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Effects of Leachates from UV-Weathered Microplastic in Cell-Based Bioassays
Environmental Science & Technology ( IF 10.8 ) Pub Date : 2019-07-11 , DOI: 10.1021/acs.est.9b02400
Christoph D. Rummel 1 , Beate I. Escher 1, 2 , Oskar Sandblom 3 , Merle M. Plassmann 3 , Hans Peter H. Arp 4, 5 , Matthew MacLeod 3 , Annika Jahnke 1
Environmental Science & Technology ( IF 10.8 ) Pub Date : 2019-07-11 , DOI: 10.1021/acs.est.9b02400
Christoph D. Rummel 1 , Beate I. Escher 1, 2 , Oskar Sandblom 3 , Merle M. Plassmann 3 , Hans Peter H. Arp 4, 5 , Matthew MacLeod 3 , Annika Jahnke 1
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Standard ecotoxicological testing of microplastic does not provide insight into the influence that environmental weathering by, e.g., UV light has on related effects. In this study, we leached chemicals from plastic into artificial seawater during simulated UV-induced weathering. We tested largely additive-free preproduction polyethylene, polyethylene terephthalate, polypropylene, and polystyrene and two types of plastic obtained from electronic equipment as positive controls. Leachates were concentrated by solid-phase extraction and dosed into cell-based bioassays that cover (i) cytotoxicity; (ii) activation of metabolic enzymes via binding to the arylhydrocarbon receptor (AhR) and the peroxisome proliferator-activated receptor (PPARγ); (iii) specific, receptor-mediated effects (estrogenicity, ERα); and (iv) adaptive response to oxidative stress (AREc32). LC-HRMS analysis was used to identify possible chain-scission products of polymer degradation, which were then tested in AREc32 and PPARγ. Explicit activation of all assays by the positive controls provided proof-of-concept of the experimental setup to demonstrate effects of chemicals liberated during weathering. All plastic leachates activated the oxidative stress response, in most cases with increased induction by UV-treated samples compared to dark controls. For PPARγ, polyethylene-specific effects were partially explained by the detected dicarboxylic acids. Since the preproduction plastic showed low effects often in the range of the blanks future studies should investigate implications of weathering on end consumer products containing additives.
中文翻译:
紫外线风化的塑料浸出液在基于细胞的生物测定中的作用
微塑料的标准生态毒理学测试无法深入了解环境风化(例如紫外线)对相关影响的影响。在这项研究中,我们在模拟的紫外线诱导的风化过程中将化学物质从塑料中浸入了人工海水中。我们测试了大部分不含添加剂的预生产聚乙烯,聚对苯二甲酸乙二醇酯,聚丙烯和聚苯乙烯,以及从电子设备获得的两种类型的塑料作为阳性对照。通过固相萃取浓缩渗滤液,并计量入基于细胞的生物测定法中,该测定法涵盖(i)细胞毒性;(ii)通过与芳基烃受体(AhR)和过氧化物酶体增殖物激活受体(PPARγ)结合来激活代谢酶;(iii)受体介导的特异性作用(雌激素,ERα);(iv)对氧化应激的适应性反应(AREc32)。LC-HRMS分析用于确定聚合物降解的可能的断链产物,然后在AREc32和PPARγ中进行测试。阳性对照对所有测定的明确激活提供了实验装置的概念验证,以证明在风化过程中释放出的化学药品的作用。与黑暗对照相比,所有塑料浸出液均激活氧化应激反应,在大多数情况下,经紫外线处理的样品的诱导增加。对于PPARγ,检测到的二羧酸部分解释了聚乙烯特有的作用。由于预生产塑料在坯料范围内通常显示出较低的影响,因此未来的研究应研究风化对含添加剂的最终消费产品的影响。LC-HRMS分析用于确定聚合物降解的可能的断链产物,然后在AREc32和PPARγ中进行测试。阳性对照对所有测定的明确激活提供了实验装置的概念验证,以证明在风化过程中释放出的化学药品的作用。与黑暗对照相比,所有塑料浸出液均激活氧化应激反应,在大多数情况下,经紫外线处理的样品的诱导增加。对于PPARγ,通过检测到的二羧酸部分解释了聚乙烯特有的作用。由于预生产塑料在坯料范围内通常显示出较低的影响,因此未来的研究应研究风化对含添加剂的最终消费产品的影响。LC-HRMS分析用于确定聚合物降解的可能的断链产物,然后在AREc32和PPARγ中进行测试。阳性对照对所有测定的明确激活提供了实验装置的概念验证,以证明在风化过程中释放出的化学药品的作用。与黑暗对照相比,所有塑料浸出液均激活氧化应激反应,在大多数情况下,经紫外线处理的样品的诱导增加。对于PPARγ,通过检测到的二羧酸部分解释了聚乙烯特有的作用。由于预生产塑料在坯料范围内通常显示出较低的影响,因此未来的研究应研究风化对含添加剂的最终消费产品的影响。然后在AREc32和PPARγ中进行了测试。阳性对照对所有测定的明确激活提供了实验装置的概念验证,以证明在风化过程中释放出的化学药品的作用。与黑暗对照相比,所有塑料浸出液均激活氧化应激反应,在大多数情况下,经紫外线处理的样品的诱导增加。对于PPARγ,通过检测到的二羧酸部分解释了聚乙烯特有的作用。由于预生产塑料在坯料范围内通常显示出较低的影响,因此未来的研究应研究风化对含添加剂的最终消费产品的影响。然后在AREc32和PPARγ中进行了测试。阳性对照对所有测定的明确激活提供了实验装置的概念验证,以证明在风化过程中释放出的化学药品的作用。与黑暗对照相比,所有塑料浸出液均激活氧化应激反应,在大多数情况下,经紫外线处理的样品的诱导增加。对于PPARγ,通过检测到的二羧酸部分解释了聚乙烯特有的作用。由于预生产塑料在坯料范围内通常显示出较低的影响,因此未来的研究应研究风化对含添加剂的最终消费产品的影响。与黑暗对照相比,所有塑料浸出液均激活氧化应激反应,在大多数情况下,经紫外线处理的样品的诱导增加。对于PPARγ,通过检测到的二羧酸部分解释了聚乙烯特有的作用。由于预生产塑料在坯料范围内通常显示出较低的影响,因此未来的研究应研究风化对含添加剂的最终消费产品的影响。与黑暗对照相比,所有塑料浸出液均激活氧化应激反应,在大多数情况下,经紫外线处理的样品的诱导增加。对于PPARγ,通过检测到的二羧酸部分解释了聚乙烯特有的作用。由于预生产塑料在坯料范围内通常显示出较低的影响,因此未来的研究应研究风化对含添加剂的最终消费产品的影响。
更新日期:2019-07-12
中文翻译:
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紫外线风化的塑料浸出液在基于细胞的生物测定中的作用
微塑料的标准生态毒理学测试无法深入了解环境风化(例如紫外线)对相关影响的影响。在这项研究中,我们在模拟的紫外线诱导的风化过程中将化学物质从塑料中浸入了人工海水中。我们测试了大部分不含添加剂的预生产聚乙烯,聚对苯二甲酸乙二醇酯,聚丙烯和聚苯乙烯,以及从电子设备获得的两种类型的塑料作为阳性对照。通过固相萃取浓缩渗滤液,并计量入基于细胞的生物测定法中,该测定法涵盖(i)细胞毒性;(ii)通过与芳基烃受体(AhR)和过氧化物酶体增殖物激活受体(PPARγ)结合来激活代谢酶;(iii)受体介导的特异性作用(雌激素,ERα);(iv)对氧化应激的适应性反应(AREc32)。LC-HRMS分析用于确定聚合物降解的可能的断链产物,然后在AREc32和PPARγ中进行测试。阳性对照对所有测定的明确激活提供了实验装置的概念验证,以证明在风化过程中释放出的化学药品的作用。与黑暗对照相比,所有塑料浸出液均激活氧化应激反应,在大多数情况下,经紫外线处理的样品的诱导增加。对于PPARγ,检测到的二羧酸部分解释了聚乙烯特有的作用。由于预生产塑料在坯料范围内通常显示出较低的影响,因此未来的研究应研究风化对含添加剂的最终消费产品的影响。LC-HRMS分析用于确定聚合物降解的可能的断链产物,然后在AREc32和PPARγ中进行测试。阳性对照对所有测定的明确激活提供了实验装置的概念验证,以证明在风化过程中释放出的化学药品的作用。与黑暗对照相比,所有塑料浸出液均激活氧化应激反应,在大多数情况下,经紫外线处理的样品的诱导增加。对于PPARγ,通过检测到的二羧酸部分解释了聚乙烯特有的作用。由于预生产塑料在坯料范围内通常显示出较低的影响,因此未来的研究应研究风化对含添加剂的最终消费产品的影响。LC-HRMS分析用于确定聚合物降解的可能的断链产物,然后在AREc32和PPARγ中进行测试。阳性对照对所有测定的明确激活提供了实验装置的概念验证,以证明在风化过程中释放出的化学药品的作用。与黑暗对照相比,所有塑料浸出液均激活氧化应激反应,在大多数情况下,经紫外线处理的样品的诱导增加。对于PPARγ,通过检测到的二羧酸部分解释了聚乙烯特有的作用。由于预生产塑料在坯料范围内通常显示出较低的影响,因此未来的研究应研究风化对含添加剂的最终消费产品的影响。然后在AREc32和PPARγ中进行了测试。阳性对照对所有测定的明确激活提供了实验装置的概念验证,以证明在风化过程中释放出的化学药品的作用。与黑暗对照相比,所有塑料浸出液均激活氧化应激反应,在大多数情况下,经紫外线处理的样品的诱导增加。对于PPARγ,通过检测到的二羧酸部分解释了聚乙烯特有的作用。由于预生产塑料在坯料范围内通常显示出较低的影响,因此未来的研究应研究风化对含添加剂的最终消费产品的影响。然后在AREc32和PPARγ中进行了测试。阳性对照对所有测定的明确激活提供了实验装置的概念验证,以证明在风化过程中释放出的化学药品的作用。与黑暗对照相比,所有塑料浸出液均激活氧化应激反应,在大多数情况下,经紫外线处理的样品的诱导增加。对于PPARγ,通过检测到的二羧酸部分解释了聚乙烯特有的作用。由于预生产塑料在坯料范围内通常显示出较低的影响,因此未来的研究应研究风化对含添加剂的最终消费产品的影响。与黑暗对照相比,所有塑料浸出液均激活氧化应激反应,在大多数情况下,经紫外线处理的样品的诱导增加。对于PPARγ,通过检测到的二羧酸部分解释了聚乙烯特有的作用。由于预生产塑料在坯料范围内通常显示出较低的影响,因此未来的研究应研究风化对含添加剂的最终消费产品的影响。与黑暗对照相比,所有塑料浸出液均激活氧化应激反应,在大多数情况下,经紫外线处理的样品的诱导增加。对于PPARγ,通过检测到的二羧酸部分解释了聚乙烯特有的作用。由于预生产塑料在坯料范围内通常显示出较低的影响,因此未来的研究应研究风化对含添加剂的最终消费产品的影响。