Ein Ganzkörper-Nanopartikel Aerosol Inhalation Anlage wurde für die Nano-Titandioxid aufgebaut (TiO 2) Inhalationstoxikologiestudien. Dieses System bietet nano-TiO 2 Aerosol-Test Atmosphären, die haben: 1) eine stetige Massenkonzentration, 2) eine homogene Zusammensetzung frei von Verunreinigungen, und 3) eine stabile Partikelgrößenverteilung während Aerosol Generation.
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Methodenartikel
Ganzkörper-Nanopartikel Aerosol Inhalation Exposures
In diesem Artikel
Zusammenfassung
Zusammenfassung
Inhalation ist die wahrscheinlichste Expositionsweg für Einzelpersonen, die mit aerosolisierbaren entwickelt Nano-Materialien (ENM). Um richtig durchführen Nanopartikel Inhalationstoxikologiestudien, die Aerosole in einer Kammer die Unterbringung der Versuchstiere muss: 1) eine stetige Konzentration auf einem gewünschten Niveau für die gesamte Exposition Zeitraum aufrechterhalten, 2) eine homogene Zusammensetzung frei von Verunreinigungen, und 3) eine stabile Größenverteilung mit einem geometrischen mittleren Durchmesser <200 nm und einer geometrischen Standardabweichung σ g <2,5 5. Die Erzeugung von Aerosolen, die Nanopartikel enthalten ist eine ziemliche Herausforderung, weil Nanopartikel leicht agglomerieren. Dies ist vor allem aufgrund der sehr starken Kräfte zwischen den Teilchen und die Bildung von großen fraktale Strukturen in Dutzenden oder Hunderten von Mikrometern Größe 6, die nur schwer aufgebrochen werden sollen. Mehrere gemeinsame Aerosolpackungen, einschließlich Vernebler, Wirbelschichten, Venturi Sauger und der Wright Staubaufgabe, wirerneut getestet, jedoch war keiner in der Lage, Nanopartikel Aerosole, die alle Kriterien erfüllen 5 produzieren.
Ein Ganzkörper-Nanopartikel Aerosol Inhalation System hergestellt wurde, validiert und verwendet für die Nano-TiO2 Inhalationstoxikologiestudien. Kritische Komponenten: 1) neue nano-TiO2 Aerosol-Generator, 2) 0,5 m 3 Ganzkörper-Inhalation Kammer, und 3) Monitor und Steuerung. Nano-TiO 2 Aerosole Trockendichte nano-TiO 2-Pulver (primäre Durchmesser von 21 nm, eine Schüttdichte von 3,8 g / cm 3) erzeugt wurden, in die Bestrahlungskammer mit einer Strömungsgeschwindigkeit von 90 LPM (10,8 Luftwechsel / h) zugeführt . Korngrößenverteilung und Massenkonzentration Profile wurden kontinuierlich mit einem Scanning Mobility Particle Sizer (SMPS) und einer elektrischen niedrig (ELPI) gemessen. Das Aerosol Massenkonzentration (C) wurde gravimetrisch (mg / m 3) überprüft. Die Masse (M) Der gesammelten Partikel als M = (M post-M vor), wobei M und M pre-Pfosten sind Massen des Filters vor und nach der Probenahme (mg) bestimmt. Die Massenkonzentration wurde berechnet als C = M / (Q * t), wobei Q Abtasten Strömungsrate (m 3 / min) ist, und T ist die Abtastzeit (Minute). Die Kammer Druck, Temperatur, relative Feuchte (RH), O 2 und CO 2-Konzentrationen wurden kontinuierlich überwacht und gesteuert. Nano-TiO2 Aerosolen auf Filtern gesammelt Nuclepore wurden mit einem Rasterelektronenmikroskop (SEM) und Energie Röntgenanalyse (EDX) analysiert.
Zusammenfassend berichten wir, dass die Nano-Partikel Aerosole erzeugt und geliefert, unser Engagement Kammer haben: 1) stetig Massenkonzentration; 2) homogene Zusammensetzung frei von Verunreinigungen, 3) stabil Partikelgrößenverteilungen mit einem Count-Median Aerodynamiknamischen Durchmesser von 157 nm bei Aerosol-Erzeugung. Dieses System zuverlässig und immer wieder schafft Test Atmosphären, die Arbeits-, Umwelt-oder inländischen ENM Aerosol Belichtungen zu simulieren.
Protokoll
Die Ganzkörper-Nanopartikel Inhalation Schritt-für-Schritt-Arbeitsanweisungen werden wie folgt beschrieben.
Anmerkung: 1) die Schritte 1 und 3 sollten in einem Abzug durchgeführt werden; 2) Betreiber muss geeignete persönliche Schutzausrüstung tragen (Atemschutzmasken, Schutzbrillen und Gummihandschuhen).
1. Conditioning TiO2 Nanopartikel Trockenpulver
- Zeigen nano-TiO 2-Pulver in einem undurchsichtigen Behälter.
- Lassen Sie den Behälterdeckel offen.
- Stellen Sie den Behälter in einer trockenen Exsikkator für mindestens 24 Stunden für die Kondi....
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Ergebnisse
Inhalationsvorrichtung Expositionsstudie typischerweise Aufrechterhaltung eines Versuchstieres auf eine bekannte und konstante Testumgebung während Aussetzen des Versuchstieres auf eine definierte Konzentration einer Prüfsubstanz 8,9. Die Ganzkörper-Nanopartikel Inhalation ist in Abbildung 1 dargestellt. Die Ganzkörper-Kammer wurde auf einer dynamischen Basis Strömung betrieben, wo ein 90 LPM kontinuierlicher Luftstrom durch die Kammer. Dieser Luftstrom bereitgestellt 10,8 Luftwechsel / h, di.......
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Diskussion
Wir haben zusammengestellt und hier in einem Ganzkörper-Nanopartikel Aerosol Inhalation System beschrieben. Die Funktionalität des Systems wurde mit state-of-the-art Nanopartikel Aerosol Charakterisierung Techniken validiert. Mit einem neuartigen Nanopartikel Aerosol-Generation-System, kann diese Inhalation System eine gut charakterisierte, kontrollierte und einheitliche Nanopartikel Aerosolprüfung Atmosphäre mit relativ konstante Temperatur, Luftfeuchtigkeit, Luftströmung, und der Sauerstoffgehalt für Versuchstiere zu .......
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Offenlegungen
Die Ergebnisse und Schlussfolgerungen in diesem Bericht sind die der Autoren und stellen nicht notwendigerweise die Ansichten der National Institute for Occupational Safety and Health. Die Nennung Firmennamen oder Produkte bedeutet nicht, dass eine Billigung durch IARC, noch bedeutet es, dass alternative Produkte nicht verfügbar, oder kann nach entsprechender Auswertung ersetzt werden sollen.
Danksagungen
Liste Bestätigungen und Finanzierungsquellen.
NIH-ES015022 und ES018274 (TRN)
NSF-Cooperative Agreement 1003907 (VCM)
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Materialien
| Name | Unternehmen | Katalognummer | Kommentare |
|---|---|---|---|
| Inhalations-Expositionssystem | TSE Systems GmbH, Bad Homburg, Deutschland | ||
| Luftüberwachungssystem | TSE Systems GmbH, Bad Homburg, Deutschland | ||
| Titandioxid-Aeroxid P25 | Evonik, Deutschland | ||
| Scanning Mobility Particle Sizer-3936L75 | TSI Inc., Shoreview, MN | ||
| Elektrischer Niederdruck-Impaktor, Standard 10 LPM | Dekati, Tampere, Finnland | ||
| Ultra Micro Balance, XP2U | METTLER TOLEDO, Schweiz | ||
| Feldemissions-Rasterelektronenmikroskop-S-4800 | Hitachi, Japan | ||
| Energiedispersive Röntgenanalyse | Princeton Gamma-Tech, Rocky Hill, N.J. | ||
| Nuclepore-Polycarbonat-Filter | Whatman, Clinton, PA | ||
| PTFE-Membranfilter | Pall Corporation, Ann Arbor, Michigan |
Referenzen
- Bide, R. W., Armour, S. J., Yee, E. Allometric respiration/body mass data for animals to be used for estimates of inhalation toxicity to young adult humans. J. Appl. Toxicol. 20 (4), 273-290 (2000).
- Guyton, A. C. Analysis of respiratory....
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Nachdrucke und Genehmigungen
