Мы демонстрируем тестирование токсичности водорослей на сложные вещества (например, цветные вещества или наноматериалы) с помощью установки, освещенной вертикально со светодиодом.
Методическая статья
Мы демонстрируем тестирование токсичности водорослей на сложные вещества (например, цветные вещества или наноматериалы) с помощью установки, освещенной вертикально со светодиодом.
Данные об экотоксичности являются обязательным требованием для предварительной и постпроданной регистрации химических веществ европейскими и международными правилами (например, REACH). Тест на токсичность водорослей часто используется при оценке регулятивного риска химических веществ. Для достижения высокой надежности и воспроизводимости жизненно важно разработать стандартизированные руководящие принципы. Для тестирования токсичности водорослей руководящие принципы требуют стабильных и равномерных условий таких параметров, как рН, температура, уровень двуокиси углерода и интенсивность света. Наноматериалы и другие так называемые сложные вещества могут мешать свету, вызывая большие различия в полученных результатах, препятствующих их регулятивной принятию. Для решения этих проблем мы разработали LEVITATT (LED Vertical Illumination Table для испытаний токсичности водорослей). Установка использует светодиодное освещение снизу, что позволяет однородное распределение света и контроль температуры, а также минимизации внутри образец затенения. Установка оптимизирует объем выборки для количественной оценки биомассы и в то же время обеспечивает достаточный приток CO2 для поддержки экспоненциального роста водорослей. Кроме того, материалы тестовых контейнеров могут быть адаптированы для минимизации adsorption и volatilization. При тестировании цветных веществ или суспензий частиц использование светодиодных фонарей также позволяет увеличить интенсивность света без дополнительной тепловой генерации. Компактный дизайн и минимальные требования к оборудованию увеличивают возможности для внедрения LEVITATT в широком диапазоне лабораторий. В соответствии со стандартизированными руководящими принципами ИСО и ОЭСР по тестированию токсичности водорослей, LEVITATT также показал более низкую межпробную изменчивость для двух эталонных веществ (3,5-dicholorophenol и K2Cr2O7)и трех наноматериалов (NonO, CeO2, и BaSO4) по сравнению с Флябами и микротлорными пластинами Erlenmeyer.
Тест на токсичность водорослей является одним из трех обязательных тестов, используемых для получения данных об экотоксичности, необходимых для предварительной и постпродающей регистрации химических веществ европейскими и международными правилами(например, REACH 1 и TSCA (США)). С этой целью международные организации (например, ИСО и ОЭСР) разработали стандартизированные руководящие принципы тестирования на водоросли. Эти стандарты и руководящие принципы тестирования предписывают идеальные условия тестирования с точки зрения рН, температуры, уровня углекислого газа и интенсивности света. Тем не менее, поддержание стабильных условий испытаний во время испытаний водорослей на практике трудно и результаты страдают от проблем с воспроизводимостью и надежностью для целого ряда химических веществ и наноматериалов (часто называют "трудные вещества")2. Большинство существующих установок по тестированию токсичности водорослей работают с относительно большими объемами (100-250 мл), расположенными на орбитальном шейкере внутри инкубатора. Такая установка ограничивает количество тестовых концентраций и воспроизводит достижимые и большие объемы водорослей культуры и испытательного материала. Кроме того, эти установки редко имеют равномерное световое поле и надежные условия освещения, кроме того, трудно получить в больших колбы, отчасти как интенсивность света уменьшается экспоненциально дальше свет путешествует и отчасти из-за геометрии колбы. Альтернативные установки включают пластиковые микротитр3 пластины, содержащие небольшие объемы выборки, которые не позволяют адекватные объемы выборки для измерения рН, дополнительные измерения биомассы, извлечения пигмента или других анализов, требующих разрушительной выборки. Одной из конкретных проблем, использующих существующие установки для тестирования токсичности водорослей наноматериалов и веществ, образующих цветные суспензии является вмешательство или блокирование света, доступного для водорослей клеток, часто называют "затенение"4,5. Затенение может происходить во флаконах испытательным материалом и/или взаимодействиями между испытательным материалом и клетками водорослей, или затенение может происходить между флаконами, из-за их позиционирования относительно друг друга и источника света.
Метод основан на мелкомасштабной установке теста токсичности водорослей, введенной Arensberg et al.6, которая позволяет проводить тестирование в соответствии с такими стандартами, как OECD 2017и ISO 86928. Метод дополнительно оптимизирован для устранения ограничений, о которых говорилось выше: 1) с использованием технологии светодиодного освещения для обеспечения равномерных условий освещения с минимальной теплосысловой, 2) обеспечивая достаточный объем выборки для химического/биологического анализа при сохранении постоянногорН, уровня CO 2 и 3), позволяющего использовать универсальный испытательный контейнерный материал для тестирования летучих веществ или веществ с высоким потенциалом сорбиона.
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
1. Описание установки LEVITATT

Рисунок 1: Изображение светодиодной вертикальной таблицы освещения для испытаний токсичности водорослей (LEVITATT). 1) 20 мл стеклянных сцинтилляционных флаконов для инкубации, 2) 4 мл образца для анализа, 3) крышка с пробуренные отверстия для обмена CO2, 4) корпус для определенных условий освещения, 5) светодиодный источник света, расположенный в центре корпуса, 6) орбитальный шейкер для агитации во время эксперимента, и 7) термостатический шкаф. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть большую версию этой цифры.
2. Подготовка среды роста водорослей
| Фондовые решения | Питательных веществ | Концентрация в фондовом растворе | Концентрация в тестовом решении |
| 1: Макронутриенты | NH4Cl | 1,5 г/л | 15 мг/л (N: 3,9 мг/л) |
| MgCl2No6H2O | 1,2 г/л | 12 мг/л (Мг: 2,9 мг/л) | |
| CaCl2No2H2O | 1,8 г/л | 18 мг/л (Ca: 4,9 мг/л) | |
| МгСО4No7Ч2O | 1,5 г/л | 15 мг/л (S: 1,95 мг/л) | |
| KH2PO4 | 0,16 г/л | 1,6 мг/л (P: 0,36 мг/л) | |
| 2: Фе-ЭДТА | FeCl3No6H2O | 64 мг/л | 64 мкг/л (Fe: 13 мкг/л) |
| Na2ЭДТА-2Ч2O | 100 мг/л | 100 мкг/л | |
| 3: Элементы трассировки | H3BO3a | 185 мг/л | 185 мкг/л (B: 32 мкг/л) |
| MnCl2No4H2O | 415 мг/л | 415 мкг/л (Mn: 115 мкг/л) | |
| ЗннКл2 | 3 мг/л | 3 мкг/л (Ен: 1,4 мкг/л) | |
| CoCl2No6H2O | 1,5 мг/л | 1,5 мкг/л (Ко: 0,37 мкг/л) | |
| CuCl2No2H2O | 0,01 мг/л | 0,01 мкг/л (Ку: 3,7 нг/л) | |
| Na2Моо 4No2Ч2O | 7 мг/л | 7 мкг/л (Мо: 2,8 мкг/л) | |
| 4: NaHCO3 | НаХКО3 | 50 г/л | 50 мг/л (C: 7,14 мг/л) |
Таблица 1: Концентрация питательных веществ в фондовых растворах для среды роста водорослей
ПРИМЕЧАНИЕ: H3BO3 может быть распущен путем добавления 0.1 M NaOH. EDTA следует удалить при тестировании металлов, чтобы избежать у сложности с ионами металла. Стерилизовать фондовые растворы путем мембранной фильтрации (средний диаметр поры 0,2 мкм) или путем автоклавирования (120 градусов по Цельсию, 15 мин). Не автоклав фондовых растворов 2 и 4, но стерилизовать их путем мембранной фильтрации. Храните растворы в темноте при 4 градусах Цельсия.
3. Настройка водорослей тест
ПРИМЕЧАНИЕ: Диаграмма потока процедуры испытания водорослей показана на рисунке 2.

Рисунок 2: Диаграмма потока установки водорослей испытания. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть большую версию этой цифры.
4. Анализ образцов водорослей
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Для определения чувствительности штамма водорослей проводится первоначальный тест со эталоном вещества. Справочными веществами, регулярно используемыми для R. subcapitata, являются дихромат калия и 3,5-дихлорфенол7,,8. На рисунке 3 и в таблице 2 по показывают репрезентативный результат испытания водорослей, включая установку кривых и статистические результаты, когда пакет ДРК в R применяется к темпам роста.<...
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Фитопланктон преобразует солнечную энергию и углекислый газ в органическое вещество и, таким образом, играет ключевую роль в водной экосистеме. По этой причине тесты на ингибирование водорослей включаются в качестве одного из трех обязательных испытаний на водную токсичность, необходимых для регулятивной оценки риска химических веществ. Способность выполнять надежный и воспроизводимый тест токсичности водорослей является ключевым в этом отношении. Тестовые установки с использованием колб Erlenmeyer вводят ряд отклонений ...
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Авторов нечего раскрывать.
Это исследование было профинансировано PATROLS - Расширенные инструменты для тестирования NanoSafety, Грант соглашение 760813 в рамках Horizon 2020 научно-исследовательской и инновационной программы.
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
| Имя | Компания | Каталожный номер | Комментарии |
|---|---|---|---|
| Ацетон | Sigma-Aldrich | V179124 | |
| хлорид аммония | Sigma-Aldrich | 254134 | |
| бутылки BlueCap (1л) | Buch & Holm A/S | ||
| Борная кислота | Sigma-Aldrich | B0394 | |
| Дигидрат хлорида кальция | Sigma-Aldrich | 208290 | |
| Прозрачный акриловый лист (40x40 см)Гексагидрат | |||
| Sigma-Aldrich | 255599 | ||
| Дигидрат хлорида меди(II) | Sigma-Aldrich | 307483 | |
| Этилендиаминтетрауксусная кислота динатриевая соль дигидрат | Sigma-Aldrich | E5134 | |
| Флуоресцентный спектрофотометр F-7000 | Hitachi | ||
| Соляная кислота | Sigma-Aldrich | 258148 | |
| Гексагидрат хлорида железа(III) | Sigma-Aldrich | 236489 | |
| светодиодный источник света | Helmholt Elektronik A/S | H35161 | Нейтральный белый, 6500K |
| Магния хлорид гексагидрат | Sigma-Aldrich | M9272 | |
| Гептагидрат сульфата магния | Sigma-Aldrich | 230391 | |
| тетрагидрат хлорида марганца(II) | Sigma-Aldrich | 221279 | |
| Орбитальный шейкер | IKA | 2980200 | |
| Фосфат калия одноосновной | Sigma-Aldrich | P0662 | |
| Raphidocelis subcapitata | NORCCA | NIVA-CHL1 | |
| штамм Сцинтилляционные флаконы (20 мл) | Fisherscientific | 11526325 | |
| Гидрокарбонат натрия | Sigma-Aldrich | S6014 | |
| Гидроксид натрия | Sigma-Aldrich | 415413 | |
| Дигидрат молибдата натрия | Sigma-Aldrich | 331058 | |
| Пружинный зажим | Frederiksen Scientific A/S | 472002 | |
| Термостатический шкаф | VWR | WTWA208450 | Альтернатива: помещение с регулируемой температурой |
| Вентиляционная труба (& Oslash; 125 мм) | Сильван | 22605630165 | |
| Мерные колбы (25 мл) | DWK Life Sciences | 246781455 | |
| Хлорид цинка | Sigma-Aldrich | 208086 |
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Запросить разрешение на повторное использование текста или иллюстраций этой статьи JoVE
Запросить разрешение