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

Denna forskning finansierades av PATROLS – Advanced Tools for NanoSafety Testing, Grant agreement 760813 under Horizon 2020 forsknings- och innovationsprogram.

1. Beskrivning av LEVITATT-uppställningen
<ol><li>Använd 20 mL scintillation glasflaskor (Figur 1, infoga 1) tillåter ljusgenomföring. Alternativt kan lätta peneerbara plastflaskor användas. Kvantifiera ljusintensiteten med hjälp av en fotometer.</li>
	<li>Använd minst en 4 mL testfjädring i början av testet för att möjliggöra kvantifiering av biomassa och för karakterisering/kvantifiering av nanomaterial under och efter inkubation (figur 1, skä...

<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>

Växtplankton omvandlar solenergi och koldioxid till organiskt material och har därmed en central roll i det akvatiska ekosystemet. Av denna anledning ingår hämningstester av algtillväxthastighet som ett av tre obligatoriska akvatiska toxicitetstester som krävs för en regulatorisk riskbedömning av kemikalier. Förmågan att utföra en tillförlitlig och reproducerbara algtoxicitet test är nyckeln i detta avseende. Testuppställningar med hjälp av Erlenmeyerkolvar introducerar en rad variabilities och olägenhete...

Testet av algtoxicitet är ett av endast tre obligatoriska tester som används för att generera de ekotoxicitetsdata som krävs för registrering av kemikalier före och efter marknaden genom europeiska och internationella bestämmelser (t.ex. Reach1 och TSCA (USA)). För detta ändamål har standardiserade riktlinjer för algtest tagits fram av internationella organisationer (t.ex. ISO och OECD). Dessa teststandarder och riktlinjer föreskriver idealiska testförhållanden vad gäller pH, temperatur, koldioxidnivåer och ljusintensitet. Att upprätthålla stabila testförhållanden under algtestning är dock i praktiken svårt och resultaten lider av problem med reproducerbarhet och tillförlitlighet för en rad kemiska ämnen och nanomaterial (ofta kallade "svåra ämnen")2. De flesta av de befintliga uppställningarna för testning av algtoxicitet fungerar med relativt stora volymer (100–250 mL) som ligger på en orbitalskaktör inuti en inkubator. En sådan inställning begränsar antalet testkoncentrationer och replikat uppnåeliga och höga volymer algodling och testmaterial. Dessutom har dessa uppställningar sällan ett enhetligt ljusfält och tillförlitliga ljusförhållanden är dessutom svåra att få tag i i stora kolvar, dels som ljusintensiteten minskar exponentiellt ju längre ljuset färdas och delvis på grund av kolvens geometri. Alternativa uppställningar omfattar mikrotiterav plast 3 plattor som innehåller små provvolymer som inte möjliggör tillräckliga provtagningsvolymer för att mäta pH, ytterligare biomassamätningar, pigmentutdragning eller andra analyser som kräver destruktiv provtagning. En särskild utmaning med hjälp av befintliga uppställningar för algtoxicitet testning av nanomaterial och ämnen som bildar färgade suspensioner är störningar eller blockering av ljuset tillgängliga för algcellerna, ofta kallad "skuggning"4,5. Skuggning kan ske inom injektionsflaska genom testmaterialet och/eller interaktioner mellan testmaterialet och algcellerna, eller skuggning kan förekomma mellan injektionsflaska, på grund av deras positionering i förhållande till varandra och ljuskällan.
Metoden bygger på den småskaliga algtoxicitetstestinställningen som införts av Arensberg et al.6 och som möjliggör provning i överensstämmelse med standarder som OECD 2017, och ISO 86928. Metoden är ytterligare optimerad för att ta itu med de begränsningar som anges ovan genom att: 1) utnyttja LED-ljustekniken för att säkerställa enhetliga ljusförhållanden med minimal värmeutveckling, 2) som ger tillräcklig provvolym för kemisk/biologisk analys med bibehållen konstant pH, CO2-nivåer, och 3) som möjliggör användning av mångsidigt testbehållarematerial för testning av flyktiga ämnen eller ämnen med en hög sorptionspotential.

<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

Ekotoxicitetsuppgifter är ett krav för förhands- och eftermarknadsregistrering av kemikalier genom europeiska och internationella bestämmelser (t.ex. Reach). Testet av algtoxicitet används ofta vid lagstiftningsriskbedömning av kemikalier. För att uppnå hög tillförlitlighet och reproducerbarhet utvecklingen av standardiserade riktlinjer är avgörande. För testning av algtoxicitet kräver riktlinjerna stabila och enhetliga förhållanden för parametrar som pH, temperatur, koldioxidnivåer och ljusintensitet. Nanomaterial och andra så kallade svåra ämnen kan störa ljus som orsakar en stor variation i erhållna resultat som hämmar deras regelacceptans. För att ta itu med dessa utmaningar har vi utvecklat LEVITATT (LED Vertical Illumination Table for Algal Toxicity Tests). Uppställningen utnyttjar LED-belysningen underifrån som möjliggör en homogen ljusfördelning och temperaturkontroll samtidigt som den minimerar skuggning med hjälp av intraprov. Uppställningen optimerar provvolymen för biomassakvantifiering och säkerställer samtidigt ett tillräckligt inflöde av CO2 för att stödja exponentiell tillväxt av algerna. Dessutom kan materialet i testbehållarna skräddarsys för att minimera adsorption och tidspressning. Vid testning av färgade ämnen eller partikelupphängningar möjliggör användningen av LED-lampor också för att öka ljusintensiteten utan ytterligare värmegenerering. Den kompakta konstruktionen och de minimala utrustningskraven ökar möjligheterna för implementering av LEVITATT i ett brett spektrum av laboratorier. Medan de var förenliga med standardiserade ISO- och OECD-riktlinjer för testning av algtoxicitet, visade LEVITATT också en lägre interprovvariabilitet för två referensämnen (3,5-Dicholorofenol och K2Cr2O7) och tre nanomaterial (ZnO, CeO2, och BaSO4) jämfört med Erlenmeyerkolvar och mikrotiterplattor.

Ett inledande test med referensämne utförs för att bestämma algstammens känslighet. Referensämnen som regelbundet används för R. subkapitalitata är kaliumdikromat och 3,5-Dichlorphenol7,8. Figur 3 och tabell 2 visar ett representativt resultat av ett algtest inklusive kurvpassning och statistiska utdata när Drc-paketet i R tillämpas på tillväxthastigheterna.
<p class="jove_content" fo:keep-t...

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 demonstrerar algtoxicitetstestning för svåra ämnen (t.ex. färgade ämnen eller nanomaterial) med hjälp av en uppställning upplyst vertikalt med en LED.

En småskalig inställning för Algtoxicitet testning av nanomaterial och andra svåra ämnen

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

När ett kemiföretag vill föra ut en ny kemikalie eller ett annat material på marknaden måste de leverera data från en rad ekotoxicitetstester. Algtestet är ett av de tre obligatoriska test som behöver utföras. Algtestet lider av det faktum att det är ganska utmanande att utföra.Av den anledningen har vi utvecklat LEVITATT-testplattformen. LEVITATT använder LED-ljus för att undvika problem med kraftig värmeutveckling. Vidare säkerställer det ett enhetligt ljusfält.Den har en kompakt storlek, vilket innebär att du inte behöver mycket utrymme för att utföra alger testet, men samtidigt, det gör det möjligt för att använda tillräckligt med prov volym för att utföra kemisk analys och karakterisering före, under och efter testning. Detta är särskilt viktigt när du testar nanomaterial. Denna video kommer att visa användningen av LEVITATT för algtoxicitet testning av nanomaterial och andra svåra ämnen.Demonstrationen består av följande fyra steg. Beskriv först komponenterna i LEVITATT. Det andra steget är att förbereda lösningen för algtillväxt media.Och det tredje steget är att ge en översikt över förfarandet för hur man utför en test alger toxicitet. Det sista steget är att mäta fluorometerns ökning av algbiomassan. LEVITATT kan placeras i rummets temperaturstyrda skåp.Detta möjliggör stabil temperatur under hela exponeringen. Uppställningen placeras på en orbitalskakator för att möjliggöra rotation av proverna under testet. Testet utförs i 20-milliliter scintillations injektionsflaska som innehåller fyra milliliters exponeringsmedium.Ett skruvlock med ett borrat hål möjliggör CO2-utbyte med luft under exponeringen. LED-källan är inklämd mellan två plastlakan och ligger i mitten av varje hölje. Placeringen skapar ett homogent ljusfält och minimerar skuggningen mellan proverna.Varje hölje är monterat med klämmor och kan rymma upp till fem prover. Den kompakta storleken minimerar utrymmet som krävs för att utföra experimentet. För att förbereda beståndet lösningar, väg ut lämplig mängd av varje förening.Stamlösningen består av olika salter som är livsviktiga för algernas tillväxt. När lämplig mängd salter har vägts ut, späds de med ultrarent vatten. Stamlösningarna steriliseras antingen genom filtrating eller autoklavering.Efter sterilisering kan lagerlösningarna förvaras i mörker vid fyra grader Celsius. Förbered en serie exponeringskoncentrationer. Faktorn mellan exponeringskoncentrationerna bör inte överstiga 3,2.Lämplig volym exponentiellt växande alger tillsätts till varje testkoncentration. Den slutliga celltätheten bör vara ungefär 10, 000 algceller per milliliter. Det är viktigt att pre kulturen är exponentiellt växande för att uppfylla giltighetskriterierna för testet.Mätdyalerna blandas för att möjliggöra en homogen fördelning av alger och förening före provtagning. Proverna hälls i bägare, och fyra milliliter pipetteras i 20-milliliter scintillationsflaska. Den scintillation injektionsflaska är nu utjämnade.Pipett 0,4 milliliter från varje koncentration. Tillsätt 1,6 milliliter aceton för att störa cellväggen och släpp klorofyll till vätskefasen. Varje glasflaska är nu tätt för att undvika avdunstning av aceton under lagring.De utjämnade injektionsflaskan med scintillations är nu slumpmässigt fördelade i LEVITATT och ruvas i 72 timmar. Mät ljusintensiteten och temperaturen vid inkubationens start och för att säkerställa att önskade riktlinjer följs. Delprovtagning sker med 24 timmars intervall genom pipettering av 0,4 milliliter från varje scintillationsflaskor till glasflaskor.Tillsätt 1,6 miljoner aceton för att störa cellväggen och släpp klorofyll till vätskefasen. Efter aceton har tillsatts skruvar du på locken ordentligt och lämnar proverna i mörker tills analysen. Använd en fluorometer för att kvantifiera biomassan i det prov som förvärvats under hela testperioden.Inställningarna på fluorometern bör vara 420 nanometer som excitation våglängd och en emissionsvåglängd på 671 nanometer. Varje enskilt prov mäts tre gånger, och de relativa värdena noteras. De relativa värdena från fluorometern används för att beräkna den tillväxttakt som kommer att användas för ytterligare databehandling.Använd en statistisk programvara för att passa en olinjär regressionskurva till de beräknade tillväxthastighetsdata. Ett exempel på en olinjär regressionskurva skulle kunna vara en log-logistic av livskraftig funktion. Det tillhörande 95%-konfidensintervallet visas vid sidan av modellen passform.Regelbundet effektiva koncentrationsvärden som 10, 20, och 50%ineffektiva används för att rapportera resultatet av ett ekotoxicitetstest. Sammanfattningsvis ger LEVITATT en kompakt plattform för testning av algtoxicitet av vanliga kemikalier som överensstämmer med internationella standardiserade riktlinjer. Vidare ger upplägget en robust plattform för testning av svåra ämnen som stör ljuspassagen mot algen, som nanomaterial eller färgade ämnen.

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

Framställning och testning av impedans-baserade fluid Biochips med RTgill-W1 celler för snabb utvärdering av dricksvatten Prover för toxicitet

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

Experimentellt protokoll för produktion av biodiesel med isolering av Alkenones som samprodukter från Commercial<em&gt; Isochrysis</em&gt; Algbiomassa

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

Analys Predatory Utfodring beteenden<em&gt; Pristionchus</em&gt; Och andra 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 struktur extracellulär polymera substanser från Aerobic Granular Slam

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

Jämförelse av Skala i en Photoreaktorsystem för alger Remediation av avloppsvatten

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

Funktionalisering och dispersion av karbonnanomaterial med användning av en miljövänlig ultraljudsbehandling med ozonolys

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

Spridning av nanomaterial i vattenhaltigt medium: mot protokollet optimering

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

Skörda Venom gifter från Assassin buggar och andra 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 hög genomströmning analys för Prediktion av kemiska toxiciteten av automatiserad fenotypiska 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

Utveckling och testning av artspecifika kvantitativa PCR-analyser för dna-tillämpningar på miljö

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