Name: a small-scale setup for algal toxicity testing of nanomaterials and other difficult substances
Uploaded: 2020-10-10T14:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about A Small-Scale Setup for Algal Toxicity Testing of Nanomaterials and Other Difficult Substances at JoVE.com

Dit onderzoek werd gefinancierd door PATROLS – Advanced Tools for NanoSafety Testing, Grant agreement 760813 in het kader van horizon 2020 onderzoeks- en innovatieprogramma.

1. Beschrijving van de LEVITATT-instelling
<ol><li>Gebruik 20 mL scintillatie glazen flacons(figuur 1, insert 1) waardoor licht penetratie. Als alternatief kunnen lichte penetrable plastic flacons worden gebruikt. Kwantificeer de lichtintensiteit met behulp van een fotometer.</li>
	<li>Gebruik aan het begin van de test ten minste een testsuspensie van 4 mL om de kwantificering van biomassa mogelijk te maken en voor de karakterisering/kwantificering van nanomaterialen tijdens en na incubati...

<ol>
	<li>European Chemicals Agency. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Guidance+on+Registration.">Guidance on Registration.</a> European Chemicals Agency. , (2016).</li><li>Organisation for Economic Cooperation and Development. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Guidance+Document+on+Aquatic+Toxicity+Testing+of+Difficult+Substances+and+Mixtures.">Guidance Document on Aquatic Toxicity Testing of Difficult Substances and Mixtures.</a> Organisation for Economic Cooperation and Development. , (2019).</li><li>Blaise, C., Legault, R., Bermingham, N., Van Coillie, R., Vasseur, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+simple+microplate+algal+assay+technique+for+aquatic+toxicity+assessment.">A simple microplate algal assay technique for aquatic toxicity assessment.</a> Toxicity Assessment. 1 (3), 261-281 (1986).</li><li>Hjorth, R., Sorensen, S. N., Olsson, M. E., Baun, A., Hartmann, N. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+certain+shade+of+green:+can+algal+pigments+reveal+shading+effects+of+nanoparticles.">A certain shade of green: can algal pigments reveal shading effects of nanoparticles.</a> Integrated Environmental Assessment and Management. 12 (1), 200-202 (2016).</li><li>Chen, F., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Algae+response+to+engineered+nanoparticles:+current+understanding{,}+mechanisms+and+implications.">Algae response to engineered nanoparticles: current understanding{,} mechanisms and implications.</a> Environmental Science: Nano. 6 (4), 1026-1042 (2019).</li><li>Arensberg, P., Hemmingsen, V. H., Nyholm, N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+miniscale+algal+toxicity+test.">A miniscale algal toxicity test.</a> Chemosphere. 30 (11), 2103-2115 (1995).</li><li>Organisation for Economic Cooperation and Development. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Test+No.+201:+Freshwater+Alga+and+Cyanobacteria,+Growth+Inhibition+Test.">Test No. 201: Freshwater Alga and Cyanobacteria, Growth Inhibition Test.</a> Organisation for Economic Cooperation and Development. , (2011).</li><li>International Organization for Standardization (ISO). <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Water+Quality+-+Fresh+Water+Algal+Growth+Inhibition+Test+with+Unicellular+Green+Algae.">Water Quality - Fresh Water Algal Growth Inhibition Test with Unicellular Green Algae.</a> International Organization for Standardization (ISO). , (2012).</li><li>Halling-S&#248;rensen, B., Nyhohn, N., Baun, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Algal+toxicity+tests+with+volatile+and+hazardous+compounds+in+air-tight+test+flasks+with+CO2+enriched+headspace.">Algal toxicity tests with volatile and hazardous compounds in air-tight test flasks with CO2 enriched headspace.</a> Chemosphere. 32 (8), 1513-1526 (1996).</li><li>Mayer, P., Nyholm, N., Verbruggen, E. M. J., Hermens, J. L. M., Tolls, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Algal+growth+inhibition+test+in+filled,+closed+bottles+for+volatile+and+sorptive+materials.">Algal growth inhibition test in filled, closed bottles for volatile and sorptive materials.</a> Environmental Toxicology and Chemistry. 19 (10), 2551-2556 (2000).</li><li>Ritz, C., Baty, F., Streibig, J. C., Gerhard, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Dose-response+analysis+using+R.">Dose-response analysis using R.</a> PloS One. 10 (12), 0146021 (2015).</li><li>Birch, H., Kramer, N. I., Mayer, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Time-resolved+freely+dissolved+concentrations+of+semivolatile+and+hydrophobic+test+chemicals+in+in+vitro+assays-measuring+high+losses+and+crossover+by+headspace+solid-phase+microextraction.">Time-resolved freely dissolved concentrations of semivolatile and hydrophobic test chemicals in in vitro assays-measuring high losses and crossover by headspace solid-phase microextraction.</a> Chemical Research in Toxicology. 32 (9), 1780-1790 (2019).</li><li>Trac, L. N., Schmidt, S. N., Mayer, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Headspace+passive+dosing+of+volatile+hydrophobic+chemicals+-+toxicity+testing+exactly+at+the+saturation+level.">Headspace passive dosing of volatile hydrophobic chemicals - toxicity testing exactly at the saturation level.</a> Chemosphere. 211, 694-700 (2018).</li><li>Eisentraeger, A., Dott, W., Klein, J., Hahn, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Comparative+studies+on+algal+toxicity+testing+using+fluorometric+microplate+and+Erlenmeyer+flask+growth-inhibition+assays.">Comparative studies on algal toxicity testing using fluorometric microplate and Erlenmeyer flask growth-inhibition assays.</a> Ecotoxicology and Environmental Safety. 54 (3), 346-354 (2003).</li><li>Paixao, S. M., Silva, L., Fernandes, A., O'Rourke, K., Mendonca, E., Picado, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Performance+of+a+miniaturized+algal+bioassay+in+phytotoxicity+screening.">Performance of a miniaturized algal bioassay in phytotoxicity screening.</a> Ecotoxicology. 17 (3), 165-171 (2008).</li><li>Thellen, C., Blaise, C., Roy, Y., Hickey, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Round-robin+testing+with+the+selenastrum--capricornutum+microplate+toxicity+assay.">Round-robin testing with the selenastrum--capricornutum microplate toxicity assay.</a> Hydrobiologia. 188, 259-268 (1989).</li><li>Nagai, T., Taya, K., Annoh, H., Ishihara, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Application+of+a+fluorometric+microplate+algal+toxicity+assay+for+riverine+periphytic+algal+species.">Application of a fluorometric microplate algal toxicity assay for riverine periphytic algal species.</a> Ecotoxicology and Environmental Safety. 94, 37-44 (2013).</li><li>Lee, W. M., An, Y. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Effects+of+zinc+oxide+and+titanium+dioxide+nanoparticles+on+green+algae+under+visible,+UVA,+and+UVB+irradiations:+no+evidence+of+enhanced+algal+toxicity+under+UV+pre-irradiation.">Effects of zinc oxide and titanium dioxide nanoparticles on green algae under visible, UVA, and UVB irradiations: no evidence of enhanced algal toxicity under UV pre-irradiation.</a> Chemosphere. 91 (4), 536-544 (2013).</li><li>Samei, M., Sarrafzadeh, M. H., Faramarzi, M. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+impact+of+morphology+and+size+of+zinc+oxide+nanoparticles+on+its+toxicity+to+the+freshwater+microalga,+Raphidocelis+subcapitata.">The impact of morphology and size of zinc oxide nanoparticles on its toxicity to the freshwater microalga, Raphidocelis subcapitata.</a> Environmental Science and Pollution Research. 26 (3), 2409-2420 (2019).</li><li>Neale, P. A., Jaemting, A. K., O'Malley, E., Herrmann, J., Escher, B. I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Behaviour+of+titanium+dioxide+and+zinc+oxide+nanoparticles+in+the+presence+of+wastewater-derived+organic+matter+and+implications+for+algal+toxicity.">Behaviour of titanium dioxide and zinc oxide nanoparticles in the presence of wastewater-derived organic matter and implications for algal toxicity.</a> Environmental Science: Nano. 2 (1), 86-93 (2015).</li><li>Hartmann, N. B., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+challenges+of+testing+metal+and+metal+oxide+nanoparticles+in+algal+bioassays:+titanium+dioxide+and+gold+nanoparticles+as+case+studies.">The challenges of testing metal and metal oxide nanoparticles in algal bioassays: titanium dioxide and gold nanoparticles as case studies.</a> Nanotoxicology. 7 (6), 1082-1094 (2013).</li><li>Farkas, J., Booth, A. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Are+fluorescence-based+chlorophyll+quantification+methods+suitable+for+algae+toxicity+assessment+of+carbon+nanomaterials.">Are fluorescence-based chlorophyll quantification methods suitable for algae toxicity assessment of carbon nanomaterials.</a> Nanotoxicology. 11 (4), 569-577 (2017).</li><li>Handy, R. D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Practical+considerations+for+conducting+ecotoxicity+test+methods+with+manufactured+nanomaterials:+what+have+we+learnt+so+far.">Practical considerations for conducting ecotoxicity test methods with manufactured nanomaterials: what have we learnt so far.</a> Ecotoxicology. 21 (4), 933-972 (2012).</li><li>Handy, R. D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Ecotoxicity+test+methods+for+engineered+nanomaterials:+practical+experiences+and+recommendations+from+the+bench.">Ecotoxicity test methods for engineered nanomaterials: practical experiences and recommendations from the bench.</a> Environmental Toxicology and Chemistry. 31 (1), 15-31 (2012).</li></ol>

Fytoplankton zet zonne-energie en kooldioxide om in organisch materiaal en speelt daarmee een centrale rol in het aquatische ecosysteem. Om deze reden worden algengroeiremmingstests opgenomen als een van de drie verplichte aquatische toxiciteitstests die nodig zijn voor de wettelijke risicobeoordeling van chemische stoffen. De mogelijkheid om een betrouwbare en reproduceerbare algentoxiciteitstest uit te voeren is in dit verband essentieel. Testopstellingen met Erlenmeyer-kolven introduceert een reeks variabiliteiten en ...

De algentoxiciteitstest is een van de slechts drie verplichte tests die worden gebruikt om de ecotoxiciteitsgegevens te genereren die nodig zijn voor de pre- en post-market registratie van chemische stoffen door Europese en internationale regelgeving (bijvoorbeeld REACH1 en TSCA (VS)). Hiervoor zijn gestandaardiseerde algentestrichtlijnen ontwikkeld door internationale organisaties (bijvoorbeeld ISO en OESO). Deze testnormen en richtlijnen schrijven ideale testomstandigheden voor in termen van pH, temperatuur, kooldioxideniveaus en lichtintensiteit. Het handhaven van stabiele testomstandigheden tijdens algentesten is in de praktijk echter moeilijk en de resultaten lijden aan problemen met reproduceerbaarheid en betrouwbaarheid voor een reeks chemische stoffen en nanomaterialen (vaak aangeduid als "moeilijke stoffen")2. De meeste van de bestaande algentoxiciteit testen setups werken met relatief grote volumes (100-250 mL) gelegen op een orbitale shaker in een incubator. Een dergelijke opstelling beperkt het aantal testconcentraties en repliceert haalbare en grote hoeveelheden algencultuur en testmateriaal. Bovendien hebben deze opstellingen zelden een uniform lichtveld en zijn de betrouwbare lichtomstandigheden bovendien moeilijk te verkrijgen in grote kolven, deels omdat de lichtintensiteit exponentieel afneemt naarmate het licht verder reist en deels door de kolfgeometrie. Alternatieve opstellingen omvatten kunststof microtiter3-platen met kleine monstervolumes die niet in staat zijn om voldoende bemonsteringsvolumes mogelijk te maken om pH, aanvullende biomassametingen, pigmentextractie of andere analyses die destructieve bemonstering vereisen, te meten. Een bijzondere uitdaging met behulp van bestaande opstellingen voor algentoxiciteit testen van nanomaterialen en stoffen die gekleurde suspensies vormen is de interferentie of het blokkeren van het licht beschikbaar voor de algencellen, vaak aangeduid als "arcering"4,5. Arcering kan optreden in flacons door het testmateriaal en/of interacties tussen het testmateriaal en de algencellen, of arcering kan optreden tussen flacons, vanwege hun positionering ten opzichte van elkaar en de lichtbron.
De methode is gebaseerd op de kleinschalige algentoxiciteitstest die Arensberg et al.6 heeft geïntroduceerd en die het mogelijk maakt om te testen in overeenstemming met normen zoals OESO 2017en ISO 86928. De methode is verder geoptimaliseerd om de hierboven genoemde beperkingen aan te pakken door: 1) gebruik te maken van de LED-lichttechnologie om uniforme lichtomstandigheden te garanderen met minimale warmteopwekking, 2) het verstrekken van voldoende monstervolume voor chemische / biologische analyse met behoud van constante pH, CO2 niveaus, en 3) waardoor het gebruik van veelzijdige testcontainer materiaal voor het testen van vluchtige stoffen of stoffen met een hoog sorptiepotentieel.

<table>
	<tbody>
		<tr>
			<td>Acetone</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>V179124</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ammonium chloride</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>254134</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>BlueCap bottles (1L)</td>
			<td>Buch &#38; Holm A/S</td>
			<td>&#160;9072335</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Boric acid</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>B0394</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Calcium chloride dihydrate</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>208290</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Clear acrylic sheet (40x40 cm)</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Cobalt(II) chloride hexahydrate</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>255599</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Copper(II) chloride dihydrate</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>307483</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ethylenediaminetetraacetic acid disodium salt dihydrate</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>&#160;E5134</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Fluorescence Spectrophotometer F-7000</td>
			<td>Hitachi</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Hydrochloric acid</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>258148</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Iron(III) chloride hexahydrate</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>236489</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>LED light source</td>
			<td>Helmholt Elektronik A/S</td>
			<td>H35161</td>
			<td>Neutral White, 6500K</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Magnesium chloride hexahydrate</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>M9272</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Magnesium sulfate heptahydrate</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>230391</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Manganese(II) chloride tetrahydrate</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>221279</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Orbital shaker</td>
			<td>IKA</td>
			<td>2980200</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Potassium phosphate monobasic</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>P0662</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Raphidocelis subcapitata</td>
			<td>NORCCA</td>
			<td></td>
			<td>NIVA-CHL1 strain</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Scintillation vials (20 mL)</td>
			<td>Fisherscientific</td>
			<td>11526325</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sodium bicarbonate</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>S6014</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sodium hydroxide</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>415413</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sodium molybdate dihydrate</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>331058&#160;</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Spring clamp</td>
			<td>Frederiksen Scientific A/S</td>
			<td>472002</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Thermostatic cabinet</td>
			<td>VWR</td>
			<td>WTWA208450</td>
			<td>Alternative: temperature controlled room</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ventilation pipe (&#216;125 mm)</td>
			<td>Silvan</td>
			<td>22605630165</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Volumetric flasks (25 mL)</td>
			<td>DWK Life Sciences</td>
			<td>246781455</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Zinc chloride</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>208086</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

a small-scale setup for algal toxicity testing of nanomaterials and other difficult substances

Ecotoxiciteitsgegevens zijn een vereiste voor pre- en post-market registratie van chemische stoffen door Europese en internationale regelgeving (bijvoorbeeld REACH). De algentoxiciteitstest wordt vaak gebruikt bij de beoordeling van de regelgeving van chemische stoffen. Om een hoge betrouwbaarheid en reproduceerbaarheid te bereiken is de ontwikkeling van gestandaardiseerde richtlijnen van vitaal belang. Voor algentoxiciteitstests vereisen de richtlijnen stabiele en uniforme omstandigheden van parameters zoals pH, temperatuur, kooldioxideniveaus en lichtintensiteit. Nanomaterialen en andere zogenaamde moeilijke stoffen kunnen het licht verstoren, waardoor een grote variatie in verkregen resultaten de acceptatie van de regelgeving belemmert. Om deze uitdagingen het hoofd te bieden, hebben we LEVITATT (LED Vertical Illumination Table for Algal Toxicity Tests) ontwikkeld. De setup maakt gebruik van LED-verlichting van onderen waardoor een homogene lichtverdeling en temperatuurregeling, terwijl ook het minimaliseren van intra-monster arcering. De opstelling optimaliseert het monstervolume voor biomassakwantificering en zorgt tegelijkertijd voor een voldoende instroom van CO2 om de exponentiële groei van de algen te ondersteunen. Bovendien kan het materiaal van de testcontainers worden aangepast om adsorptie en vervluchtiging te minimaliseren. Bij het testen van gekleurde stoffen of deeltjessuspensies, het gebruik van LED-verlichting maakt het ook mogelijk voor het verhogen van de lichtintensiteit zonder extra warmteopwekking. Het compacte ontwerp en de minimale apparatuurvereisten vergroten de mogelijkheden voor de implementatie van de LEVITATT in een breed scala aan laboratoria. Hoewel levitatt voldoet aan de gestandaardiseerde ISO- en OESO-richtlijnen voor algentoxiciteitstests, vertoonde het ook een lagere variabiliteit tussen de monsters voor twee referentiestoffen (3,5-Dicholorophenol en K2Cr2O7) en drie nanomaterialen (ZnO, CeO2en BaSO4) in vergelijking met Erlenmeyer-kolfjes en microtiterplaten.

Er wordt een eerste test met een referentiestof uitgevoerd om de gevoeligheid van de algenstam te bepalen. Referentiestoffen die regelmatig voor R. subcapitata worden gebruikt, zijn kaliumdichromaat en 3,5-Dichloodfenol7,8. Figuur 3 en tabel 2 laten een representatief resultaat zien van een algentest, met inbegrip van curvefitting en statistische output wanneer het DRC-pakket in R wordt toegepast op de groei...

Watch this Scientific Journal Video about A Small-Scale Setup for Algal Toxicity Testing of Nanomaterials and Other Difficult Substances at JoVE.com

A Small-Scale Setup for Algal Toxicity Testing of Nanomaterials and Other Difficult Substances

We demonstreren algentoxiciteitstests voor moeilijke stoffen (bijvoorbeeld gekleurde stoffen of nanomaterialen) met behulp van een opstelling die verticaal met een LED wordt verlicht.

Een kleinschalige setup voor algentoxiciteitstesten van nanomaterialen en andere moeilijke stoffen

Ecotoxicity data is a requirement for pre- and post-market registration of chemicals by European and international regulations (e.g., REACH). The algal ...

Wanneer een chemisch bedrijf een nieuw chemisch of ander materiaal op de markt wil brengen, moeten ze gegevens leveren uit een reeks ecotoxiciteitstests. De algentest is een van de drie verplichte tests die moeten worden uitgevoerd. De algentest lijdt onder het feit dat het een hele uitdaging is om uit te voeren.Daarom hebben we het LEVITATT testplatform ontwikkeld. De LEVITATT maakt gebruik van LED-licht om problemen met overmatige warmteopwekking te voorkomen. Bovendien zorgt het voor een uniform lichtveld.Het heeft een compact formaat, wat betekent dat je niet veel ruimte nodig hebt om de algentest uit te voeren, maar tegelijkertijd maakt het mogelijk om voldoende monstervolume te gebruiken om chemische analyse en karakterisering uit te voeren voor, tijdens en na het testen. Dit is vooral belangrijk wanneer u nanomaterialen test. Deze video zal het gebruik van LEVITATT voor algentoxiciteitstesten van nanomaterialen en andere moeilijke stoffen aantonen.De demonstratie bestaat uit de volgende vier stappen. Beschrijf eerst de componenten van de LEVITATT. De tweede stap is het voorbereiden van de oplossing voor algengroeimedia.En de derde stap is om een overzicht te geven van de procedure van het uitvoeren van een algentoxiciteitstest. De laatste stap is het meten van de toename van algenbiomassa met fluorometer. De LEVITATT kan in de temperatuurgestuurde kast van de kamer worden geplaatst.Dit zorgt voor een stabiele temperatuur tijdens de blootstelling. De opstelling wordt geplaatst op een orbitale shaker om rotatie van de monsters tijdens de test mogelijk te maken. De test wordt uitgevoerd in 20-milliliter scintillatie flacons met vier milliliter blootstelling medium.Een schroefdop met een geboord gat zorgt voor CO2-uitwisseling met lucht tijdens de blootstelling. De LED-bron is ingeklemd tussen twee plastic platen en bevindt zich in het midden van elke behuizing. De plaatsing creëert een homogeen lichtveld en minimaliseert schaduw tussen de monsters.Elke behuizing is gemonteerd met klemmen en kan maximaal vijf monsters bevatten. Het compacte formaat minimaliseert de ruimte die nodig is om het experiment uit te voeren. Om de voorraad oplossingen voor te bereiden, wegen de juiste hoeveelheid van elke verbinding.De voorraadoplossing bestaat uit verschillende zouten die van vitaal belang zijn voor de groei van de algen. Wanneer de juiste hoeveelheid zouten is afgewogen, worden ze verdund met ultrazuiver water. De voorraad oplossingen worden gesteriliseerd, hetzij door filtreren of autoclaven.Na sterilisatie kunnen de voorraadoplossingen in het donker worden opgeslagen bij vier graden Celsius. Bereid een reeks blootstellingsconcentraties voor. De factor tussen de blootstellingsconcentraties mag niet meer bedragen dan 3,2.Aan elke testconcentratie wordt het juiste volume van exponentieel groeiende algen toegevoegd. De uiteindelijke celdichtheid moet ongeveer 10.000 algencellen per milliliter zijn. Het is belangrijk dat de pre-cultuur exponentieel groeit om te voldoen aan de validiteitscriteria van de test.De meetbladeren worden gemengd om een homogene verdeling van algen en verbinding mogelijk te maken vóór de bemonstering. De monsters worden gegoten in bekers, en vier milliliter is pipetted in 20-milliliter scintillatie flacons. De scintillatie flesjes zijn nu afgetopt.Pipet 0,4 milliliter van elke concentratie. Voeg 1,6 milliliter aceton toe om de celwand te verstoren en laat het chlorofyl los in de vloeibare fase. Elke glazen flacon is nu dicht dicht om verdamping van aceton tijdens de opslag te voorkomen.De afgedekte scintillatie flacons worden nu willekeurig verdeeld in de LEVITATT en 72 uur lang geïncubeerd. Meet de lichtintensiteit en de temperatuur aan het begin en einde van de incubatie om ervoor te zorgen dat de gewenste richtlijnen worden nageleefd. Sub-bemonstering gebeurt op 24 uur'interval door pipet 0,4 milliliter van elke scintillatie flacons in glazen flesjes.Voeg 1,6 miljoen aceton toe om de celwand te verstoren en laat het chlorofyl los in de vloeibare fase. Nadat aceton is toegevoegd, schroef de deksels stevig op en laat de monsters in het donker tot de analyse. Gebruik een fluorometer om de biomassa in het monster te kwantificeren die gedurende de hele testperiode is verkregen.De instellingen op de fluorometer moeten 420 nanometer als excitatiegolflengte en een emissiegolflengte van 671 nanometer zijn. Elk afzonderlijk monster wordt drie keer gemeten en de relatieve waarden worden genoteerd. De relatieve waarden van de fluorometer worden gebruikt om het groeipercentage te berekenen dat zal worden gebruikt voor verdere gegevensbehandeling.Gebruik een statistische software om een niet-lineaire regressiecurve aan te passen aan de berekende groeisnelheidsgegevens. Een voorbeeld van een niet-lineaire regressiecurve zou een log-logistic van levensvatbare functie kunnen zijn. Het bijbehorende betrouwbaarheidsinterval van 95% wordt naast de modelpasvorm weergegeven.Regelmatig effectieve concentratiewaarden zoals 10, 20 en 50% inefficiënt worden gebruikt om het resultaat van een ecotoxiciteitstest te rapporteren. Tot slot biedt de LEVITATT een compact platform voor algentoxiciteitstesten van reguliere chemicaliën die voldoen aan internationale gestandaardiseerde richtlijnen. Bovendien biedt de opstelling een robuust platform voor het testen van moeilijke stoffen die de doorgang van licht naar de algen verstoren, zoals nanomaterialen of gekleurde stoffen.

Research

JoVE Journal

Environment

Preparation and Testing of Impedance-based Fluidic Biochips with RTgill-W1 Cells for Rapid Evaluation of Drinking Water Samples for Toxicity

Opstellen en testen van impedantie-gebaseerde Fluidic biochips met RTgill-W1 Cellen voor snelle evaluatie van Drinkwater Monsters voor de toxiciteit

This manuscript describes how to prepare fluidic biochips with Rainbow trout gill epithelial (RTgill-W1) cells for use in a field portable water toxicity ...

Experimental Protocol for Biodiesel Production with Isolation of Alkenones as Coproducts from Commercial Isochrysis Algal Biomass

Experimental Protocol for Biodiesel Production with Isolation of Alkenones as Coproducts from Commercial Isochrysis Algal Biomass

Experimenteel protocol voor de productie van biodiesel met Isolatie van Alkenones als coproducten van Commercial<em&gt; Isochrysis</em&gt; Algenbiomassa

The need to replace petroleum fuels with alternatives from renewable and more environmentally sustainable sources is of growing importance. ...

Assaying Predatory Feeding Behaviors in Pristionchus and Other Nematodes

Assaying Predatory Feeding Behaviors in Pristionchus and Other Nematodes

Het testen van Predatory Feeding gedrag in<em&gt; Pristionchus</em&gt; En andere Nematoden

This protocol provides multiple methods for the analysis and quantification of predatory feeding behaviors in nematodes. Many nematode species including ...

Extraction of Structural Extracellular Polymeric Substances from Aerobic Granular Sludge

Extractie van structurele extracellulaire polymere stoffen van aërobe korrelslib

To evaluate and develop methodologies for the extraction of gel-forming extracellular polymeric substances (EPS), EPS from aerobic granular sludge (AGS) ...

Comparison of Scale in a Photosynthetic Reactor System for Algal Remediation of Wastewater

Vergelijking van de schaal in een Photosynthetic Reactor System for Algen sanering van afvalwater

An experimental methodology is presented to compare the performance of two different sized reactors designed for wastewater treatment. In this study, ...

Functionalization and Dispersion of Carbon Nanomaterials Using an Environmentally Friendly Ultrasonicated Ozonolysis Process

Functionalisatie en Dispersie van Koolstof Nanomaterialen Met behulp van een milieuvriendelijk Ultrasonicated Ozonolysis Proces

Functionalization of carbon nanomaterials is often a critical step that facilitates their integration into larger material systems and devices. In the ...

Dispersion of Nanomaterials in Aqueous Media: Towards Protocol Optimization

Dispersie van nanomaterialen in waterige Media: op weg naar protocolverbetering

The sonication process is commonly used for de-agglomerating and dispersing nanomaterials in aqueous based media, necessary to improve homogeneity and ...

Harvesting Venom Toxins from Assassin Bugs and Other Heteropteran Insects

Oogsten van Venom toxines uit Assassin insecten en andere Heteropteran insecten

Heteropteran insects such as assassin bugs (Reduviidae) and giant water bugs (Belostomatidae) descended from a common predaceous and venomous ancestor, ...

A High-throughput Assay for the Prediction of Chemical Toxicity by Automated Phenotypic Profiling of Caenorhabditis elegans

A High-throughput Assay for the Prediction of Chemical Toxicity by Automated Phenotypic Profiling of Caenorhabditis elegans

Een High-throughput Assay voor de voorspelling van de chemische toxiciteit door geautomatiseerde fenotypische profilering van Caenorhabditis elegans

Applying toxicity testing of chemicals in higher order organisms, such as mice or rats, is time-consuming and expensive, due to their long lifespan and ...

Development and Testing of Species-specific Quantitative PCR Assays for Environmental DNA Applications

Ontwikkeling en testen van soortspecifieke kwantitatieve PCR-tests voor milieu-DNA-toepassingen

New, non-invasive methods for detecting and monitoring species presence are being developed to aid in fisheries and wildlife conservation management. The ...