यूरेनियम से cupric ऑक्साइड नैनोकणों से तत्वों का पता लगाने निकालना<em> बगल में</em> रिकवरी भरो पानी और सेल व्यवहार्यता पर उसके प्रभाव
Summary
Production bleed water (PBW) was treated with cupric oxide nanoparticles (CuO-NPs) and cellular toxicity was assessed in cultured human cells. The goal of this protocol was to integrate the native environmental sample into a cell culture format assessing the changes in toxicity due to CuO-NP treatment.
Abstract
सीटू वसूली में (ISR) संयुक्त राज्य अमेरिका में यूरेनियम निष्कर्षण के प्रमुख विधि है। ISR के दौरान, यूरेनियम अयस्क शरीर से leached है और आयन एक्सचेंज के माध्यम से निकाली गई। परिणामी उत्पादन खून पानी (PBW) जैसे आर्सेनिक और अन्य भारी धातुओं के रूप में दूषित पदार्थों को शामिल हैं। एक सक्रिय ISR यूरेनियम सुविधा से PBW के नमूने cupric ऑक्साइड नैनोकणों (CuO-एनपीएस) के साथ इलाज किया गया। आर्सेनिक, सेलेनियम, यूरेनियम, और vanadium सहित PBW कम प्राथमिकता दूषित पदार्थों को, की CuO एनपी उपचार। इलाज और CuO एनपी PBW MTT (3 (4,5-dimethylthiazol-2-YL) -2,5-diphenyltetrazolium ब्रोमाइड) द्वारा निर्धारित किया गया है सेल के विकास में मीडिया और व्यवहार्यता में परिवर्तन का तरल घटक के रूप में इस्तेमाल किया गया था इलाज किया परख मानव भ्रूण गुर्दे (HEK 293) और मानव हेपैटोसेलुलर कार्सिनोमा (Hep G2) कोशिकाओं में। CuO एनपी उपचार में सुधार HEK और एचईपी सेल व्यवहार्यता के साथ जुड़े थे। इस विधि की सीमाओं विकास मीडिया घटकों द्वारा और osmol दौरान PBW के कमजोर पड़ने शामिलality के समायोजन के साथ ही आवश्यक पीएच समायोजन। इस विधि के कारण कमजोर पड़ने प्रभाव और हालांकि पारंपरिक रूप से थोड़ा अम्लीय है जो PBW के पीएच में परिवर्तन करने के लिए अपने व्यापक संदर्भ में सीमित है; इस विधि को और अधिक तटस्थ पानी में CuO एनपी उपचार का आकलन करने के लिए एक व्यापक उपयोग हो सकता था।
Introduction
लगभग यूएस बिजली की आपूर्ति का 20% ऊर्जा स्वतंत्रता को बढ़ाने के लिए राष्ट्रीय प्रोत्साहन पर भाग में स्थित परमाणु ऊर्जा और, द्वारा प्रदान की जाती है, अमेरिका परमाणु क्षमता 1 वृद्धि की संभावना है। परमाणु ऊर्जा के दुनिया भर में विकास भी अमेरिका 2 के बाहर होने वाली वृद्धि के ज्यादा के साथ, जारी रखने की उम्मीद है। 2013 के रूप में, अमेरिका यूरेनियम का 83% आयात किया गया था, लेकिन भंडार की 952,544 मीट्रिक टन अमेरिका 3,4 में मौजूद हैं। 2013 में 7 नई सुविधा अनुप्रयोगों और व्योमिंग, न्यू मैक्सिको, और नेब्रास्का 5 के बीच 14 पुनः प्रारंभ / विस्तार आवेदन कर रहे थे। अमेरिका में, यूरेनियम मुख्यतः सीटू वसूली (ISR) 6 प्रक्रियाओं में के माध्यम से निकाला जाता है। ISR कम भूमि विघटन का कारण बनता है और पर्यावरण contaminants 7 जारी कर सकते हैं कि पीछा ढेर बनाने से बचा जाता है। ISR यूरेनियम के माध्यम से leachate से निकाला जाता है, जिसके बाद भूमिगत अयस्क शरीर से यूरेनियम नमकीन पानी पानी आधारित ऑक्सीकरण समाधान का उपयोग करता हैएक आयन एक्सचेंज प्रक्रिया 8। अयस्क के शरीर में एक नकारात्मक पानी के संतुलन को बनाए रखने के लिए, leachate के एक हिस्से को कहा जाता है, उत्पादन पानी (PBW) खून बहाना बंद, लहूलुहान कर रहा है। PBW के एक हिस्से को रिवर्स ऑस्मोसिस (आरओ) और का उपयोग decontaminated है खनन प्रक्रिया में फिर से शुरू की है, लेकिन जहरीले प्रदूषक स्वीकार्य सतह के लिए राज्य नियामक एजेंसियों द्वारा निर्धारित स्तर और कम किया जा सकता है अगर PBW इसके अलावा, लाभप्रद औद्योगिक या कृषि उपयोग हो सकता था भूजल 9। वर्तमान में, सबसे ISR यूरेनियम की सुविधाओं PBW से दूषित पदार्थों को दूर करने के लिए आरओ का उपयोग करें। हालांकि, आरओ प्रसंस्करण ऊर्जा गहन है और विनियमित निपटान की आवश्यकता है जो विषाक्त अपशिष्ट नमकीन, पैदा करता है।
कई जल परिशोधन के तरीकों Adsorbents, झिल्ली, और आयन एक्सचेंज सहित मौजूद हैं। इनमें से सोखना सबसे अधिक इस्तेमाल किया है, और nanoparticle संश्लेषण में हाल के घटनाक्रम पी लेनेवाला आधारित जल परिशोधन की क्षमताओं को 10 प्रक्रियाओं में इजाफा किया है। Cupric Oxiपहले से बड़े पैमाने पर यूरेनियम ISR PBW पर अध्ययन नहीं किया गया था डे नैनोकणों (CuO-एनपीएस), लेकिन भूजल से दूषित पदार्थों को हटाने के हाल के अध्ययन में, CuO-एनपीएस पूर्व या बाद पानी के उपचार के चरणों की जरूरत नहीं सहित अद्वितीय गुण है, (पाए गए जैसे, पीएच या रेडॉक्स संभावित) का समायोजन और विभिन्न PHS, नमक सांद्रता, या प्रतिस्पर्धा आयनों) 11 में, जैसे (विभिन्न पानी रचनाओं में अच्छा प्रदर्शन कर। इसके अलावा, CuO-एनपीएस आसानी से पुनर्जीवित CuO-एनपीएस पुन: उपयोग किया जा सकता है, जिसके बाद सोडियम हाइड्रोक्साइड (NaOH) के साथ leaching द्वारा पुनर्जीवित कर रहे हैं। प्राकृतिक जल से CuO एनपी ट्रेस धातु छानने क्षमताओं का विवरण पहले से 11-14 प्रकाशित किया गया है।
पानी के इलाज के लिए उपयोगी है, धातु आक्साइड नैनोकणों रहने वाले जीवों के लिए विषाक्त हो सकता है, लेकिन विषाक्तता की हद nanoparticle विशेषताओं और घटक 10,15,16 पर, भाग में, निर्भर करता है। इसलिए, यह simult अध्ययन करने के लिए महत्वपूर्ण हैक्षेत्र अनुप्रयोगों से पहले aneous दूषित पदार्थों को हटाने और nanoparticle विषाक्तता। वर्तमान अध्ययन (आर्सेनिक, सेलेनियम, vanadium और यूरेनियम सहित) PBW प्राथमिकता दूषित पदार्थों को दूर करने के लिए CuO-एनपीएस की क्षमता निर्धारित है, और PBW cytotoxicity पर CuO एनपी उपचार के प्रभाव का आकलन किया।
PBW एक सक्रिय ISR यूरेनियम सुविधा से एकत्र की है और प्राथमिकता दूषित पदार्थों को हटाने में CuO एनपी उपचार की प्रभावकारिता निर्धारित करने के लिए उपयोग किया गया था। CuO एनपी इलाज से पहले और बाद में PBW cytotoxicity भी मूल्यांकन किया गया था। PBW पर्यावरण की दृष्टि से प्रासंगिक मिश्रण, सहित मिश्रण की विषाक्तता का अध्ययन करने पर जोर दे रहे हैं विषाक्त पदार्थों और रोग रजिस्ट्री (ASTDR) के लिए एक जटिल भूवैज्ञानिक (पर्यावरण / औद्योगिक) का मिश्रण है और दोनों पर्यावरणीय स्वास्थ्य और साइंस (NIEHS) के राष्ट्रीय संस्थान और एजेंसी है वे प्रकृति या औद्योगिक सेटिंग है, साथ ही इन विट्रो परीक्षण में बढ़ावा देने में मौजूद रूप में आगे vivo में परीक्षण के लिए रसायनों को प्राथमिकता करने के लिए17-19। एक कम खुराक मिश्रण करने के लिए पुरानी जोखिम कम से कम नहीं सबसे प्रयोगशाला अध्ययन के कम समय फ्रेम में, स्पष्ट प्रभाव का उत्पादन नहीं है क्योंकि पुरानी, कम खुराक मिश्रण जोखिम के अध्ययन चुनौती दे रहे हैं। इसी तरह, रासायनिक मिश्रण की इन विट्रो अध्ययन में सबसे अधिक 2 या अधिक धातुओं 20,21 के एक परिभाषित प्रयोगशाला बना मिश्रण करने के लिए कोशिकाओं को बेनकाब। इन अध्ययनों से आधारभूत जानकारी प्रदान करते हैं, लेकिन सरलीकृत मिश्रण मिश्रण घटकों की पूरी रेंज में मौजूद हैं, जहां एक देशी, पर्यावरण नमूना, में हो सकता है कि जटिल विरोधी और synergistic बातचीत को दोहराने नहीं है।
इस अध्ययन के लक्ष्यों PBW के लिए वैकल्पिक दूषित पदार्थों को हटाने की प्रक्रिया की जांच करने के लिए और सुसंस्कृत मानव कोशिकाओं का उपयोग PBW cytotoxicity पर (CuO एनपी) उपचार के प्रभाव का मूल्यांकन करने के लिए गए थे। परिणामों के दूषित पदार्थों को हटाने के लिए और अधिक कुशल या पर्यावरण के अनुकूल तरीके के विकास के माध्यम से यूरेनियम उद्योग फायदा हो सकता है। इस अध्ययन प्रदान करता हैपहला सबूत CuO-एनपीएस द्वारा PBW में प्राथमिकता प्रदूषणों से उस कमी स्तनधारी कोशिकाओं 22 में cytotoxicity कम कर देता है।
Protocol
Representative Results
Discussion
पिछले अध्ययनों CuO-एनपीएस भूजल 11,13,30,31 से आर्सेनिक हटा दिया है कि सूचना दी। इस अध्ययन में इन पिछले निष्कर्ष का समर्थन करता है और यह भी CuO-एनपीएस PBW से अतिरिक्त contaminants को दूर कि रिपोर्ट। इस अध्ययन में यह भी CuO-ए?…
Declarações
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
We thank Dr. Roger Hopper and the Wyoming Department of Agriculture, Analytical Services Lab for the mass spectroscopy analysis of our samples. We would like to express our gratitude to the University of Wyoming, School of Pharmacy for allowing us to video this protocol in their laboratories. We would also like to thank the Theodore O. and Dorothy S. King Endowed Professorship Agreement for their graduate assistantship (SC), the University of Wyoming for the Graduate Assistantship support (JRS), and the Science Posse (NSF GK-12 Project # 084129) for the teaching fellowship (JRS). We would also like to thank Uranium One for allowing us to obtain samples and assisting us with questions. This work was supported by the School of Energy Resources, University of Wyoming.
Materials
| Name of Material/ Equipment | Company | Catalog Number | Comments/Description |
| CuCl2 | Sigma | 203149 | |
| Borosilicate glass balls | VWR | 26396-639 | 6 mm |
| Nitric Acid | Fisher | A509-P500 | Trace metal grade |
| 0.45 mm syringe filter | Fisher | SLHA 033S S | |
| 10X EMEM | Fisher | BW12-684F | |
| Fetal Bovine Serum | ATCC | 30-2020 | |
| L-glutamine | Fisher | BP379-100 | |
| NaHCO3 | Sigma | S5761 | |
| Penicillin/Streptomycin | ATCC | 30-2300 | |
| 0.22 mm vacuum filter unit | Fisher | 09-740-28C | |
| HEK293 | ATCC | CRL-1573 | |
| HEPG2 | ATCC | HB-8065 | |
| Trypsin | Sigma | SV3003101 | |
| MTT | Sigma | M2128 | |
| D-penicillamine | Fisher | ICN15180680 | |
| 96-well plates | Fisher | 07-200-92 | |
| DMSO | Fisher | D12814 | |
| Spectra Max 190 | Molecular Devices | ||
| Visual MINTEQ version 3.0 | KTH Royal Institute of Technology | ||
| ICP-MS | Agilent | Details of instruments, models and detection limits were published in Reddy et al., 2013. | |
| IC DIONEX DX 500 | Dionex | Details of instruments, models and detection limits were published in Reddy et al., 2013. | |
| VWR Incubator | VWR |
Referências
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