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

Questa ricerca è stata finanziata da PATROLS – Advanced Tools for NanoSafety Testing, Grant agreement 760813 nell'ambito del programma di ricerca e innovazione Horizon 2020.

1. Descrizione dell'impostazione LEVITATT
<ol><li>Utilizzare fiale di vetro scintillante da 20 mL(Figura 1, inserto 1) che consente la penetrazione della luce. In alternativa, è possibile utilizzare fiale di plastica penetrabili leggere. Quantificare l'intensità della luce utilizzando un fotometro.</li>
	<li>Utilizzare almeno una sospensione di prova di 4 mL all'inizio del test per consentire la quantificazione della biomassa e per la caratterizzazione/quantificazione dei nanomateriali d...

<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>

Il fitoplancton converte l'energia solare e l'anidride carbonica in materia organica e detiene quindi un ruolo fondamentale nell'ecosistema acquatico. Per questo motivo, i test di inibizione del tasso di crescita delle alghe sono inclusi come uno dei tre test obbligatori di tossicità acquatica necessari per la valutazione del rischio regolamentare delle sostanze chimiche. La capacità di eseguire un test di tossicità algale affidabile e riproducibile è fondamentale a questo proposito. Le configurazioni di prova con fl...

Il test di tossicità delle alghe è uno dei soli tre test obbligatori utilizzati per generare i dati di ecotossicità necessari per la registrazione pre e post-mercato di sostanze chimiche da parte delle normative europee e internazionali (ad esempio, REACH1 e TSCA (USA)). A tale scopo, le organizzazioni internazionali hanno sviluppato linee guida standardizzate per i test delle alghe (ad esempio, ISO e OCSE). Questi standard di test e linee guida prescrivono condizioni di prova ideali in termini di pH, temperatura, livelli di anidride carbonica e intensità della luce. Tuttavia, mantenere condizioni di prova stabili durante i test delle alghe è in pratica difficile e i risultati soffrono di problemi di riproducibilità e affidabilità per una serie di sostanze chimiche e nanomateriali (spesso indicati come "sostanze difficili")2. La maggior parte delle configurazioni di test di tossicità delle alghe esistenti operano con volumi relativamente grandi (100-250 mL) situati su uno shaker orbitale all'interno di un'incubatrice. Tale impostazione limita il numero di concentrazioni di prova e replica volumi raggiungibili e elevati di coltura algale e materiale di prova. Inoltre, queste configurazioni raramente hanno un campo di luce uniforme e condizioni di illuminazione affidabili sono inoltre difficili da ottenere in grandi flaconi, in parte come l'intensità della luce diminuisce esponenzialmente più la luce viaggia e in parte a causa della geometria del fiasche. Le configurazioni alternative comprendono microtiter di plastica3 piastre contenenti piccoli volumi di campioni che non consentono volumi di campionamento adeguati per misurare il pH, misurazioni aggiuntive della biomassa, estrazione di pigmenti o altre analisi che richiedono un campionamento distruttivo. Una sfida particolare utilizzando le configurazioni esistenti per il test di tossicità algale di nanomateriali e sostanze che formano sospensioni colorate è l'interferenza o il blocco della luce disponibile per le cellule algali, spesso indicato come "ombreggiatura"4,5. L'ombreggiatura può verificarsi all'interno delle fiale dal materiale di prova e/o dalle interazioni tra il materiale di prova e le cellule algali, o l'ombreggiatura può verificarsi tra le fiale, a causa del loro posizionamento rispetto all'altro e della fonte di luce.
Il metodo si basa sull'impostazione del test di tossicità delle alghe su piccola scala introdotto da Arensberg et al.6 che consente di testare in conformità con standard quali OCSE 2017e ISO 86928. Il metodo è ulteriormente ottimizzato per affrontare le limitazioni sopra indicate da: 1) utilizzando la tecnologia della luce a LED per garantire condizioni di luce uniformi con una generazione minima di calore, 2) fornendo un volume campione adeguato per l'analisi chimico-biologica mantenendo costante il pH, i livelli di CO2 e 3) consentendo l'uso di materiale contenitore di prova versatile per la sperimentazione di sostanze volatili o sostanze con un elevato potenziale di assorbimento.

<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

I dati sull'ecotossicità sono un requisito per la registrazione pre e post-mercato delle sostanze chimiche da parte delle normative europee e internazionali (ad esempio, REACH). Il test di tossicità delle alghe è spesso utilizzato nella valutazione del rischio normativo delle sostanze chimiche. Al fine di ottenere un'elevata affidabilità e riproducibilità, lo sviluppo di linee guida standardizzate è di vitale importanza. Per i test di tossicità delle alghe, le linee guida richiedono condizioni stabili e uniformi di parametri come pH, temperatura, livelli di anidride carbonica e intensità della luce. I nanomateriali e altre cosiddette sostanze difficili possono interferire con la luce causando una grande variazione nei risultati ottenuti ostacolando la loro accettazione normativa. Per affrontare queste sfide, abbiamo sviluppato LEVITATT (LED Vertical Illumination Table for Algal Toxicity Tests). L'installazione utilizza l'illuminazione a LED dal basso, consentendo una distribuzione omogenea della luce e il controllo della temperatura, riducendo al minimo l'ombreggiatura intra-campione. L'installazione ottimizza il volume del campione per la quantificazione della biomassa e allo stesso tempo garantisce un afflusso sufficiente di CO2 per supportare la crescita esponenziale delle alghe. Inoltre, il materiale dei contenitori di prova può essere adattato per ridurre al minimo l'assorbimento e la volatilizzazione. Durante la sperimentazione di sostanze colorate o sospensioni di particelle, l'uso di luci a LED consente anche di aumentare l'intensità della luce senza ulteriore generazione di calore. Il design compatto e i requisiti minimi di equipaggiamento aumentano le possibilità di implementazione del LEVITATT in una vasta gamma di laboratori. Pur essendo conforme alle linee guida standardizzate ISO e OCSE per i test di tossicità delle alghe, LEVITATT ha anche mostrato una minore variabilità tra campioni per due sostanze di riferimento (3,5-Dicholorophenol e K2Cr2O7) e tre nanomateriali (nO, CeO2e BaSO4) rispetto ai flaconi di Erlenmeyer e alle piastre microtitero.

Viene effettuata una prova iniziale con una sostanza di riferimento per determinare la sensibilità del ceppo algale. Le sostanze di riferimento regolarmente utilizzate per R. subcapitata sono dicromate di potassio e 3,5-Dichlorphenol7,8. La figura 3 e la tabella 2 mostrano un risultato rappresentativo di una prova algale che include il raccordo a curva e i risultati statistici quando il pacchetto RDC in R v...

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

Dimostriamo test di tossicità delle alghe per sostanze difficili (ad esempio, sostanze colorate o nanomateriali) utilizzando un setup illuminato verticalmente con un LED.

Un'installazione su piccola scala per il test della tossicità delle alghe di nanomateriali e altre sostanze difficili

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

Quando un'azienda chimica vuole mettere sul mercato una nuova sostanza chimica o un altro materiale, deve fornire i dati di una serie di test di ecotossicità. Il test algale è uno dei tre test obbligatori che devono essere eseguiti. Il test delle alghe soffre del fatto che è piuttosto impegnativo da eseguire.Per questo motivo, abbiamo sviluppato la piattaforma di test LEVITATT. LeVITATT utilizza la luce a LED per evitare problemi con un'eccessiva generazione di calore. Inoltre, garantisce un campo luminoso uniforme.Ha una dimensione compatta, il che significa che non hai bisogno di molto spazio per eseguire il test delle alghe, ma allo stesso tempo, consente di utilizzare abbastanza volume del campione per eseguire analisi chimiche e caratterizzazione prima, durante e dopo il test. Questo è particolarmente importante quando si testano i nanomateriali. Questo video dimostrerà l'uso di LEVITATT per test di tossicità delle alghe di nanomateriali e altre sostanze difficili.La dimostrazione consiste nei quattro passaggi seguenti. In primo luogo, descrivere i componenti del LEVITATT. Il secondo passo è preparare la soluzione per i mezzi di crescita delle alghe.E il terzo passo è dare una panoramica della procedura su come eseguire un test di tossicità delle alghe. Il passo finale è misurare l'aumento della biomassa algale con il fluorometro. Il LEVITATT può essere collocato nell'armadio della stanza a temperatura controllata.Ciò consente una temperatura stabile durante l'esposizione. La configurazione viene posizionata su uno shaker orbitale per consentire la rotazione dei campioni durante la prova. Il test viene condotto in flaconcini a scintillazione da 20 millilitri contenenti quattro millilitri di esposizione.Un tappo a vite con foro forato consente lo scambio di CO2 con aria durante l'esposizione. La sorgente LED è inserita tra due fogli di plastica e situata al centro di ogni involucro. Il posizionamento crea un campo luminoso omogeneo e riduce al minimo l'ombreggiatura tra i campioni.Ogni involucro è montato con morsetti e può contenere fino a cinque campioni. La dimensione compatta riduce al minimo lo spazio necessario per eseguire l'esperimento. Per preparare le soluzioni stock, pesare la quantità appropriata di ogni composto.La soluzione stock è costituita da vari sali vitali per la crescita delle alghe. Quando la quantità appropriata di sali è stata pesata, vengono diluiti con acqua ultra pura. Le soluzioni stock vengono sterilizzate mediante filtrazione o autoclave.Dopo la sterilizzazione, le soluzioni stock possono essere conservate al buio a quattro gradi Celsius. Preparare una serie di concentrazioni di esposizione. Il fattore tra le concentrazioni di esposizione non deve superare 3,2.Il volume appropriato di alghe in crescita esponenziale viene aggiunto a ogni concentrazione di prova. La densità cellulare finale dovrebbe essere di circa 10.000 cellule algali per millilitro. È fondamentale che la precoltura sia in crescita esponenziale per soddisfare i criteri di validità del test.Le fiale di misura sono mescolate per consentire una distribuzione omogenea di alghe e composti prima del campionamento. I campioni vengono versati nei becher e quattro millilitri vengono pipettati in flaconcini a scintillazione da 20 millilitri. Le fiale scintillanti sono ora limitati.Pipetta 0,4 millilitro per ogni concentrazione. Aggiungere 1,6 millilitro acetone per interrompere la parete cellulare e rilasciare la clorofilla nella fase liquida. Ogni flaconcino di vetro è ora strettamente vicino per evitare l'evaporazione dell'acetone durante lo stoccaggio.Le fiale a scintillazione limitata sono ora distribuite casualmente nel LEVITATT e incubate per 72 ore. Misurare l'intensità della luce e la temperatura all'inizio e alla fine dell'incubazione per garantire il rispetto delle linee guida desiderate. Il sotto-campionamento viene effettuato a intervalli di 24 ore pipettando 0,4 millilitri da ogni flaconcini di scintillazione in flaconcini di vetro.Aggiungere 1,6 milioni di acetone per interrompere la parete cellulare e rilasciare la clorofilla nella fase liquida. Dopo l'aggiunta di acetone, avvitare saldamente i coperchi e lasciare i campioni al buio fino all'analisi. Utilizzare un fluorometro per quantificare la biomassa nel campione acquisito durante il periodo di prova.Le impostazioni sul fluorometro dovrebbero essere di 420 nanometri come lunghezza d'onda di eccitazione e una lunghezza d'onda di emissione di 671 nanometri. Ogni singolo campione viene misurato tre volte e vengono annotate i valori relativi. I valori relativi del fluorometro vengono utilizzati per calcolare il tasso di crescita che verrà utilizzato per un ulteriore trattamento dei dati.Utilizzare un software statistico per adattare una curva di regressione non lineare ai dati calcolati sul tasso di crescita. Un esempio di curva di regressione non lineare potrebbe essere un log-logistico di funzione praticabile. L'intervallo di confidenza associato al 95% viene visualizzato insieme all'adattamento del modello.Per segnalare il risultato di un test di ecotossicità vengono utilizzati valori di concentrazione regolarmente efficaci come 10, 20 e 50% inefficienti. In conclusione, leVITATT fornisce una piattaforma compatta per i test di tossicità delle alghe di sostanze chimiche regolari conformi alle linee guida standardizzate internazionali. Inoltre, la configurazione fornisce una solida piattaforma per il test di sostanze difficili che interferiscono con il passaggio della luce verso l'alghe, come nanomateriali o sostanze colorate.

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

Preparazione e test di impedenza a base di biochip fluidici con le cellule RTgill-W1 per valutare rapidamente campioni di acqua potabile per la tossicità

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

Ricerca

Ambiente

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

Protocollo sperimentale per produzione di biodiesel con isolamento di Alkenones come coprodotti da Commercial<em&gt; Isochrysis</em&gt; Biomassa algale

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

Saggio comportamenti alimentari predatori in<em&gt; Pristionchus</em&gt; E altri nematodi

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

Estrazione di sostanze strutturale extracellulare polimerici da aerobico granulare fanghi

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

Confronto di scala in un reattore sistema fotosintetico per Algal Bonifica delle acque reflue

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

Funzionalizzazione e dispersione dei nanomateriali del carbonio utilizzando un processo di ozonolisi ecologico ecologico

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

Dispersione dei nanomateriali in mezzi acquosi: verso l'ottimizzazione dei protocolli

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

Raccolta le tossine veleno da Assassin Bugs e altri insetti Heteropteran

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

Un saggio di High-throughput per la previsione di tossicità chimica di Automated fenotipica profilatura di 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

Sviluppo e test di test quantitativi PCR specifici per specie per applicazioni del DNA ambientale

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