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

Denne forskningen ble finansiert av PATROLS – Advanced Tools for NanoSafety Testing, Grant-avtale 760813 under Horizon 2020 forsknings- og innovasjonsprogram.

1. Beskrivelse av LEVITATT-oppsettet
<ol><li>Bruk 20 ml hetteglass med scintillasjonsglass (figur 1, sett inn 1) slik at lystrengning. Alternativt kan lette brukbare plastkuler brukes. Kvantifisere lysintensiteten ved hjelp av et fotometer.</li>
	<li>Bruk minst en 4 ml testsuspensjon i begynnelsen av testen for å tillate kvantifisering av biomasse og for karakterisering/kvantifisering av nanomaterialer under og etter inkubasjon (figur 1, sett inn 2).</li>
	<l...

<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>

Planteplankton omdannes solenergi og karbondioksid til organisk materiale og har dermed en sentral rolle i det akvatiske økosystemet. Av denne grunn er algeveksthemmingstester inkludert som en av tre obligatoriske akvatiske toksisitetstester som kreves for regulatorisk risikovurdering av kjemikalier. Evnen til å utføre en pålitelig og reproduserbar algetoksisitetstest er nøkkelen i denne forbindelse. Testoppsett ved hjelp av Erlenmeyer kolbe introduserer en rekke variasjoner og ulemper som beskrevet i innledningen. ...

Algetoksisitetstesten er en av bare tre obligatoriske tester som brukes til å generere økotoksisitetsdataene som kreves for registrering av kjemikalier før og etter markedet etter europeiske og internasjonale forskrifter (f.eks. REACH1 og TSCA (USA)). For dette formålet er standardiserte retningslinjer for algetest utviklet av internasjonale organisasjoner (f.eks. ISO og OECD). Disse teststandardene og retningslinjene foreskriver ideelle testforhold når det gjelder pH, temperatur, karbondioksidnivåer og lysintensitet. Det er imidlertid vanskelig å opprettholde stabile testforhold under algetesting, og resultatene lider av problemer med reproduserbarhet og pålitelighet for en rekke kjemiske stoffer og nanomaterialer (ofte referert til som "vanskelige stoffer")2. De fleste av de eksisterende algetoksisitetstestoppsettene opererer med relativt store volumer (100–250 ml) som ligger på en orbital shaker inne i en inkubator. Et slikt oppsett begrenser antall testkonsentrasjoner og replikerer oppnåelige og høye mengder algekultur og testmateriale. I tillegg har disse oppsettene sjelden et jevnt lysfelt, og pålitelige lysforhold er også vanskelige å oppnå i store flasker, delvis ettersom lysintensiteten reduseres eksponentielt jo lenger lyset beveger seg og delvis på grunn av kolbegeometrien. Alternative oppsett består av plastmikrotiter3-plater som inneholder små prøvevolumer som ikke tillater tilstrekkelige prøvetakingsvolumer for å måle pH, ytterligere biomassemålinger, pigmentekstraksjon eller andre analyser som krever destruktiv prøvetaking. En spesiell utfordring ved hjelp av eksisterende oppsett for algetoksisitetstesting av nanomaterialer og stoffer som danner fargede suspensjoner, er forstyrrelsen eller blokkeringen av lyset som er tilgjengelig for algecellene, ofte referert til som "skyggelegging"4,5. Skyggelegging kan forekomme i hetteglass av testmaterialet og/eller interaksjoner mellom testmaterialet og algecellene, eller skyggelegging kan forekomme mellom hetteglass, på grunn av deres posisjonering i forhold til hverandre og lyskilden.
Metoden er basert på det småskala algetoksisitetstestoppsettet introdusert av Arensberg et al.6 som gjør det mulig å teste i samsvar med standarder som OECD 2017og ISO 86928. Metoden er ytterligere optimalisert for å håndtere begrensningene nevnt ovenfor ved å: 1) ved hjelp av LED-lysteknologien for å sikre ensartede lysforhold med minimal varmegenerering, 2) som gir tilstrekkelig prøvevolum for kjemisk / biologisk analyse samtidig som konstant pH, CO2-nivåer og 3) muliggjør bruk av allsidig testbeholdermateriale for testing av flyktige stoffer eller stoffer med høyt sorpsjonspotensial.

<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

Økotoksisitetsdata er et krav for registrering av kjemikalier før og etter markedet etter europeiske og internasjonale forskrifter (f.eks. REACH). Algetoksisitetstesten brukes ofte i regulatorisk risikovurdering av kjemikalier. For å oppnå høy pålitelighet og reproduserbarhet er utviklingen av standardiserte retningslinjer avgjørende. For algetoksisitetstesting krever retningslinjene stabile og ensartede forhold for parametere som pH, temperatur, karbondioksidnivåer og lysintensitet. Nanomaterialer og andre såkalte vanskelige stoffer kan forstyrre lys som forårsaker en stor variasjon i oppnådde resultater som hindrer deres regulatoriske aksept. For å løse disse utfordringene har vi utviklet LEVITATT (LED Vertical Illumination Table for Algal Toxicity Tests). Oppsettet benytter LED-belysning nedenfra, noe som gir en homogen lysfordeling og temperaturkontroll samtidig som den minimerer skyggelegging av intraprøve. Oppsettet optimaliserer prøvevolumet for biomassekvantifisering og sikrer samtidig en tilstrekkelig tilstrømning av CO2 for å støtte eksponentiell vekst av alger. I tillegg kan materialet i testbeholderne skreddersys for å minimere adsorpsjon og volatilisering. Ved testing av fargede stoffer eller partikkelsuspensjoner gjør bruk av LED-lys også det mulig å øke lysintensiteten uten ytterligere varmegenerering. De kompakte design- og minimale utstyrskravene øker mulighetene for implementering av LEVITATT i et bredt spekter av laboratorier. Selv om levitatt var i samsvar med standardiserte ISO- og OECD-retningslinjer for algetoksisitetstesting, viste LEVITATT også en lavere inter-sample variabilitet for to referansestoffer (3,5-Dicholorophenol og K2Cr2O7) og tre nanomaterialer (ZnO, CeO2og BaSO 4 )sammenlignetmed Erlenmeyer flasks og mikrotiterplater.

En innledende test med referansestoff utføres for å bestemme følsomheten til algestammen. Referansestoffer som regelmessig brukes til R. subcapitata er kaliumdiktromat og 3,5-Dichlorphenol7,8. Figur 3 og tabell 2 viser et representativt resultat av en algetest, inkludert kurvemontering og statistiske utganger når DRC-pakken i R brukes på vekstratene.
<p class="jove_content" fo:keep-together.within-p...

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

Vi demonstrerer algetoksisitetstesting for vanskelige stoffer (f.eks. fargede stoffer eller nanomaterialer) ved hjelp av et oppsett opplyst vertikalt med en LED.

Et lite oppsett for algetoksisitetstesting av nanomaterialer og andre vanskelige stoffer

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

Når et kjemisk selskap ønsker å sette et nytt kjemikalie eller et annet materiale til markedet, må de levere data fra en rekke økotoksisitetstester. Algetesten er en av de tre obligatoriske testene som må utføres. Algetesten lider av det faktum at det er ganske utfordrende å utføre.Av denne grunn har vi utviklet LEVITATT-testplattformen. LEVITATT bruker LED-lys for å unngå problemer med overdreven varmegenerering. Videre sikrer det et jevnt lysfelt.Den har en kompakt størrelse, noe som betyr at du ikke trenger mye plass til å utføre algetesten, men samtidig gjør det mulig å bruke nok prøvevolum til å utføre kjemisk analyse og karakterisering før, under og etter testing. Dette er spesielt viktig når du tester nanomaterialer. Denne videoen vil demonstrere bruken av LEVITATT for algetoksisitetstesting av nanomaterialer og andre vanskelige stoffer.Demonstrasjonen består av følgende fire trinn. Først beskriver du komponentene i LEVITATT. Det andre trinnet er å forberede løsningen for alger vekst media.Og det tredje trinnet er å gi en oversikt over prosedyren for hvordan du utfører en algetoksisitetstest. Det siste trinnet er å måle økningen i algebiomasse med fluorometer. LEVITATT kan plasseres i det temperaturkontrollerte kabinettet i rommet.Dette gir stabil temperatur gjennom hele eksponeringen. Oppsettet er plassert på en orbital shaker for å tillate rotasjon av prøvene under testen. Testen utføres i 20-milliliter scintillation hetteglass som inneholder fire milliliter eksponeringsmedium.En skrukork med boret hull gjør det mulig for CO2-utveksling med luft under eksponeringen. LED-kilden er klemt mellom to plastplater og ligger i midten av hvert foringsrør. Plasseringen skaper et homogent lysfelt og minimerer skyggelegging mellom prøvene.Hvert foringsrør er montert med klemmer og kan holde opptil fem prøver. Den kompakte størrelsen minimerer plassen som kreves for å utføre eksperimentet. For å forberede lagerløsningene, vei ut riktig mengde av hver forbindelse.Lagerløsningen består av ulike salter som er avgjørende for veksten av alger. Når riktig mengde salter er veid ut, fortynnes de med ultra rent vann. Lagerløsningene steriliseres enten ved filtrering eller autoklavering.Etter sterilisering kan lagerløsningene lagres i mørket ved fire grader Celsius. Forbered en rekke eksponeringskonsentrasjoner. Faktoren mellom eksponeringskonsentrasjonene bør ikke overstige 3,2.Riktig volum av eksponentielt voksende alger legges til hver testkonsentrasjon. Den endelige celletettheten skal være ca. 10 000 algeceller per milliliter. Det er viktig at prekulturen eksponentielt vokser for å oppfylle gyldighetskriteriene for testen.Måleampullene blandes for å tillate en homogen fordeling av alger og sammensatte før prøvetaking. Prøvene helles i beger, og fire milliliter er pipetted i 20-milliliter scintillation hetteglass. Scintillation hetteglassene er nå avkortet.Pipette 0,4 milliliter fra hver konsentrasjon. Tilsett 1,6 milliliter aceton for å forstyrre celleveggen og slipp klorofyllet til væskefasen. Hvert hetteglass i glass er nå tett for å unngå fordampning av aceton under lagring.De avgrensede scintillation hetteglassene er nå tilfeldig fordelt i LEVITATT og inkubert i 72 timer. Mål lysintensiteten og temperaturen ved starten og slutten av inkubasjonen for å sikre samsvar med ønskede retningslinjer. Underprøvetaking gjøres ved 24 timers intervall ved å pipettering 0,4 milliliter fra hver scintillation hetteglass i hetteglass med glass.Tilsett 1,6 millioner aceton for å forstyrre celleveggen og slipp klorofyllet til væskefasen. Etter at aceton er lagt til, skrulokkene på tett og la prøvene stå i mørket til analyse. Bruk et fluorometer for å kvantifisere biomassen i prøven som er anskaffet gjennom hele testperioden.Innstillingene på fluorometeret bør være 420 nanometer som eksitasjon bølgelengde og en utslipp bølgelengde på 671 nanometer. Hver enkelt prøve måles tre ganger, og de relative verdiene noteres. De relative verdiene fra fluorometeret brukes til å beregne vekstraten som skal brukes til videre databehandling.Bruk en statistisk programvare til å tilpasse en ikke-lineær regresjonskurve til de beregnede vekstratedataene. Et eksempel på en ikke-lineær regresjonskurve kan være en log-log-logistikk av levedyktig funksjon. Det tilknyttede konfidensintervallet på 95 % vises sammen med modelltilpassing.Regelmessig effektive konsentrasjonsverdier som 10, 20 og 50% ineffektive brukes til å rapportere resultatet av en økotoksisitetstest. Til slutt gir LEVITATT en kompakt plattform for algetoksisitetstesting av vanlige kjemikalier som er i samsvar med internasjonale standardiserte retningslinjer. Videre gir oppsettet en robust plattform for testing av vanskelige stoffer som forstyrrer passasjen av lys mot alge, for eksempel nanomaterialer eller fargede stoffer.

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

Utarbeidelse og testing av Impedans baserte fluidic biochips med RTgill-W1 Cells for Rapid Evaluering av drikkevann Prøver for Toxicity

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

Forsøksprotokoll for biodiesel produksjon med Isolering av Alkenones som biprodukter fra Commercial<em&gt; Isochrysis</em&gt; Alge Biomasse

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

Analyse Rov Fôrings atferd i<em&gt; Pristionchus</em&gt; Og andre nematoder

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

Utvinning av Structural ekstracellulær polymere substanser fra Aerobic Granular Sludge

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

Sammenligning av Scale i en Photosynthetic reaktorsystem for Alge Remediation av avløpsvann

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

Funksjonalisering og dispersjon av karbonnanomaterialer ved bruk av en miljøvennlig ultrasonisert ozonolyseprosess

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

Spredning av nanomaterialer i vandige Media: mot protokollen optimalisering

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

Høsting gift giftstoffer fra Assassin Bugs og andre Heteropteran insekter

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

En høy gjennomstrømming analysen for prediksjon av kjemiske giftighet av automatisert fenotypiske profilering av 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

Utvikling og testing av artsspesifikke kvantitative PCR-analyser for miljø-DNA-applikasjoner

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