</td></tr><tr><td>Kwas azotowy</td><td>Fisher</td><td>A509-P500</td><td>Gatunek metalu śladowego</td></tr><tr><td>0,45 i #956; m filtr strzykawkowy</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>Surowica bydlęca</td> płodu <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>Penicylina/Streptomycyna</td><td>ATCC</td><td>30-2300</td><td></td></tr><tr><td>0,22 &#956; m Filtr próżniowy</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>Trypsyna</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-penicylamina</td><td>Fisher</td><td>ICN15180680</td><td></td></tr><tr><td>96-dołkowe płytki</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 wersja 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>Szczegóły dotyczące instrumentów, modeli i limitów wykrywalności zostały opublikowane w Reddy et al., 2013.</td></tr><tr><td>IC DIONEX DX 500</td><td>Dionex</td><td></td><td>Szczegółowe informacje na temat instrumentów, modeli i granic wykrywalności zostały opublikowane w Reddy et al., 2013.</td></tr><tr><td>Inkubator</td><td>VWR VWR</td><td></td><td></td></tr></tbody></table>

usuwanie pierwiastków śladowych przez nanocząstki tlenku miedzi z wody upustowej z odzysku uranu in situ i jej wpływ na żywotność komórek

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

Odzysk in situ (ISR) jest dominującą metodą ekstrakcji uranu w Stanach Zjednoczonych. Podczas ISR uran jest wypłukiwany ze złoża rudy i ekstrahowany w procesie wymiany jonowej. Powstała woda upustowa (PBW) zawiera zanieczyszczenia, takie jak arsen i inne metale ciężkie. Próbki PBW z aktywnej instalacji uranowej ISR poddano działaniu nanocząstek tlenku miedzi (CuO-NP). Leczenie CuO-NP PBW zmniejszyło priorytetowe zanieczyszczenia, w tym arsen, selen, uran i wanad. PBW nietraktowany i traktowany CuO-NP zastosowano jako płynny składnik pożywki do wzrostu komórek, a zmiany żywotności określono za pomocą testu MTT (bromek 3-(4,5-dimetylotiazol-2-ylo)-2,5-difenylotetrazoliowy) w ludzkich embrionalnych komórkach nerki (HEK 293) i ludzkiego raka wątrobowokomórkowego (Hep G2). Leczenie CuO-NP wiązało się z poprawą żywotności komórek HEK i HEP. Ograniczenia tej metody obejmują rozcieńczanie PBW przez składniki pożywek wzrostowych oraz podczas regulacji osmolalności, a także niezbędną regulację pH. Metoda ta jest ograniczona w szerszym kontekście ze względu na efekty rozcieńczenia i zmiany pH PBW, które jest tradycyjnie lekko kwaśne; metoda ta może mieć szersze zastosowanie w ocenie uzdatniania CuO-NP w bardziej neutralnych wodach.

Stężenia składników PBW oraz pH w nieoczyszczonej i oczyszczonej za pomocą CuO-NP wodzie PBW przedstawiono w Tabeli 1. Martinson i Reddy (2009) wykazali, że punkt zerowego ładunku CuO-NP szacuje się na 9,4 ± 0,4. Biorąc pod uwagę, że pH PBW wynosiło 7,2-7,4, w tych warunkach woda oddaje protony do CuO-NP, co powoduje naładowanie powierzchni nanocząsteczek ładunkiem dodatnim, umożliwiając adsorpcję gatunków naładowanych ujemnie. Obróbka CuO-NP usunęła z PBW zanieczyszczenia priorytetowe, w tym arsen, sele...

Produkcja wody odpływowej (PBW) została potraktowana nanocząstkami tlenku miedzi (CuO-NPs) i oceniono toksyczność komórkową w hodowanych komórkach ludzkich. Celem tego protokołu było zintegrowanie rodzimej próbki środowiskowej z formatem hodowli komórkowej oceniającym zmiany toksyczności spowodowane traktowaniem CuO-NP.

Usuwanie pierwiastków śladowych przez nanocząstki tlenku miedzi z wody upustowej z odzysku uranu in situ i jej wpływ na żywotność komórek

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 ...

Ogólnym celem niniejszej procedury jest zbadanie zastosowania nanocząstek tlenku miedzi(II) jako procesu usuwania zanieczyszczeń z wody produkcyjnej i odciekowej oraz ocena ich cytotoksyczności z wykorzystaniem hodowlanych komórek ludzkich. W tym celu w pierwszej kolejności poddano wodę produkcyjną i odciekową działaniu nanocząstek tlenku miedzi(II). Następnie oceniono zmiany stężeń poszczególnych pierwiastków przed i po przeprowadzeniu zabiegu.Następnie skoncentrowana pożywka do hodowli komórkowej jest rozcieńczana albo nieprzetworzoną wodą odpadową z produkcji, albo tlenkiem miedzi. Nanocząsteczkami przetworzona woda odpadowa z produkcji, wraz ze standardowymi dodatkami do hodowli komórkowej, służy do przygotowania pożywek testowych: pożywki z nieprzetworzoną wodą odpadową z produkcji oraz pożywki z wodą odpadową z produkcji przetworzoną nanocząsteczkami tlenku miedzi. Następnie pożywki te są aplikowane do ludzkich komórek nerek i wątroby, a ich żywotność jest mierzona przez siedem dni.Ostatecznie M-T-T-S-A wykazuje usuwanie arsenu, selenu, wanadu i uranu z wód odciekowych za pomocą nanocząstek tlenku miedzi(II), co wiąże się ze zwiększoną żywotnością ludzkich komórek nerek i wątroby. Jest to pierwsze badanie analizujące usuwanie konkretnych zanieczyszczeń przy użyciu nanocząstek tlenku miedzi przy jednoczesnej ocenie zmian w cytotoksyczności związanych z tym procesem w formacie hodowli komórkowej.Główną zaletą tej techniki w stosunku do istniejących metod jest to, że próbka środowiskowa w stanie naturalnym jest badana wraz z nanocząsteczkami w niedrogim formacie hydrożelowym. Nanocząsteczki tlenku miedzy(II) przetestowane w tej badaniu mogą zostać zastosowane w innych systemach wód gruntowych, takich jak domowe ujęcia wód gruntowych w małych społecznościach. Regeneracja nanocząsteczek tlenku miedzi(II) generuje mniej odpadów i minimalizuje problemy związane z ich utylizacją.Aby rozpocząć tę procedurę, należy przygotować nanocząstki tlenku miedzi(II) i zebrać wodę popłuczną z produkcji (PBW), zgodnie z opisem w protokole tekstowym. W celu potraktowania PBW nanocząstkami tlenku miedzi(II), do 50 ml probówki stożkowej należy wprowadzić 50 mg przygotowanych nanocząstek, a następnie dodać 50 ml PBW. Po zamknięciu probówki należy inkubować zawartość przez 30 minut na stołowym inkubatorze orbitalnym przy prędkości 250 RPM. Następnie próbki należy odwirować z prędkością 250 ×g przez 30 minut, dostosowując prędkość i czas wirowania w zależności od rodzaju nanocząstek, aby zapewnić ich całkowite osadzenie w probówce. Po odwirowaniu nadsącz należy przefiltrować za pomocą filtra strzykawkowego o rozmiarze porów 0,45 µm. Przefiltrowane próbki są następnie przekazywane do analizy pierwiastkowej. Aby przygotować pożywkę do hodowli komórkowej, należy najpierw wykorzystać wodę RO z laboratorium.Obejmują one 100%, 75%, 50% i 25% nieprzetworzonego PBW lub PBW traktowanego nanocząsteczkami tlenku CIC. Następnie do 25 mililitrów stężonego 10 X-E-M-E-M dodano 190 mililitrów roztworu, a także każdą z koncentracji PBW traktowanego i nieprzetworzonego. pH każdego roztworu skorygowano do 7,4 za pomocą wodorotlenku sodu lub kwasu solnego.Następnie do każdej koncentracji nieobrobionego i obrobionego PBW z pożywką, a także do kontrolnej pożywki z wodą RO, należy dodać standardowe składniki wymienione w protokole tekstowym. Po przygotowaniu każdej koncentracji nieobrobionego PBW z pożywką oraz kontrolnej wody RO z pożywką, przeprowadza się regulację osmolalności. Kroplę każdego roztworu nanosi się na wolny od substancji rozpuszczonych papierowy dysk, a następnie dysk umieszcza się w osmometrze ciśnienia pary.Następnie osmolalność zostaje dostosowana do poziomu od 290 do 310 mOsm/kg poprzez dodanie wody z systemu RO. Na koniec każdy roztwór należy przefiltrować za pomocą jednostki filtrującej próżniowej o rozmiarze porów 0,22 µm i przechowywać w temperaturze 4°C. Hodowlę ludzkich komórek nerki embrionalnej oraz ludzkich komórek raka hepatocellularnego należy przygotować dwa do trzech dni przed ich wysianiem.Do płytek 96-dołkowych zgodnie z instrukcjami producenta, po usunięciu komórek z naczyń hodowlanych przy użyciu trypsyny, wiruj próbki przy 1000 ×g przez pięć minut, a następnie odlej trypsynę. Dodaj pięć mililitrów soli fizjologicznej w buforze fosforanowym (PBS) i wymieszaj komórki, aby uzyskać zawiesinę pojedynczych komórek.Następnie nanieś 20 µL roztworu pojedynczych komórek do cytometru krwi (hemo-cytometru), aby określić liczbę komórek na mililitr roztworu po wirowaniu. Ponownie, podobnie jak podczas dekantacji, użyj PBS do przemycia komórek w odpowiedniej ilości 1X-EMEM, aby dostosować stężenie komórek do 500 komórek na 100 µL na studzienkę. Następnie wypełnij zewnętrzne studzienki płytki 200 µL PBS, aby zapobiec parowaniu.Zasiać komórki w gęstości 500 komórek na studzienkę, dodając 100 µL do każdej studzienki z wyjątkiem studzienek obwodowych. Inkubować komórki przez 24 godziny w temperaturze 37 °C, aby umożliwić im regenerację przed wykonaniem pomiarów bazowych gęstości komórek metodą MTT.Wykonaj pomiary bazowe gęstości komórek metodą MTT, usuwając pożywkę do wysiewu z pierwszej kolumny i dodając do studzienek 100 µL MTT na jedną godzinę. Po godzinie usuń MTT i dodaj 100 µL dimetylosulfotlenku, aby rozpuścić formazan MTT wytworzony przez żywe komórki.Następnie odczytaj gęstość optyczną pierwszej kolumny przy długości fali absorpcji 570 nanometrów. Aby uzyskać odczyt bazowy, dodaj po jednym roztworze na płytkę. Zastąp podłoże do wysiewu 100 mikrolitrów kontrolnego podłoża one X-E-M-E-M RO, a także każdą z stężeń PPW w podłożu dla próbek traktowanych i nietraktowanych.Inkubuj komórki w roztworach testowych o określonych stężeniach lub w roztworach kontrolnych przez łącznie siedem dni, powtarzając czynność każdego dnia. Po wykonaniu bazowego odczytu MTT usuń roztwory kontrolne i testowe z kolejnej kolumny na odpowiednich płytkach i powtórz protokół MTT. Powtarzaj protokół codziennie przez siedem dni średnio.Wyniki OD odnotowano dla każdego rzędu i zestawiono z czasem w celu wygenerowania siedmiodniowej krzywej wzrostu, aby ocenić wpływ chelatowania miedzi na żywotność komórek i tlenek miedzi(II). W przypadku PBW traktowanego nanocząsteczkami tlenku miedzi(II) wraz z pożywką zastosowano tę samą procedurę, z wyjątkiem dodania 100 µM penicyliny do roztworów kontrolnych i testowych przed ich naniesieniem na odpowiednie płytki. W ostatnim kroku przeprowadzono analizę danych przy użyciu oprogramowania do wykresów naukowych; traktowanie nanocząstkami tlenku miedzi(II) usunęło arsen, selen, uran i wanad ze specjacji PBW.Wyniki modelowania potwierdzają wyniki analityczne, wykazując, że w PBW 99% arsenu, 94% selenu i 99% wanadu występuje w formie gatunków ujemnie naładowanych, zdolnych do adsorpcji na nanocząsteczkach tlenku miedzi(II). Jednak tylko 35,5% rozpuszczonych gatunków uranu posiada ładunek ujemny, co ograniczałoby adsorpcję uranu na tlenku miedzi(II). Żywotność nanocząsteczek była upośledzona w sposób zależny od stężenia w komórkach hodowanych w nieoczyszczonym PBW z dodatkiem pożywki, podczas gdy zastosowanie nanocząsteczek tlenku miedzi(II) poprawiło żywotność komórkową w obu liniach komórkowych.Wzrost komórek Heck i Hep w piątym dniu w medium kontrolnym wykazuje konfluencję, dobre przyleganie i zdrowy wygląd komórek. Przeciwnie, komórki Heck i Hep hodowane w nieprzetraktowanym medium PBW plus wykazują mniejszą konfluencję, odrywanie się od podłoża oraz wygląd zaokrąglony lub niezdrowy.Ponadto, komórki HEK293 hodowane w obecności nanocząsteczek tlenku ceru wykazały poprawioną konfluencję, adhezję i lepszy stan zdrowotny w porównaniu do komórek hodowanych w medium PBW bez nanocząsteczek. Po zastosowaniu tej procedury można wykorzystać inne metody badania toksyczności, takie jak cytometria przepływowa, aby odpowiedzieć na dodatkowe pytania dotyczące zmian mechanistycznych oraz cytotoksyczności mieszanin przed i po zastosowaniu preparatu.Po obejrzeniu tego filmu powinieneś posiadać wiedzę na temat badania skuteczności nanocząsteczek miedzi w usuwaniu zanieczyszczeń z wody oraz ich wpływu na hodowle komórkowe. Należy jednak pamiętać o konieczności monitorowania stężeń miedzi w wodach poddanych oczyszczaniu.

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

Research

JoVE Journal

Environment

Środowisko

Usuwanie pierwiastków śladowych przez nanocząstki tlenku miedzi z wody odpadowej z odzysku uranu in situ i jego wpływ na żywotność komórek

Makrofagi wątrobowe, zwane komórkami Kupffera, są odpowiedzialne za wychwytywanie krążących nanocząstek. Opisujemy tutaj metodę izolacji komórek Kupffera o wysokiej czystości i wydajności. Zmodyfikowany test LDH jest tutaj stosowany do pomiaru toksyczności indukowanej przez nanorurki węglowe w komórkach Kupffera.

Izolacja komórek Kupffera do badania toksyczności nanocząstek

Ze względu na znaczenie i szerokie zastosowanie palladu, złota i kobaltu w sprzęcie high-tech, ich odzysk i recykling stanowią ważne wyzwanie przemysłowe. Opisany w niniejszym dokumencie system odzysku metali jest prostym, tanim sposobem na skuteczne wykrywanie, usuwanie i odzysk tych metali z kopalni miejskiej.

Wykrywanie i odzyskiwanie palladu, złota i metali kobaltowych z kopalni miejskiej przy użyciu nowatorskich czujników/adsorbentów oznaczonych nanoskalowymi porami w kształcie koła wagonowego

Technika gradientów dyfuzyjnych w cienkich warstwach (DGT) jest proponowana do badań specjacyjnych plutonu. Protokół ten opisuje eksperymenty dyfuzyjne badające zachowanie Pu(IV) i Pu(V) w obecności materii organicznej. DGT rozmieszczone w źródle krasowym pozwalają na ocenę biodostępności Pu.

Pomiary specjacji i biodostępności plutonu środowiskowego z wykorzystaniem dyfuzji w cienkich warstwach

Opisujemy procedurę wykrywania pierwiastków chemicznych obecnych in situ w komórkach ludzkich, jak również ich kwantyfikację in vitro. Metoda ta jest odpowiednia dla każdego typu komórek i jest szczególnie przydatna do ilościowych analiz chemicznych w pojedynczych komórkach po ekspozycji na nanocząstki tlenku metalu in vitro.

In Situ Wykrywanie i kwantyfikacja pojedynczych komórek nanocząstek tlenków metali za pomocą analizy mikrosondy jądrowej

Wiadomo, że uran wpływa na metabolizm kości. W tym miejscu przedstawiamy protokół mający na celu zbadanie wpływu ekspozycji na naturalny uran na żywotność, różnicowanie i funkcję osteoklastów, komórek odpowiedzialnych za resorpcję kości.

Metody analizy wpływu naturalnego uranu na osteoklastogenezę in vitro

Ten protokół przedstawia przygotowanie cienkich warstw U2O5 uzyskanych in situ w ultra wysokiej próżni. Proces ten polega na utlenianiu i redukcji warstw UO2 odpowiednio tlenem atomowym i wodorem atomowym.

U2O5 Przygotowanie filmu za pomocą UO2 Osadzanie przez rozpylanie prądem stałym oraz sukcesywne utlenianie i redukcję tlenem atomowym i wodorem atomowym

Protokół opisuje metodę oczyszczania i oddzielania nuklidu U i Th w próbce siarczku hydrotermalnego pod wodą za pomocą chromatografii współstrącania i ekstrakcji Fe dla datowania 230Th-U nierównowagi.

Rozdzielanie uranu i toru do datowania 230Th-U podwodnych siarczków hydrotermalnych

W tej pracy przygotowaliśmy adsorbent składający się z kationowego N,N-dimetyloaminopropylacrylamidu czwartorzędowego polimeru chlorku metylu (DMAPAAQ) i wodorotlenku żelaza do adsorpcji arsenu z wód gruntowych. Żel został przygotowany nowatorską metodą, mającą na celu zapewnienie maksymalnej zawartości cząsteczek żelaza w jego strukturze.

Usuwanie arsenu za pomocą kationowego żelu polimerowego impregnowanego wodorotlenkiem żelaza

Przedstawiono protokół racjonalnego projektowania dwufunkcyjnego filtra elektroaktywnego składającego się z nanorurek węglowych i nanodrutów tytanianu oraz przedstawiono ich zastosowania środowiskowe w kierunku utleniania i sekwestracji Sb(III).

Dwufunkcyjny filtr elektroaktywny w kierunku jednoczesnego utleniania i sekwestracji Sb(III)

Ten artykuł przedstawia nowatorską i wygodną drogę do syntezy materiału kompozytowego zeolitu typu Fe2O3/faujazyt (FAU) z czerwonej gleby. Szczegółowe parametry syntezy zostały dopracowane. Otrzymany materiał kompozytowy może być wykorzystany do efektywnej remediacji wód zanieczyszczonych metalami ciężkimi, co wskazuje na jego potencjalne zastosowania w inżynierii środowiska.

Recykling zasobów czerwonej gleby w celu syntezy zeolitowego materiału kompozytowego typu Fe2O3 / FAU do usuwania metali ciężkich

Poznaj metodę usuwania zanieczyszczeń z wody produkcyjnej za pomocą nanocząstek tlenku miedzi i oceny ich cytotoksyczności na hodowanych komórkach ludzkich. Badanie wykorzystuje komórki nerki i wątroby.

Usuwanie pierwiastków śladowych przez nanocząstki tlenku miedzi z wody upustowej z odzysku uranu in situ i jej wpływ na żywotność komórek (Wideo) | JoVE Journal

Usuwanie pierwiastków śladowych przez nanocząstki tlenku miedzi z wody upustowej z odzysku uranu in situ i jej wpływ na żywotność komórek

Przeglądaj więcej filmów