scholarly journals Διερεύνηση της τοξικότητας ιοντικών υγρών με τη χρήση οργανισμών βιοενδεικτών και in vitro βιολογικών μοντέλων

2018 ◽  
Author(s):  
Βασιλική Τσαρπαλή
Keyword(s):  
Retention Time ◽  
Mytilus Galloprovincialis ◽  
Brachionus Plicatilis ◽  
Neutral Red ◽  
Dunaliella Tertiolecta ◽  
Brachionus Calyciflorus ◽  
Neutral Red Retention ◽  
Neutral Red Retention Time ◽  
Scenedesmus Rubescens

Σκοπός της παρούσας μελέτης ήταν η εκτίμηση του περιβαλλοντικού κινδύνου από τα ευρέως χρησιμοποιούμενα ιμιδαζολικά ιοντικά υγρά (ILs), τετραφθοροβορικό 1-βούτυλο-3-μεθυλιμιδαζόλιο (1-butyl-3-methylimidazolium tetrafluoroborate /([bmim][BF4]) και τετραφθοροβορικό 1-μέθυλο-3-οκτυλιμιδαζόλιο (1-octyl-3-methylimidazolium tetrafluoroborate /[omim][BF4]), με την χρήση οργανισμών βιο-ενδεικτών και in vitro βιολογικών μοντέλων. Παράλληλα, καθώς η πιθανότητα χρήσης διαλυμάτων ILs-οργανικού διαλύτη σε ένα πλήθος εφαρμογών είναι αυξημένη, μελετήθηκε η επίδραση της ακετόνης στην ικανότητα των ILs να επάγουν φαινόμενα τοξικότητας. Αναλυτικότερα, πραγματοποιήθηκαν δοκιμές τοξικότητας με την χρήση των φυτοπλαγκτονικών ειδών Dunaliella tertiolecta και Scenedesmus rubescens, των καρκινοειδών Thamnocephalus platyurus και Artemia franciscana, των τροχοζώων Brachionus calyciflorus και Brachionus plicatilis, του δίθυρου μαλακίου Mytilus galloprovincialis, παρουσία ή απουσία ακετόνης (0.06% v/v). Πέραν της ικανότητάς τους να προκαλούν θνησιμότητα στους εκτιθέμενους οργανισμούς, διερευνήθηκε η πιθανότητα επαγωγής κυτταροτοξικών (τεχνική Neutral Red Retention Time), νευροτοξικών (ενζυμική δραστικότητα ακετυλ-χολινεστεράσης/AChE) και γενοτοξικών (συχνότητα εμφάνισης μικροπυρήνων/MN, τεχνική ανάλυσης κομητών/MS assay) επιπτώσεων, καθώς και φαινομένων οξειδωτικής καταπόνησης (προσδιορισμός επιπέδων σουπεροξειδικών ανιόντων, προσδιορισμός επιπέδων μηλονικής διαλδεϋδης/ MDA) σε ιστούς (αιμόλεμφος/αιμοκύτταρα και βράγχια) του είδους M. galloprovincialis. Επιπλέον, μελετήθηκε η κυτταροτοξική και μεταλλαξιγόνος δράση των ILs, εφαρμόζοντας την τεχνική των μικροπυρήνων με τη χρήση της κυτταροχαλασίνης-Β (CBMN), σε καλλιέργειες ανθρώπινων λεμφοκυττάρων. Παράλληλα, για να μελετηθεί καλύτερα ο μηχανισμός δράσης των ILs και η αλληλεπίδρασή τους με την ακετόνη πραγματοποιήθηκε ανάλυση LC-MS-TOF, και in vitro μελέτες σε απομονωμένα αιμοκύτταρα του μυδιού M. galloprovincialis, έπειτα από επώαση τους με τον χαοτροπικό παράγοντα υδροχλωρική γουανιδίνη (1 mM). Τέλος, προκειμένου να διερευνηθεί η επίδραση των φυσικοχημικών παραμέτρων, όπως η αλατότητα, στην φυσιολογική απόκριση των φυτοπλαγκτονικών οργανισμών (ρυθμός αύξησης, επίπεδα χλωροφύλλης α και ολικών καροτενοειδών), πραγματοποιήθηκε έκθεση καλλιεργειών D. tertiolecta στα ILs υπό διαφορετικές αλατότητες (30 και 35‰). Σύμφωνα με τα αποτελέσματα, τα ILs μειώνουν σημαντικά τη βιωσιμότητα των εκτιθέμενων οργανισμών και προκαλούν σημαντικές προ-παθολογικές καταστάσεις. Ειδικότερα, το [οmim][BF4] που φέρει μεγαλύτερη αλκυλική αλυσίδα, εμφανίζει μεγαλύτερη τοξικότητα, σε σχέση με το [bmim][BF4] και το μίγμα [bmim][BF4]-[οmim][BF4], προκαλώντας σημαντικές διαταραχές στη φυσιολογία των εκτιθέμενων ατόμων/κυττάρων, πιθανό λόγω της ικανότητας του IL να αλληλεπιδρά με τα φωσφολιπίδια και τις πρωτεΐνες των κυτταρικών μεμβρανών, ενεργοποιώντας μια σειρά αλυσιδωτών αντιδράσεων στο εσωτερικό των κυττάρων. Το είδος και η έκταση των επαγόμενων φαινομένων επηρεάζεται σημαντικά από την παρουσία της ακετόνης, η οποία αναστέλλει σε σημαντικό βαθμό τις τοξικές επιπτώσεις του [omim][BF4]. Σύμφωνα με την ανάλυση LC-MS-TOF, φαίνεται πως η ακετόνη μεταβάλλει το ιξώδες και την λιποφιλικότητα των ILs και κατ’ επέκταση την ικανότητά τους να αλληλεπιδρούν με τις βιολογικές μεμβράνες. Τέλος, η τοξικότητα των ILs φαίνεται πως εξαρτάται σε μεγάλο βαθμό από τις φυσικοχημικές παραμέτρους του περιβάλλοντος, καθώς επηρεάζουν την ικανότητα των κυττάρων να ανταπεξέρχονται σε διαφορετικές συνθήκες stress. Συγκεκριμένα, η αλατότητα φάνηκε να παίζει σημαντικό ρόλο στο ρυθμό αύξησης του μικροφύκους D. tertiolecta. Συμπερασματικά, τα αποτελέσματα της παρούσας μελέτης αμφισβητούν την ορθότητα του χαρακτηρισμού των ιμιδαζολικών ILs ως «Πράσινοι» διαλύτες. Παράλληλα, αναδεικνύει για πρώτη φορά το σημαντικό ρόλο της ακετόνης στη ρύθμιση του τοξικού χαρακτήρα των ILs, συμβάλλοντας με αυτό τον τρόπο στην προσπάθεια παραγωγής, ανάπτυξης και χρήσης περισσότερο περιβαλλοντικά φιλικών ILs.

scholarly journals Neutral red retention time assay in determination of toxicity of nanoparticles

2015 ◽  
Vol 111 ◽  
pp. 158-161 ◽  
Author(s):  
Wentao Hu ◽  
Sarah Culloty ◽  
Grainne Darmody ◽  
Sharon Lynch ◽  
John Davenport ◽  
...  
Keyword(s):  
Retention Time ◽  
Neutral Red ◽  
Neutral Red Retention ◽  
Neutral Red Retention Time

scholarly journals Biomarkers for the assessment of chlorpyrifos effects on earthworms and on soil functional parameters

2009 ◽  
Vol 44 (8) ◽  
pp. 874-880 ◽  
Author(s):  
Lucas Piola ◽  
Julio Fuchs ◽  
María Luisa Oneto ◽  
Silvana Basack ◽  
Rosana Giménez ◽  
...  
Keyword(s):  
Retention Time ◽  
Feeding Activity ◽  
Field Tests ◽  
Neutral Red ◽  
Test Field ◽  
Wheat Field ◽  
Functional Parameters ◽  
Application Rates ◽  
Neutral Red Retention ◽  
Neutral Red Retention Time

The objective of this work was to evaluate the effects of chlorpyrifos on earthworms and on soil functional parameters. An integrated laboratory-field study was performed in a wheat field in Argentina, sprayed with chlorpyrifos at two recommended application rates (240 or 960 g ha-1 style='vertical-align:baseline'> a.i.). Laboratory tests included neutral red retention time, comet assay (single cell gel electrophoresis), and avoidance behavior, each using the earthworm Eisenia andrei exposed in soil collected 1 or 14 days after pesticide application, and the bait-lamina test. Field tests assessed organic matter breakdown using the litterbag and bait-lamina assays. Earthworm populations in the field were assessed using formalin application and hand-sorting. The neutral red retention time and comet assays were sensitive biomarkers to the effects of chlorpyrifos on the earthworm E. andrei; however, the earthworm avoidance test was not sufficiently robust to assess these effects. Feeding activity of soil biota, assessed by the bait lamina test, was significantly inhibited by chlorpyrifos after 97 days, but recovered by the 118th day of the test. Litterbag test showed no significant differences in comparison to controls. Earthworm abundance in the field was too low to adequately test the sensitivity of this assessment endpoint.

scholarly journals Microscale In Vitro Assays for the Investigation of Neutral Red Retention and Ethoxyresorufin-O-Deethylase of Biofuels and Fossil Fuels

PLoS ONE ◽  
2016 ◽  
Vol 11 (9) ◽  
pp. e0163862 ◽  
Author(s):  
Sebastian Heger ◽  
Kerstin Bluhm ◽  
Julia Brendt ◽  
Philipp Mayer ◽  
Nico Anders ◽  
...  
Keyword(s):  
Fossil Fuels ◽  
Neutral Red ◽  
In Vitro Assays ◽  
Neutral Red Retention

A Study on UV Filter Chemicals from Annex VII of European Union Directive 76/768/EEC, in the In Vitro 3T3 NRU Phototoxicity Test

1998 ◽  
Vol 26 (5) ◽  
pp. 679-708 ◽  
Author(s):  
Horst Spielmann ◽  
Michael Balls ◽  
Jack Dupuis ◽  
Wolfgang J. W. Pape ◽  
Odile de Silva ◽  
...  
Keyword(s):  
Neutral Red ◽  
Optimum Concentration ◽  
Alternative Methods ◽  
Uv Filter ◽  
Eu Directive ◽  
Optimum Concentration Range ◽  
The Impact ◽  
Positive Results

In 1996, the Scientific Committee on Cosmetology of DGXXIV of the European Commission asked the European Centre for the Validation of Alternative Methods to test eight UV filter chemicals from the 1995 edition of Annex VII of Directive 76/768/EEC in a blind trial in the in vitro 3T3 cell neutral red uptake phototoxicity (3T3 NRU PT) test, which had been scientifically validated between 1992 and 1996. Since all the UV filter chemicals on the positive list of EU Directive 76/768/EEC have been shown not to be phototoxic in vivo in humans under use conditions, only negative effects would be expected in the 3T3 NRU PT test. To balance the number of positive and negative chemicals, ten phototoxic and ten non-phototoxic chemicals were tested under blind conditions in four laboratories. Moreover, to assess the optimum concentration range for testing, information was provided on appropriate solvents and on the solubility of the coded chemicals. In this study, the phototoxic potential of test chemicals was evaluated in a prediction model in which either the Photoirritation Factor (PIF) or the Mean Photo Effect (MPE) were determined. The results obtained with both PIF and MPE were highly reproducible in the four laboratories, and the correlation between in vitro and in vivo data was almost perfect. All the phototoxic test chemicals provided a positive result at concentrations of 1μg/ml, while nine of the ten non-phototoxic chemicals gave clear negative results, even at the highest test concentrations. One of the UV filter chemicals gave positive results in three of the four laboratories only at concentrations greater than 100μg/ml; the other laboratory correctly identified all 20 of the test chemicals. An analysis of the impact that exposure concentrations had on the performance of the test revealed that the optimum concentration range in the 3T3 NRU PT test for determining the phototoxic potential of chemicals is between 0.1μg/ml and 10μg/ml, and that false positive results can be obtained at concentrations greater than 100μg/ml. Therefore, the positive results obtained with some of the UV filter chemicals only at concentrations greater than 100μg/ml do not indicate a phototoxic potential in vivo. When this information was taken into account during calculation of the overall predictivity of the 3T3 NRU PT test in the present study, an almost perfect correlation of in vitro versus in vivo results was obtained (between 95% and 100%), when either PIF or MPE were used to predict the phototoxic potential. The management team and participants therefore conclude that the 3T3 NRU PT test is a valid test for correctly assessing the phototoxic potential of UV filter chemicals, if the defined concentration limits are taken into account.

A New In Vitro Model for Predicting the Toxicity of Cosmetic Products

1992 ◽  
Vol 20 (1) ◽  
pp. 138-143
Author(s):  
Maria Carrara ◽  
Lorenzo Cima ◽  
Roberto Cerini ◽  
Maurizio Dalle Carbonare
Keyword(s):  
Cell Culture ◽  
Cultured Cells ◽  
Neutral Red ◽  
Total Protein Content ◽  
Cosmetic Products ◽  
Cell Culture Insert ◽  
A Cell ◽  
Vitro Model ◽  
Cosmetic Emulsions

A method has been developed whereby cosmetic products which are not soluble in water or in alcohol can be brought into contact with cell cultures by being placed in a cell culture insert, which is then placed in the cell culture well. Preliminary experiments were carried out with L929 cells, and cytotoxicity was evaluated by measuring neutral red uptake and the total protein content of treated cultured cells. Encouraging results were obtained in comparisons of three cosmetic emulsions and of one emulsion containing a range of concentrations of two preservatives, Kathon CG and Bronopol.

The EYTEX™ System and the Neutral Red Uptake Inhibition Assay in Cultured Hep G2 Cells as Alternative Methods for In Vivo Eye Irritation Following the EEC Protocol

1990 ◽  
Vol 17 (4) ◽  
pp. 325-333
Author(s):  
Paul J. Dierickx ◽  
Virginia C. Gordon
Keyword(s):  
Neutral Red ◽  
Alternative Methods ◽  
Inhibition Assay ◽  
Hep G2 ◽  
Hep G2 Cells ◽  
Eye Irritation ◽  
Uptake Inhibition ◽  
In Vitro Methods ◽  
Neutral Red Uptake

The neutral red uptake inhibition assay and the EYTEX™ system were investigated as alternative methods for the assessment of eye irritation, determined according to the EEC protocol. The 17 test chemicals used were mainly organic solvents. The xenobiotics were applied to Hep G2 cells for 24 hours at different concentrations. Neutral red uptake inhibition was then measured. The results are expressed as the NI50 value, which is the concentration of test compound required to induce a 50% reduction in neutral red uptake. The same chemicals were also tested as coded samples by the EYTEX™ test according to the manufacturer's directions. A nearly identical quantitative correlation was found for both in vitro methods with corneal opacity scores: r = 0.84 for EYTEX™ scores and r = 0.83 for log NI50, expressed in μg/ml. Whilst these correlations are certainly not perfect, it is clear that both in vitro methods can be used as valuable prescreening methods.

Sign in / Sign up

Export Citation Format

Share Document