Удаление микроэлементов в оксид меди наночастиц из урана На месте Восстановление Кровотечение воды и ее влияние на Жизнеспособность
21 июня 2015 г.
Производственная вода (PBW) была обработана наночастицами оксида меди (CuO-NPs) и клеточная токсичность была оценена в культивируемых клетках человека. Цель этого протокола заключалась в интеграции нативного образца окружающей среды в формат клеточной культуры, оценивающей изменения токсичности из-за обработки CuO-NP.
Общая цель данной процедуры состоит в том, чтобы изучить обработку наночастицами оксида меди как процесс удаления загрязнений в процессе производства сточных вод, а также оценить его цитотоксичность с использованием культивируемых клеток человека. Это достигается путем предварительной обработки отбираемой воды производства наночастицами оксида меди. Изменения концентрации отдельных элементов оцениваются до и после обработки.
Затем концентрированные среды для клеточных культур разбавляют либо неочищенной производственной водой для сброса, либо оксидом меди. Обработанная наночастицами производственная оттравливаемая вода в дополнение к стандартным добавкам клеточных культур для приготовления тестовой среды неочищенной производственной протравы, водной среды и оксида меди, обработанной наночастицами производственной протравы. Затем водную среду наносят на клетки почек и печени человека и культуру, и их жизнеспособность измеряют в течение семи дней.
В конечном счете, M-T-T-S-A демонстрирует удаление мышьяка, селена, ванадия и урана из производства. Отток воды наночастицами оксида меди связан с повышением жизнеспособности клеток почек и печени человека. Это первое исследование, в котором изучалось удаление специфических загрязнителей с помощью наночастиц оксида меди при одновременной оценке изменений цитотоксичности, связанных с удалением в формате клеточной культуры.
Основное преимущество этой методики перед существующими методами заключается в том, что образец окружающей среды в том виде, в котором он существует в природе, тестируется вместе с наночастицами в недорогом формате гидропатта. Наночастицы оксида меди, протестированные в этом исследовании, могут быть применены к другим системам подземных вод, таким как бытовые грунтовые воды, связанные с небольшими сообществами. Регенерация наночастиц оксида меди создает меньше отходов и сводит к минимуму проблемы с утилизацией.
Чтобы начать эту процедуру, подготовьте наночастицы оксида меди и соберите производственную стравливаемую воду или PBW, как описано в текстовом протоколе, для обработки PBW наночастицами оксида меди в дозе 50 миллиграммов подготовленных наночастиц в коническую трубку объемом 50 миллилитров, затем 50 миллилитров PBW, запечатайте пробирку и реагируйте в течение 30 минут на настольном орбитальном шейкере при 250 об/мин центрифуге, пробирки с образцами при перегрузке в 250 раз G в течение 30 минут изменяют скорость и время центрифуги в зависимости от наночастицы, чтобы наночастицы стали компактными в центрифужной пробирке После центрифугирования отфильтруйте надосадочную жидкость с помощью шприца 0,45 микрона. Затем образцы фильтров отправляются на элементный анализ для подготовки питательных сред для клеточных культур. Во-первых, используйте воду обратного осмоса из лаборатории.
К ним относятся 100%75%50% и 25% необработанные PBW или обработанные наночастицами оксида CIC PBW Next в дозе 25 миллилитров концентрированных 10 X-E-M-E-M до 190 миллилитров ro. А также каждая из обработанных и необработанных концентраций PBW. Отрегулируйте pH каждого раствора до 7,4 с помощью гидроксида натрия или соляной кислоты.
Затем дополните каждую концентрацию необработанной и обработанной PBW плюс среды, а также контрольные среды обратного осмоса стандартными компонентами, которые перечислены в текстовом протоколе. После каждой концентрации необработанного, неочищенного PBW и фильтрующего материала, а также контрольной воды обратного осмоса и фильтрующего материала, осмоляльность корректируется. Капля каждого раствора наносится на диск из свободной от растворенного вещества бумаги и диск помещается в аппарат с давлением паров OSM ter.
Затем осмоляльность корректируется до 290-310 миллиосмолей на килограмм путем добавления воды обратного осмоса. Наконец, отфильтруйте каждый раствор с помощью вакуумной фильтрующей установки с нулевой точкой 22 микрона и храните при температуре четыре градуса Цельсия. Приготовьте культуру эмбриональных клеток почек человека и клеток гепатоцеллюлярной карциномы человека за два-три дня до их тарелирования.
В 96 году. В соответствии с производителями и инструкциями после извлечения клеток из их культуральных чашек, используйте трипсиновую центрифугу в 1000 раз G в течение пяти минут и сцеживайте трипсин. Добавьте пять миллилитров фосфатно-солевого буфера или PBS и перемешайте клетки до получения раствора для одной клетки.
Затем нанесите 20 микролитров раствора одной клетки на гемоцитометр, чтобы получить количество клеток на миллилитр раствора после центрифугирования. Вновь, как и до декантации, ПБС используется для промывки клеток в соответствующем количестве одного Х-Е-М-Е-М для регулировки концентрации клеток до 500 клеток на 100 микролитров на лунку. Далее заполните отверстия по периметру плиты 200 микролитрами PBS для контроля на испарение.
Рассадите ячейки с плотностью 500 ячеек на лунку, добавив по 100 микролитров в каждую лунку, кроме лунок по периметру. Инкубируйте клетки в течение 24 часов при температуре 37 градусов Цельсия, позволяя им восстановиться перед выполнением исходного уровня. Показания плотности ячеек МТТ.
Выполните исходные показания плотности клеток МТТ, удалив затравочную среду из первой колонны и добавив 100 микролитров МТТ в лунки в течение одного часа. Через час. Удалите МТТ и добавьте 100 микролитров диметилсульфоксида, чтобы растворить МТТ Informason, вырабатываемый жизнеспособными клетками.
Затем прочитайте оптическую плотность первого столбца при длине волны поглощения 570 нанометров. Для получения исходного показания добавляют по одному раствору на пластину. Замените затравочные среды 100 микролитрами одной контрольной среды X-E-M-E-M RO, а также каждую из обработанных и необработанных сред PPW плюс концентрации среды.
Инкубируйте клетки в исследуемых концентрациях или контрольных растворах в течение семи дней каждый день. После базового значения MTT удалите контрольные и тестовые решения из следующего столбца соответствующей пластины и повторите протокол MTT. Повторяйте протокол каждый день в среднем в течение семи дней.
Результаты OD были по каждой строке и отчету во времени для создания семидневной кривой роста для оценки влияния хелатирования меди на жизнеспособность клеток и оксид меди. Обработанные наночастицами PBW и среды следуют той же процедуре, за исключением 100 микромолярного пенициллина для контроля и тестирования растворов перед добавлением растворов в соответствующие планшеты. В качестве заключительного шага выполните анализ данных с помощью программного обеспечения для построения научных графиков, обработка наночастицами оксида меди удалит мышьяк, селен, уран и ванадий из PBW.
Результаты моделирования подтверждают аналитические результаты, свидетельствующие о том, что в PBW 99% мышьяка, 94% селена и 99% ванадия присутствуют в виде отрицательных веществ, способных поглощать наночастицы оксида меди. Однако только 35,5% растворенных форм урана имеют отрицательный заряд, что ограничивает поглощение урана до оксида меди. Жизнеспособность наночастиц была нарушена в зависимости от концентрации в клетках, выращенных в необработанных средах PBW plus, в то время как обработка наночастицами оксида меди улучшила клеточную жизнеспособность в обеих клеточных линиях.
Хек и геп клеточный рост на пятый день в контрольных средах показывают сливающиеся хорошо прикрепленные здоровые клетки. И наоборот, черт возьми и клетки растут в необработанном виде. PBW плюс медиа менее сливаются, отстраняются и кажутся округлыми или нездоровыми.
Более того, черт возьми, и клетки у него выросли в капиновой окиси. Обработанные наночастицами PBW plus media показали улучшенную беглость, прикрепление и здоровье по сравнению с клетками, выращенными в необработанных PBW plus media После этой процедуры. Другие методы определения токсичности, такие как проточная цитометрия, могут быть использованы для ответа на дополнительные вопросы о механистических изменениях, цитотоксичности смесей до и после обработки.
После просмотра этого видео у вас должно быть хорошее представление о том, как проверить эффективность меди и наночастиц в удалении воды, загрязняющих веществ, а также ее влияние на клеточную культуру. Тем не менее, важно помнить о контроле концентрации меди в очищенных водах.
Просмотрите полный транскрипт и получите доступ к тысячам научных видео
Обзор
В данном исследовании изучается очистка производственных сточных вод с использованием наночастиц оксида меди (CuO-NPs) и оцениваются их цитотоксические эффекты на культивируемых клетках человека. Целью работы является оценка изменений токсичности, возникающих в результате обработки наночастицами.
Основные компоненты исследования
Область науки
- Экология
- Клеточная биология
- Нанотехнологии
Теоретические основы
- Технологические сточные воды могут содержать загрязняющие вещества, вредные для здоровья человека.
- Наночастицы оксида меди(II) имеют потенциальное применение для удаления загрязняющих веществ.
- Оценка цитотоксичности имеет решающее значение для понимания безопасности очищенной воды.
- Модели клеточных культур обеспечивают контролируемую среду для тестирования токсичности.
Цель исследования
- Оценить эффективность обработки CuO-NP для снижения токсичности производственных сточных вод.
- Оценить цитотоксическое воздействие очищенной воды на клетки почек и печени человека.
- Проанализировать изменение концентрации элементов до и после обработки.
Используемые методы
- Очистка производственных сточных вод с помощью наночастиц CuO.
- Приготовление тест-сред на основе очищенной и неочищенной воды.
- Применение сред к культивируемым клеткам почек и печени человека.
- Измерение жизнеспособности клеток в течение семидневного периода.
Основные результаты
- После обработки наблюдались изменения концентраций элементов.
- Для определения цитотоксических эффектов оценивали жизнеспособность клеток.
- Обработка CuO-NP оказала различное воздействие на разные типы клеток.
- Результаты указывают на возможность использования CuO-NPs в системах очистки воды.
Выводы
- Наночастицы оксида меди(II) могут эффективно снижать токсичность производственных сточных вод.
- В исследовании подчеркивается важность оценки цитотоксичности в обработанных образцах.
- Необходимы дальнейшие исследования для оптимизации процессов очистки и оценки долгосрочных эффектов.
Часто задаваемые вопросы
Значимость для промышленности
В данном исследовании представлен подход на основе наночастиц для снижения содержания загрязняющих веществ в промышленных сточных водах, что имеет прямое значение для валидации мишеней на ранних этапах токсикологического скрининга. Связывая очистку окружающей среды с клеточными эффектами, данный метод способствует механистическому снижению рисков при выборе доклинических моделей. Этот подход обеспечивает прогностическую достоверность при оценке безопасности воды перед воздействием соединений в клеточных анализах.
Стратегическое применение в биофармацевтических исследованиях и разработках
Первичный поиск и валидация мишени
- Научная ценность: Оценка эффективности удаления загрязняющих веществ с использованием наночастиц оксида меди для снижения содержания мышьяка, селена, урана и ванадия в технологических сточных водах.
- Практическая ценность: Использование МТТ-теста в клетках HEK 293 и Hep G2 для количественного определения изменений жизнеспособности, что обеспечивает стандартизированный показатель цитотоксичности.
- Прогностическая ценность: Установление связи между повышением жизнеспособности клеток после обработки и снижением нагрузки токсикантов, что подтверждает проверку гипотез о путях воздействия экологических токсинов.
Скрининг и разработка анализа
- Научная ценность: Подготовка тестовых сред с использованием обработанной и необработанной промывной воды в качестве жидких компонентов для культивирования клеток, что позволяет создавать условия скрининга, специфичные для конкретных загрязнителей.
- Практическая ценность: Доведение pH до 7,4 и осмоляльности до 290–310 mOsm/kg, что обеспечивает физиологическую совместимость между повторностями анализа.
- Масштабируемость: Использование настольного орбитального шейкера и центрифугирования для обработки наночастиц, что позволяет осуществлять среднепроизводительный анализ при подготовке тестовых условий.
Трансляционные и доклинические исследования
- Трансляционная значимость: используются линии клеток почек и печени человека для моделирования органоспецифической токсичности, что соответствует стандартам доклинической оценки безопасности.
- Механистическое снижение рисков: показано, что обработка наночастицами восстанавливает жизнеспособность клеток, сниженную воздействием необработанной воды после кровопускания, что подтверждает причинно-следственную связь в механизме действия токсина.
- Прогностическая достоверность: продемонстрировано концентрационно-зависимое повышение жизнеспособности, что позволяет строить модели «доза-эффект» для принятия обоснованных решений о дальнейшем продвижении проекта с учетом рисков.
Интеграция конвейера и рабочего процесса
Данный метод подходит для рабочих процессов на ранних этапах поиска новых лекарственных средств, когда перед скринингом соединений необходимо удалить или контролировать загрязнения окружающей среды, особенно в моделях токсичности для печени и почек.
- Фундаментальная биология: способствует проверке гипотез путем изоляции эффекта удаления конкретных загрязняющих веществ на жизнеспособность клеток, что снижает количество вмешивающихся переменных при валидации мишеней.
- Скрининг: обеспечивает получение воспроизводимых тестовых сред с количественно определенным снижением содержания загрязняющих веществ, что позволяет проводить надежную оценку соединений в стандартизированных условиях.
- Аналитика: позволяет измерять концентрации элементов (мышьяка, селена, урана, ванадия) до и после обработки, предоставляя количественные данные для моделирования зависимости «структура — активность» или токсичности.
- Трансляционные исследования: связывают методы очистки окружающей среды с результатами воздействия на клетки человека, обеспечивая преемственность от моделирования воздействия к доклинической валидации.
- Корпоративное повторное использование: разработанная методика может быть адаптирована для других систем подземных вод, что позволяет применять ее в различных проектах на платформах для токсикологического скрининга.
Операционное и корпоративное влияние
- Научная ценность: Уменьшает механистическую неопределенность, связывая удаление загрязнителей с улучшением функций клеток в соответствующих клеточных линиях человека.
- Операционная ценность: Использование недорогих регенерируемых наночастиц оксида меди(II) снижает стоимость реагентов и количество отходов при подготовке screening media.
- Стратегическая ценность: Обеспечивает принятие более обоснованных решений о продолжении или прекращении разработки (go/no-go) за счет предварительного скрининга экологических матриц на цитотоксический потенциал, что снижает потери на поздних этапах из-за неучтенных взаимодействий токсинов.
- Влияние на портфель: Поддерживает приоритизацию соединений с учетом рисков, гарантируя, что условия анализа не будут искажены остаточными токсикантами в разбавителях.
Особенности реализации
- Требуется опыт в области синтеза наночастиц, коллоидной стабильности и разделения методом центрифугирования.
- Необходим доступ к элементарному анализу (например, ICP-MS) для подтверждения эффективности удаления загрязнений.
- Требуется стандартизация регулировки pH и осмоляльности между партиями для обеспечения согласованности результатов анализа.
- Возможны ограничения из-за эффектов разбавления при смешивании промывной воды с компонентами среды, что требует оптимизации соотношения воды и среды.
- Эффективность зависит от pH; метод наилучшим образом работает в нейтральных водах, что ограничивает его прямое применение к кислой промывной воде без предварительной обработки.
