A remoção do Trace Elements por Óxido de Cupric nanopartículas de urânio In Situ Recuperação sangro água e seu efeito na viabilidade celular
21 de junho de 2015
A água de sangria de produção (PBW) foi tratada com nanopartículas de óxido cúprico (CuO-NPs) e a toxicidade celular foi avaliada em células humanas cultivadas. O objetivo deste protocolo foi integrar a amostra ambiental nativa em um formato de cultura de células avaliando as mudanças na toxicidade devido ao tratamento com CuO-NP.
O objetivo geral deste procedimento é examinar o tratamento com nanopartículas de óxido cúprico como um processo de remoção de contaminantes na produção, sangrar água e avaliar sua citotoxicidade usando células humanas cultivadas. Isso é feito tratando primeiro a água de sangria de produção com nanopartículas de óxido cúprico. As mudanças de concentração de elementos individuais são avaliadas antes e depois do tratamento.
Em seguida, o meio de cultura celular concentrado é diluído com água de sangria de produção não tratada ou óxido cúprico. Água de sangria de produção tratada com nanopartículas, além de suplementos de cultura de células padrão para preparar o meio de teste sangramento de produção não tratado, meio aquoso e óxido cúprico, sangramento de produção tratado com nanopartículas. O meio aquático é então aplicado às células e culturas renais e hepáticas humanas, e a viabilidade é medida ao longo de sete dias.
Em última análise, o MTSA demonstra a remoção de arsênico, selênio, vanádio e urânio da produção. A água de sangria por nanopartículas de óxido cúprico está associada ao aumento da viabilidade das células renais e hepáticas humanas. Este é o primeiro estudo a investigar a remoção de contaminantes específicos usando nanopartículas de óxido de cobre, avaliando as mudanças na citotoxicidade associadas à remoção em um formato de cultura de células.
A principal vantagem desta técnica sobre os métodos existentes é que a amostra ambiental, tal como existe na natureza, é testada juntamente com as nanopartículas num formato de hidro putt de baixo custo. As nanopartículas de óxido cúprico testadas neste estudo podem ser aplicadas a outros sistemas de águas subterrâneas, como águas subterrâneas domésticas associadas a pequenas comunidades. A regeneração de nanopartículas de óxido cúprico cria menos resíduos e minimiza os problemas de desperdício para descarte.
Para iniciar este procedimento, prepare nanopartículas de óxido cúprico e colete a água de sangria de produção ou PBW conforme descrito no protocolo de texto para tratar PBW com nanopartículas de óxido cúprico a 50 miligramas das nanopartículas preparadas para um tubo cônico de 50 mililitros, seguido por 50 mililitros de PBW selar o tubo e reagir por 30 minutos em um agitador orbital de bancada a 250 RPM centrífuga, os tubos de amostra a 250 vezes G por 30 minutos alteram a velocidade e o tempo da centrífuga dependendo da nanopartícula para garantir que as nanopartículas se tornem compactas no tubo da centrífuga Após a centrifugação, filtre o sobrenadante usando uma seringa de 0,45 mícron. As amostras de filtro são então enviadas para análise elementar para preparar meios de cultura de células. Primeiro, use água RO do laboratório.
Estes incluem PBW 100% 75% 50% e 25% não tratado ou nanopartículas de óxido CIC tratadas PBW Next a 25 mililitros de concentrado 10 X-E-M-E-M a 190 mililitros do ro. Bem como cada uma das concentrações de PBW tratadas e não tratadas. Ajustar o pH de cada solução para 7,4 com hidróxido de sódio ou ácido clorídrico.
Em seguida, complemente cada concentração de meio PBW plus não tratado e tratado, bem como o meio de controle RO com componentes padrão listados no protocolo de texto. Após cada concentração de PBW não tratado e não tratado mais meio, bem como água de controle de RO mais meio, a osmolalidade é ajustada. Uma gota de cada solução é aplicada a um disco de papel livre de soluto e o disco é colocado em um OSM ter de pressão de vapor.
A osmolalidade é então ajustada para entre 290 e 310 mili osmoles por quilograma, adicionando água RO. Finalmente, filtre cada solução usando uma unidade de filtro a vácuo de 22 mícrons de ponto zero e armazene a quatro graus Celsius. Preparar uma cultura de células renais embrionárias humanas e de células de carcinoma hepatocelular humano dois a três dias antes de serem plaqueadas.
Em 96. Placas de poço por fabricantes e instruções após a remoção das células de suas placas de cultura, usando centrífuga de tripsina a 1000 vezes G por cinco minutos e decantar a tripsina. Adicione cinco mililitros de solução salina tamponada com fosfato ou PBS e misture as células para obter uma solução de célula única.
Em seguida, aplique 20 microlitros da solução de célula única a um hemocitômetro para obter uma contagem de células por mililitro de solução após a centrifugação. Novamente, como antes e decantação, o PBS costumava enxaguar as células na quantidade apropriada de um X-E-M-E-M para ajustar a concentração de células para 500 células por 100 microlitros por poço. Em seguida, preencha os poços perimetrais da placa com 200 microlitros de PBS para controlar a evaporação.
Assente as células a uma densidade de 500 células por poço, adicionando 100 microlitros a cada poço, exceto aos poços perimetrais. Incube as células por 24 horas a 37 graus Celsius, permitindo que elas se recuperem antes de realizar a linha de base. Leituras MTT da densidade celular.
Realize leituras de MTT de linha de base da densidade celular removendo o meio de semeadura da primeira coluna e adicionando 100 microlitros de MTT aos poços por uma hora. Depois de uma hora. Remova o MTT e adicione 100 microlitros de dimetilsulfóxido para dissolver o MTT Informason produzido por células viáveis.
Em seguida, leia a densidade óptica da primeira coluna em um comprimento de onda de absorção de 570 nanômetros. Para obter uma leitura de linha de base, adicione uma solução por placa. Substitua o meio de semeadura por 100 microlitros de um meio de controle X-E-M-E-M RO, bem como cada um dos PPW tratados e não tratados mais concentrações de meio.
Incubar as células nas suas concentrações de ensaio ou soluções de controlo durante um total de sete dias por dia. Após a leitura do MTT da linha de base, remova as soluções de controle e teste da próxima coluna de suas respectivas placas e repita o protocolo MTT. Repita o protocolo todos os dias durante sete dias em média.
Os resultados de DO foram cada linha e relatório contra o tempo para gerar uma curva de crescimento de sete dias para avaliar o efeito da quelação do cobre na viabilidade celular e no óxido cúprico. O meio PBW mais fluido tratado com nanopartículas segue o mesmo procedimento, exceto a 100 micromolares d penicilina para controlar e testar soluções antes de adicionar as soluções às suas respectivas placas. Como etapa final, realize a análise de dados usando um software gráfico científico, o tratamento com nanopartículas de óxido cúprico removeu arsênico, selênio, urânio e vanádio da especiação de PBW.
Os resultados da modelagem suportam os resultados analíticos protegendo que no PBW 99% do arsênio, 94% do selênio e 99% do vanádio estão presentes como espécies negativas capazes de absorver as nanopartículas de óxido cúprico. No entanto, apenas 35,5% das espécies de urânio dissolvido são carregadas negativamente, o que limitaria a absorção de urânio em óxido cúprico. A viabilidade das nanopartículas foi prejudicada de maneira dependente da concentração em células cultivadas em meio PBW mais não tratado, enquanto o tratamento com nanopartículas de óxido cúprico melhorou a viabilidade celular em ambas as linhagens celulares.
O crescimento celular Heck e Hep no quinto dia em meios de controle mostra células confluentes e bem ligadas de aparência saudável. Por outro lado, diabos e células cultivadas não tratadas. PBW mais meios são menos confluentes mostrados, descolamento e parecem arredondados ou insalubres.
Além disso, diabos, e as células cresceram em óxido cápico. O meio PBW plus tratado com nanopartículas mostrou melhor fluência, fixação e saúde em comparação com células cultivadas em meio PBW plus não tratado após este procedimento. Outros métodos de ensaio de toxicidade, como a citometria de fluxo, podem ser utilizados para responder a perguntas adicionais sobre alterações mecanicistas e citotoxicidade de misturas antes e depois do tratamento.
Depois de assistir a este vídeo, você deve ter uma boa compreensão de como testar a eficácia cúprica e nanopartículas na remoção de água, contaminantes e seus efeitos na cultura de células. No entanto, é importante lembrar de monitorar as concentrações de cobre nas águas tratadas.
Veja a transcrição completa e aceda a milhares de vídeos científicos
Visão Geral
Este estudo investiga o tratamento de água salobra de produção utilizando nanopartículas de óxido cúprico (CuO-NPs) e avalia seus efeitos citotóxicos em células humanas cultivadas. A pesquisa tem como objetivo avaliar as alterações na toxicidade resultantes do tratamento com nanopartículas.
Componentes Principais do Estudo
Área da Ciência
- Ciência ambiental
- Biologia celular
- Nanotecnologia
Antecedentes
- Água de sangria da produção pode conter contaminantes prejudiciais à saúde humana.
- Nanopartículas de óxido cúprico têm aplicações potenciais na remoção de contaminantes.
- A avaliação da citotoxicidade é fundamental para compreender a segurança da água tratada.
- Modelos de cultura celular fornecem um ambiente controlado para testes de toxicidade.
Objetivo do Estudo
- Avaliar a eficácia do tratamento com CuO-NP na redução da toxicidade da água de sangria de produção.
- Avaliar os efeitos citotóxicos da água tratada em células humanas de rim e fígado.
- Analisar as alterações na concentração de elementos antes e após o tratamento.
Métodos Utilizados
- Tratamento de água de sangria de produção com NPs de CuO.
- Preparação de meios de teste utilizando água tratada e não tratada.
- Aplicação dos meios em células humanas de rim e fígado cultivadas.
- Medição da viabilidade celular ao longo de um período de sete dias.
Resultados Principais
- Foram observadas alterações nas concentrações elementares após o tratamento.
- A viabilidade celular foi avaliada para determinar os efeitos citotóxicos.
- O tratamento com CuO-NP mostrou efeitos variados em diferentes tipos celulares.
- Os resultados indicam potencial para o uso de CuO-NPs em aplicações de tratamento de água.
Conclusões
- As nanopartículas de óxido cúprico podem reduzir efetivamente a toxicidade na água de sangria produzida.
- O estudo destaca a importância da avaliação da citotoxicidade em amostras tratadas.
- São necessárias pesquisas adicionais para otimizar os processos de tratamento e avaliar os efeitos de longo prazo.
Perguntas Frequentes
Relevância Executiva para a Indústria
Este estudo demonstra uma abordagem baseada em nanopartículas para reduzir a carga de contaminantes em efluentes industriais, com relevância direta para a validação inicial de alvos em triagens de toxicologia. Ao associar a remediação ambiental aos resultados celulares, o estudo apoia a redução de riscos mecanicistas na seleção de modelos pré-clínicos. O método permite confiança preditiva na avaliação da segurança da água antes da exposição a compostos em ensaios baseados em células.
Aplicações Estratégicas em P&D de Biotecnologia Farmacêutica
Descoberta Inicial e Validação de Alvo
- Valor Científico: Avalia a eficácia da remoção de contaminantes utilizando nanopartículas de óxido cúprico para reduzir arsênio, selênio, urânio e vanádio em águas residuais de produção.
- Valor Operacional: Utiliza o ensaio MTT em células HEK 293 e Hep G2 para quantificar alterações na viabilidade, fornecendo uma leitura padronizada de citotoxicidade.
- Valor Preditivo: Relaciona a melhoria da viabilidade celular após o tratamento com a redução da carga tóxica, apoiando testes de hipóteses em vias de toxinas ambientais.
Triagem e Desenvolvimento de Ensaios
- Valor Científico: Prepara meios de teste utilizando água de sangria tratada e não tratada como componentes líquidos em cultivo celular, permitindo condições específicas de triagem para contaminantes.
- Valor Operacional: Ajusta o pH para 7,4 e a osmolaridade para 290–310 mOsm/kg, garantindo compatibilidade fisiológica entre réplicas do ensaio.
- Escalabilidade: Utiliza agitação orbital em bancada e centrifugação para o tratamento de nanopartículas, possibilitando a preparação de condições de teste em média escala.
Pesquisa Translacional e Pré-clínica
- Relevância Translacional: Utiliza linhagens celulares humanas de rim e fígado para modelar toxicidade específica de órgãos, alinhando-se à avaliação pré-clínica de segurança.
- Redução Mecanística de Riscos: Demonstra que o tratamento com nanopartículas reverte a redução da viabilidade observada na água de sangria não tratada, apoiando a inferência causal no mecanismo de toxina.
- Confiabilidade Preditiva: Mostra melhora dependente da concentração na viabilidade, permitindo modelagem de resposta à dose para decisões de avanço ajustadas ao risco.
Integração de Pipeline e Fluxo de Trabalho
O método se insere em fluxos de trabalho de descoberta inicial, nos quais contaminantes ambientais devem ser removidos ou controlados antes da triagem de compostos, especialmente em modelos de toxicidade hepática e renal.
- Biologia da Descoberta: Apoia a verificação de hipóteses ao isolar o efeito da remoção de contaminantes específicos sobre a viabilidade celular, reduzindo variáveis de confusão na validação de alvos.
- Triagem: Gera meios de teste reprodutíveis com redução quantificada de contaminantes, permitindo avaliação confiável de compostos em condições padronizadas.
- Análises: Mede concentrações elementares (arsênio, selênio, urânio, vanádio) antes e após o tratamento, fornecendo dados quantitativos para modelagem de estrutura-atividade ou toxicidade.
- Pesquisa Translacional: Conecta o tratamento ambiental aos resultados em células humanas, apoiando a continuidade desde a modelagem de exposição até a validação pré-clínica.
- Reutilização Empresarial: A estrutura pode ser adaptada a outros sistemas de águas subterrâneas, permitindo aplicação cruzada em plataformas de triagem toxicológica.
Impacto Operacional e Empresarial
- Valor Científico: Reduz a ambiguidade mecanicista ao associar a remoção de contaminantes à melhoria da função celular em linhagens celulares humanas relevantes.
- Valor Operacional: Utiliza nanopartículas de óxido cúprico de baixo custo e regeneráveis, reduzindo o custo dos reagentes e a geração de resíduos no preparo de meios de triagem.
- Valor Estratégico: Permite decisões mais assertivas de avanço ou interrupção ao pré-triar matrizes ambientais quanto ao potencial citotóxico, reduzindo a eliminação em estágios avançados devido a interações tóxicas não modeladas.
- Impacto no Portfólio: Apoia a priorização ajustada ao risco de compostos ao garantir que as condições do ensaio não sejam comprometidas por toxicantes residuais nos diluentes.
Considerações sobre a Implementação
- Requer experiência em síntese de nanopartículas, estabilidade coloidal e separação baseada em centrifugação.
- Necessita de acesso à análise elementar (por exemplo, ICP-MS) para validar a eficiência na remoção de contaminantes.
- Exige padronização do ajuste de pH e osmolalidade entre diferentes lotes para manter a consistência do ensaio.
- Limitado pelos efeitos de diluição quando a água de drenagem é misturada com componentes do meio, exigindo a otimização das proporções entre água e meio.
- A eficácia depende do pH; o método apresenta melhor desempenho em águas neutras, limitando sua aplicação direta em águas de drenagem ácidas sem pré-tratamento.
