Name: Ganzkörper-Nanopartikel Aerosol Inhalation Exposures (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2013-05-07T12:00:00.000+00:00
Duration: 10 min 11 s
Description: Erfahren Sie, wie man eine Ganzkörper-Nanopartikel-Aerosol-Inhalationsexpositionsanlage für Toxikologiestudien mit nano-kristallinem Titandioxid konstruiert. Diese Methode ermöglicht stabile und reproduzierbare Testatmosphären.

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Liste Bestätigungen und Finanzierungsquellen. NIH-ES015022 und ES018274 (TRN) NSF-Cooperative Agreement 1003907 (VCM)

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 <ol><li> Zeigen nano-TiO 2-Pulver in einem undurchsichtigen Behälter. </li><li> Lassen Sie den Behälterdeckel offen. </li><li> Stellen Sie den Behälter in einer trockenen Exsikkator für mindestens 24 Stunden für die Konditionierung. </li></ol> 2. Aufwärmen Data Acquisition and Control System, SMPS und ELPI und alle Wandler <ol><li> Schalten Sie die Luftüberwachung und Datenerfassungssystem und Power-Schalter für Aerosol-Überwachung SMPS (TSI Inc., Shoreview, MN) und ELPI (Dekati, Tampere, Finnland), und wärmen die Systeme für mindestens 1 Stunde. </li><li> Schalten Sie den StromSchalter in allen Wandlern zu erwärmen sie sich für mindestens 1 Stunde. </li></ol> 3. Lädt TiO2 Nanopartikel Trockenpulver in Aerosol-Generatoren <ol><li> Öffnen Sie die Zylinder Kappen auf den Aerosol-Generatoren, und ersetzen Sie die Filter in der Aerosol-Generatoren. Hinweis: Ein Aerosol-Generator hat einen Zylinder. Die Anzahl der Aerosolgeneratoren eingesetzt werden, hängt von der gewünschten Gehalts an Partikeln in Bestrahlungskammer. </li><li> Wiegen ~ 4 g nano-TiO 2-Pulver und laden Sie sie in jedem Zylinder. </li><li> Ersetzen Sie die Zylinderkappen. </li><li> Alle Bereiche Verdacht von TiO2 Verunreinigung sollte feucht abgewischt werden. </li></ol> 4. Anschließen Aerosol Generatoren zur Inhalation Exposure Kammer <ol><li> Schließen Sie alle Filialen der Aerosol-Generatoren über einen Verteiler zu einem Zyklon, die am Eingang der inhalativen Exposition Kammer (TSE Systems GmbH, Bad Homburg, Deutschland) ist. </li><li> Verbinden Druckluft Schlauch andie Venturi Dispergierern in der Aerosol-Generatoren. </li></ol> 5. Anschließen Air Überwachung und Aerosol Sampling Eingänge zu der inhalativen Exposition Kammer <ol><li> Verbinden und relative Feuchtigkeit (RH), Druck, O 2 und CO 2-Sensoren von TSE Systems lieferte die Atmosphäre Monitoring-Ports auf der inhalativen Exposition Kammer testen. </li><li> Den Eingang eines Aerosols Dilutor einem der Aerosolabscheidung Ports auf der inhalativen Exposition Kammer, und dann verbinden Sie dessen Ausgang mit dem Eingang des ELPI. </li><li> Verbinden SMPS einem der Aerosolabscheidung Ports auf der inhalativen Exposition Kammer. </li><li> Verbinden Einlass einer Partikelkonzentration Monitor (TSE Systems) an einer der Aerosolprobenahme Ports auf der Bestrahlungskammer. </li><li> Wiegen PTFE-Membranfilter (P / N 66149, Pall Corporation, Ann Arbor, Michigan) und laden in einem Edelstahl-Filterhalter (In-Tox-Produkte, Moriarty NM) Filter. </li><li> Verbinden Sie den Eingang desdie Edelstahl-Filterhalter mit einem vorher gewogenen Filter, einem der Aerosolabscheidung Ports auf der inhalativen Exposition Kammer und verbinden dessen Ausgang zu einer Probenahme Pumpe. </li></ol> 6. Aktivieren Datenerfassungssysteme <ol><li> Activate ELPI Software zur Datenerfassung, ELPIVI, überprüfen Sie Setup-Parameter, und schalten Sie die Pumpe bündig für ~ 5 min und dann die Null ELPI. Nimm Vorbelichtung Konzentration. </li><li> Aktivieren SMPS Datenerfassungs-Software. Nimm Vorbelichtung Konzentration. </li><li> Software aktivieren, Daco (TSE Systems), für die Überwachung und Steuerung des Luftstroms, der Temperatur und RH Kammer Druck, Temperatur &amp; RH, O 2 und CO 2. </li></ol> 7. Lädt Versuchstiere in der inhalativen Exposition Kammer <ol><li> Wiegen Sie die Versuchstiere. </li><li> Markieren Sie die Versuchstiere und Käfigen, so dass die Tiere zurück in den gleichen Käfig gesetzt werden nach der Belichtung, wenn needed. </li><li> Öffnen Sie die Tür der inhalativen Exposition Kammer und laden Versuchstieren in der drahtgebundenen Käfigen. </li><li> Wasser kann für die Tiere zur Verfügung gestellt werden. </li><li> Schließen und sichern Sie die Tür der inhalativen Exposition Kammer. </li><li> Häufig beobachten Tiere durch die Exposition Kammer Sichtfenster für Anzeichen von Leiden. Die Tiere sollten entspannt sein und normal verhalten. Stoppen Sie die Exposition durch rapid / Atemnot, sind abnorme Erscheinung, Fehlhaltungen oder Immobilität beobachtet. Entfernen Sie die Tiere, sie zurück zu ihrer ursprünglichen Käfige, wenden behandelnden Tierarztes und / oder initiieren entsprechende Institutional Animal Care und Verwenden Ausschuss Verfahren. </li></ol> Hinweis: Die Betreiber müssen persönliche Schutzausrüstung zu tragen, wenn die Schritte 8.7, 8.8 und 8.17. 8. Offenlegen Kleintiere zu Nanopartikel Aerosole <ol><li> Schalten Sie den Auspuff Vakuumpumpe der inhalativen Exposition Kammer. </li><li>Führen Sie Software zur Datenerfassung, Dako, um: a) liefern gefilterte trockene Luft auf die Exposition Kammer, b) über den Druck in der Kammer Exposition, und c) sammeln die Daten der Exposition Umwelt, wie Druck, Temperatur, relative Luftfeuchtigkeit, O 2 und CO 2. </li><li> Stellen Sie einen leicht negativen Druck (Sollwert = -0.2 mbar) in der Kammer Druck. </li><li> Schalten Sie die Aerosol-Generatoren. </li><li> Führen ELPI und SMPS Datenerfassungs-Software kontinuierlich zu überwachen Partikelgröße und relative Massenkonzentration in der inhalativen Exposition Kammer. </li><li> Wenn die Aerosol-Konzentration stabil ist, dh die Konzentration Profil auf ELPI Monitor erreicht Plateau (Normalerweise: Diese dauert 20 min nach der Aerosol-Generatoren in Betrieb sind), die Abtastzeit gesetzt (z. B. 1 Stunde) und schalten Sie den Aerosolabscheidung zu pumpen, um repräsentative Stichprobe von Nanopartikeln mit Filtern zu sammeln. </li><li> Sobald die Abtastzeit erreicht ist, entfernen Sie die Filter und stecken Sie das sampling Ports mit Gummi-Stecker an Testmaterialien entweicht die Belichtung Kammer zu verhindern. </li><li> Wiegen Sie die Filter, und berechnet den Mittelwert Massenkonzentration in der Belichtungskammer wie oben beschrieben. </li><li> Wenn die mittlere Konzentration ist von der gezielten Konzentration, manuelle Einstellung der Luftstrom in den Generatoren, um sicherzustellen, die gezielte Konzentration erreicht wird. </li><li> Berechnen Partikelabscheidung in der tierischen Lunge als D = C x V m xtx F r, wobei D = Dosis, C = mittlere Massenkonzentration von Testmaterial, V m = Atemminutenvolumen, t = Expositionsdauer und F r = Bruchteil des Materials Das ist hinterlegt oder absorbiert. </li><li> Ersetzen Sie die Filter in den Filterhalter mit sauberem, pre-gewichtete Filter und wiederholen Sie die Schritte 8.6 und 8.8. </li><li> Basierend auf dem realen Massenkonzentration in der Exposition Kammer und gezielte Partikelabscheidung in der tierischen Lunge, schätzen die verbleibenden exposure Zeit bleiben t = (D gezielte-D) / (C x V x F r m), wo t = bleiben bleiben Expositionsdauer, D = gezielte gezielte Dosis, C = mittlere Massenkonzentration von Testmaterial, V m = Minutenvolumen, F r = Anteil des Materials, das abgeschieden oder absorbiert wird. </li><li> Schalten Sie den Aerosol-Generator, wenn t bleiben erreicht ist. </li><li> Vor dem Entfernen der Tiere aus der Exposition Kammer, spülen Sie die Inhalation Kammer mit der gefilterten Luft, bis die Partikelkonzentration im Monitor angezeigt ist in der Nähe des Vorbelichtung Partikelkonzentration in der Kammer. </li><li> Schalten Sie die Kammer Auspuff Vakuumpumpe. </li><li> Stoppen Sie Software zur Datenerfassung, Dako. </li><li> Nach der Belichtung Tiere beobachten zu normalen Atmung und Verhalten zu überprüfen und zu dokumentieren, dass keine andere Studie Komplikationen exIST. Wenn Nasenausfluss, Atemnot oder andere Tierschutz Komplikationen beobachtet werden, kontaktieren behandelnden Tierarztes und / oder initiieren entsprechende Institutional Animal Care und Verwenden Ausschuss Verfahren. </li><li> Stoppen ELPI und SMPS Datenerfassungs-Software. </li></ol> 9. Erstellen Prüfbericht 9.1 Prüfbedingungen sind <ol><li> Beschreibung der Aerosol-Erzeugung und seine Betriebsparameter in diesem Test verwendet. </li><li> Beschreibung der Exposition einschließlich Gestaltung, Typ, Abmessungen und seine Betriebsparameter während der Belichtung verwendet. </li><li> Geräte zur Messung von Temperatur, Feuchte, Partikelgröße und tatsächliche Konzentration. </li><li> Behandlung der Abluft und Art der Unterbringung der Tiere in der Prüfkammer, wenn verwendet. </li></ol> 9.2 Exposure Atmosphäre Daten enthalten <ol><li> Luftmengen durch das Einatmen Ausrüstung. </li><li> Temperatur und Luftfeuchtigkeitdie Luft. </li><li> Actual (analytische oder gravimetrisch)-Konzentration in der Aerosol-Probenahme-Zone, die in der Nähe der Tierkäfige ist. </li><li> Korngrößenverteilung und berechnet Zählung des aerodynamischen Durchmessers und geometrischen Standardabweichung. </li><li> Erläuterung, warum die gewünschte Kammer Konzentration und / oder Partikelgröße konnte nicht erreicht (falls zutreffend), und die Anstrengungen unternommen, um mit diesen Aspekten der Leitlinien entsprechen. </li></ol> 9.3 Sonstige <ol><li> Etwas Unterdruck in dem Raum mit Inhalation Einrichtung sollte beibehalten werden, um Test-Materialien entweicht Inhalation Labor zu verhindern. </li><li> Reinigen Sie die Belichtung Kammer täglich, um die Einflüsse der tierischen Abfälle zu beseitigen. </li><li> ELPI, SMPS und andere Instrumente gereinigt und kalibriert werden basierend auf den Bedienungsanleitungen. </li></ol>

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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.

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 ...

<table><tbody><tr><td>Inhalations-Expositionssystem</td><td>TSE Systems GmbH, Bad Homburg, Deutschland</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Luftüberwachungssystem</td><td>TSE Systems GmbH, Bad Homburg, Deutschland</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Titandioxid-Aeroxid P25</td><td>Evonik, Deutschland</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Scanning Mobility Particle Sizer-3936L75</td><td>TSI Inc., Shoreview, MN</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Elektrischer Niederdruck-Impaktor, Standard 10 LPM</td><td>Dekati, Tampere, Finnland</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Ultra Micro Balance, XP2U</td><td>METTLER TOLEDO, Schweiz</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Feldemissions-Rasterelektronenmikroskop-S-4800</td><td>Hitachi, Japan</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Energiedispersive Röntgenanalyse </td><td>Princeton Gamma-Tech, Rocky Hill, N.J.</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Nuclepore-Polycarbonat-Filter </td><td>Whatman, Clinton, PA</td><td></td><td></td></tr><tr><td>PTFE-Membranfilter </td><td>Pall Corporation, Ann Arbor, Michigan</td><td></td><td></td></tr></tbody></table>

ganzkörper-nanopartikel aerosol inhalation exposures

Whole-Body Nanoparticle Aerosol Inhalation Exposures

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 &lt;200 nm und einer geometrischen Standardabweichung σ g &lt;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.

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...

Ein Ganzkörper-Nanopartikel Aerosol Inhalation Anlage wurde für die Nano-Titandioxid aufgebaut (TiO<sub&gt; 2</sub&gt;) Inhalationstoxikologiestudien. Dieses System bietet nano-TiO<sub&gt; 2</sub&gt; Aerosol-Test Atmosphären, die haben: 1) eine stetige Massenkonzentration, 2) eine homogene Zusammensetzung frei von Verunreinigungen, und 3) eine stabile Partikelgrößenverteilung während Aerosol Generation.

Ganzkörper-Nanopartikel Aerosol Inhalation Exposures

Inhalation is the most likely exposure route for individuals working with aerosolizable engineered nano-materials (ENM). To properly perform nanoparticle ...

Das übergeordnete Ziel des folgenden Experiments besteht darin, eine Ganzkörper-Nanopartikel-Aerosol-Inhalations-Expositionsanlage für toxische Untersuchungen an nanoskaligem Titandioxid aufzubauen. Dies wird zunächst durch die Erzeugung von Nanopartikel-Aerosolen mit einem neuartigen Nanopartikel-Aerosol-Generator erreicht. In einem zweiten Schritt werden die Nanopartikel-Aerosole einer Ganzkörper-Inhalations-Expositionsanlage zugeführt, um Testatmosphären zu erzeugen, die berufliche oder häusliche Expositionen gegenüber technisch hergestellten Nanomaterial-Aerosolen simulieren.Als Nächstes setzen Sie Versuchstiere den gut charakterisierten Nano-Titandioxid-Aerosolen aus und überwachen sowie kontrollieren die Testatmosphären, um die geplante Partikeldeposition in der Lunge zu erreichen. Die Ergebnisse zeigen, dass die erzeugten und in die Expositionsanlage eingeleiteten Nanopartikel-Aerosole stabile Massenkonzentrationen, eine homogene Zusammensetzung, Freiheit von Verunreinigungen sowie stabile Partikelgrößenverteilungen aufweisen. Dieses System erzeugt zuverlässig und wiederholt Testatmosphären, die berufliche, umweltbedingte oder häusliche Expositionen gegenüber technisch hergestellten Nanomaterial-Aerosolen simulieren.Die visuelle Demonstration dieser Methode ist entscheidend, da die Erzeugung und Charakterisierung von Nanopartikel-Aerosolen sehr schwierig zu erlernen ist und kein formelles Handbuch existiert. Darüber hinaus enthalten speziell konzipierte Geräte wie unser Nanopartikel-Aerosol-Generator mehrere Variablen, die korrekt gesteuert werden müssen, um Aerosole erfolgreich zu erzeugen und sie in Echtzeit zu charakterisieren. Die Verfahrensdemonstration wird von Mitgliedern meines Forschungsprogramms durchgeführt: Dr. Jing Hay, wissenschaftliche Assistentprofessorin, und Herr Carol McBride, mein leitender wissenschaftlicher Assistent Beacon.Beginnen Sie die Konditionierung der Titandioxiddispersionspulver mindestens einen Tag vor einer Inhalationsstudie. Tragen Sie geeignete persönliche Schutzausrüstung und arbeiten Sie in einem Abzug. Geben Sie 200 Gramm des Nanopulvers in einen undurchsichtigen Behälter und lassen Sie den Behälterdeckel geöffnet.Stellen Sie den Behälter anschließend mindestens 24 Stunden lang zur Konditionierung in einen trockenen Exsikkator, wobei die Konditionierung mindestens eine Stunde vor dem Experiment abgeschlossen sein sollte. Schalten Sie die Luftüberwachungs- und Datenerfassungssysteme ein. Die Aerosolüberwachung mittels SMPS.Schalten Sie außerdem das strombetriebene ELPI ein, lassen Sie diese Systeme unter dem Abzug unter Tragen persönlicher Schutzausrüstung aufwärmen. Öffnen Sie die Zylinderverschlüsse an den Aerosolgeneratoren und ersetzen Sie die Filter. Messen Sie anschließend etwa vier Gramm konditioniertes nanopartikuläres Pulver ab und füllen Sie einen Zylinder damit.Wiederholen Sie dies für jeden Zylinder. Sobald dies abgeschlossen ist, ersetzen Sie die Zylinderverschlüsse an den Aerosolgeneratoren und wischen Sie alle Bereiche ab, bei denen eine Kontamination mit Nanopulver vermutet wird.Nehmen Sie den Aerosolgenerator zur Expositions­kammer. Verbinden Sie alle Ausgänge der Aerosol­generatoren über ein Verteiler­system mit einem Zyklon­abscheider, der sich am Eingang der Inhalations­expositions­kammer befindet. Anschließend verbinden Sie die Druckluft­schläuche mit den Venturi­zerstäubern in den Aerosol­generatoren.Verbinden Sie zunächst die Sensoren für Temperatur, relative Luftfeuchtigkeit, Druck, Sauerstoff und Kohlendioxid mit den Atmosphärenüberwachungsanschlüssen der Inhalations-Expositionsanlage. Verbinden Sie nun den Eingang eines Aerosolverdünnungsgeräts mit einem der Aerosolprobennahmeanschlüsse an der Inhalations-Expositionsanlage. Verbinden Sie den Ausgang des Geräts mit dem Eingang des elektrischen Niederdruck-Impaktors.Als Nächstes schließen Sie das s und PS an eine Aerosolprobennahmestelle an. Verbinden Sie zudem den Eingang eines Partikelkonzentrationsmonitors mit einer separaten Aerosolprobennahmestelle. Nehmen Sie an dieser Stelle eine gewogene A-P-T-F-E-Membranfilter, die in einen Edelstahlfilterhalter eingelegt wurde.Verbinden Sie den Eingang des Filterhalters mit einem der Aerosolprobennahmeanschlüsse an der Inhalations-Expositions-Kammer und schließen Sie dessen Ausgang an eine Probennahmepumpe an. Aktivieren Sie nun die ELPI-Datenerfassungssoftware und überprüfen Sie die Parametersätze. Schalten Sie danach die Stromzufuhr zur ELPI-Vakuumpumpe ein.Nach diesem Nullwert bestimmen Sie die LPI und messen die Konzentration vor der Exposition. Aktivieren Sie die Software zur Datenerfassung des SMPS und erfassen Sie die Konzentration vor der Exposition. Aktivieren Sie außerdem die Software zur Überwachung und Steuerung der Kammerumgebung.Nachdem die Versuchstiere gewogen wurden, kennzeichnen Sie diese und ihre Käfige, damit sie bei Bedarf nach der Exposition wieder in dieselben Käfige zurückgesetzt werden können. Öffnen Sie die Tür der Inhalations-Expositionsanlage und bringen Sie die Versuchstiere in die Drahtkäfige ein. Wasser kann den Tieren bereitgestellt werden, anschließend Käfige schließen und sichern. Die Tür der Inhalations-Expositionsanlage.Beobachten Sie die Tiere häufig durch die Beobachtungsfenster der Kammer. Der erste Schritt besteht darin, die Abluft-Vakuumpumpe der Inhalations-Expositionsanlage einzuschalten. Stellen Sie mithilfe der Steuer- und Datenerfassungssoftware gefilterte, trockene Luft in die Expositionskammer, um einen leicht negativen Kammerdruck mit einem Sollwert von minus zwei Zehntel Millibar einzustellen.Die Software sollte außerdem Daten zur Expositionsumgebung erfassen, einschließlich Druck, Temperatur, relativer Luftfeuchtigkeit sowie Sauerstoff- und Kohlendioxidkonzentrationen. Schalten Sie nun die Aerosolgeneratoren ein. Führen Sie die Datenerfassungssoftware für ELPI und SMPS aus, um bei stabiler Aerosolkonzentration kontinuierlich die Partikelgröße und die relative Massenkonzentration in der Inhalations-Expositionsanlage zu überwachen.Binnen etwa 20 Minuten legen Sie die Probenahmezeit fest und schalten Sie die Aerosol-Probenahmepumpe ein, um repräsentative Proben von Nanopartikeln zu sammeln. Sobald die Probenahmezeit erreicht ist, tragen Sie persönliche Schutzausrüstung und die Filter, und verschließen Sie die Probenahmestellen mit Gummistopfen, um zu verhindern, dass Prüfmaterialien aus der Expositionsanlage entweichen. Wiegen Sie die Filter und berechnen Sie die mittlere Massenkonzentration in der Expositionsanlage. Falls die mittlere Konzentration vom Zielwert abweicht, stellen Sie den Luftstrom in den Aerosolgeneratoren manuell so ein, dass die gewünschte Konzentration erreicht wird.Verwenden Sie die Informationen, um die Partikeldeposition zu berechnen. In tierischen Lungen. Die Dosis entspricht der mittleren Massenkonzentration multipliziert mit dem Atemminutenvolumen, multipliziert mit der Expositionszeit, multipliziert mit dem Bruchteil des deponierten oder absorbierten Materials.Bitte reinigen Sie die vorgewogenen Filter in den Filterhaltern. Setzen Sie die Baugruppe wieder in die Expositions­kammer ein. Geben Sie eine neue Probenahmezeit ein und schalten Sie die Probenahmepumpe erneut ein.Am Ende der Probenahmezeit die Filter entfernen und die Anschlüsse verschließen. Die Filter wiegen und die mittlere Massenkonzentration berechnen. Die verbleibende Expositionszeit für die Tiere bestimmen.Unter Verwendung der gezielten Partikeldeposition und der gesammelten Informationen entspricht die verbleibende Expositionszeit der Differenz zwischen der Ziel- und der gemessenen Dosis, dividiert durch die mittlere Massenkonzentration, das Atemminutenvolumen und den Anteil des deponierten oder aufgenommenen Materials. Wenn die Zeit abgelaufen ist, schalten Sie den Aerosolgenerator aus.Spülen Sie die Inhalations-Expositionsanlage mit gefilterter Luft, bis die Partikelkonzentrationsmessung nahe der Vorbelastungskonzentration in der Anlage liegt. Schalten Sie an dieser Stelle die Vakuumpumpe des Kammerauslasses aus und beenden Sie die Steuer- und Datenerfassungssoftware. Entnehmen Sie die Versuchstiere aus der Expositionsanlage und bringen Sie sie in ihre Aufbewahrungseinrichtung zurück.Beobachten Sie das Tier häufig und stellen Sie sicher, dass sich das Versuchstier wohlfühlt. Schalten Sie die restliche Software und Ausrüstung ab, wie in diesem Diagramm des Kammerdrucks dargestellt. Als Funktion der Zeit wurde der Kammerdruck überwacht und während des Experiments leicht negativ gehalten, um ein Austreten der Testsubstanz in das Labor zu minimieren.Hier ist die Einlassstromgeschwindigkeit in Rot und die Auslassstromgeschwindigkeit in Schwarz als Funktion der Zeit dargestellt. Die Differenz der Strömungsgeschwindigkeiten erzeugte den gewünschten Unterdruck. Die Ganzkörperkammer wurde dynamisch mit einer Luftdurchflussrate von etwa 90 Litern pro Minute durchgehend betrieben.Dadurch wurden mehr Luftwechsel pro Stunde erreicht, als von der US-amerikanischen Umweltschutzbehörde (Environmental Protection Agency) für akute Inhalationsstudien mindestens vorgeschrieben sind. Dieses Diagramm zeigt, wie gut die Werte von Temperatur und relativer Luftfeuchtigkeit während des Experiments konstant gehalten wurden. Sauerstoff- und Kohlendioxidkonzentrationen wurden ebenfalls überwacht, wie hier dargestellt.Sauerstoff war bei etwa 21 % stabil. Kohlendioxid war bei 580 Teilen pro Million stabil. Die Partikelgröße wurde mit ELPI gemessen. Links ist die Partikelgröße über die Zeit während einer vierstündigen Exposition dargestellt.Rechts ist die Anzahl dargestellt. Der mediane aerodynamische Durchmesser D beträgt 157 Nanometer, wie in dieser Darstellung zu sehen ist. Die Partikelgröße wurde mit SMPS gemessen.Hier ist ein Beispiel für die Echtzeit-Massenkonzentration während einer vierstündigen Inhalationsexposition. Schließlich wurden Aerosol-Massenkonzentrationen für 29 einzelne vierstündige Inhalationsexpositionen ermittelt, wobei die angestrebte Konzentration von sechs Milligramm pro Kubikmeter in Rot dargestellt ist. Diese Darstellung legt nahe, dass das System stabile und reproduzierbare Testatmosphären aus Titandioxid für akute Inhalationsexpositionen bereitstellen kann.Wenn die Technik einmal beherrscht ist, kann sie in acht Stunden abgeschlossen werden, wenn die Expositionszeit vier Stunden beträgt. Bei der Durchführung dieses Verfahrens ist es wichtig, alle Testatmosphären ordnungsgemäß zu überwachen und zu charakterisieren. Vergessen Sie nicht, dass die Arbeit mit Nanomaterialien äußerst gefährlich sein kann und Vorsichtsmaßnahmen wie technische Kontrollen erfordert.Bei der Durchführung dieses Verfahrens sollten stets besondere Arbeitspraktiken und persönliche Schutzausrüstung verwendet werden.

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Research

Forschung

JoVE Journal

Biology

Biologie

In diesem Artikel zu einem Versuchsprotokoll Partikel Vernebelung eines Produkts unter Abrieb und unter Umwelt Verwitterung untersuchen vorgestellt. Die Ergebnisse für die Emission von Nanomaterialien in Form von Aerosolen werden vorgestellt. Die spezifische Versuchsaufbau wird im Detail beschrieben.

Versuchsprotokoll Particle Aerosolisierung eines Produktes unter Abrieb und unter Umwelt Verwitterung zur Untersuchung

Wir haben ein effektives Nanopulver-Aerosolisierungs-Setup und Betriebsprotokoll entworfen und entwickelt. Das System erzeugte Nanopartikel-Aerosole mit stabilen Anzahlkonzentrationen und Größenverteilungen über lange Zeiträume, die nur geringe Mengen an Testmaterial (min. 200 mg) benötigten.

Ein System zu schaffen Stabile Nanoparticle Aerosols aus Nanopulver

Das Inhalationsgerät kann hier beschrieben, Probe zur Charakterisierung, erzeugen und gleichmäßig ein Medikament Aerosols in den Lungen von Nagetieren abzuscheiden. Dies ermöglicht die präklinische Bestimmung der Wirksamkeit und Sicherheit von Arzneimitteldosen in der Lunge abgelagert; Schlüsseldaten ermöglichen, die klinische inhalierten Arzneimittelentwicklung.

Trockenpulver und Vernebelte Aerosol Inhalation von Arzneimitteln geliefert an Mäusen Mit einem Nose-only Belichtungssystem

Elektronische Zigarette (e-Cig) Benutzer steigen weltweit. Jedoch ist wenig, über die gesundheitlichen Auswirkungen induziert durch eingeatmete e-Cig Aerosole bekannt. Dieser Artikel beschreibt eine e-Cig Aerosol Generation Technik für tierische Belichtungen und anschließende toxikologische Studien geeignet. Solche Protokolle sind erforderlich, um experimentell reproduzierbar und standardisierte e-Cig Belichtung Systeme zu etablieren.

Generation der elektronischen Zigarette Aerosol durch einen dritten Generation Maschine dampfen: Anwendung auf toxikologische Studien

Hier präsentieren wir ein Protokoll, um einen Pleuraerguss bei Ratten durch intratracheale Instillation von Polyacrylat/Nanosilica konstruieren.

Ein Pleuraerguss Modell bei Ratten durch intratracheale Instillation von Polyacrylat/Nanosilica

Eine nur Nase einatmen Toxizität Kammer in der Lage testen Inhalation Toxizität bei vier unterschiedlichen Belichtungen Konzentrationen wurde entworfen und für den Fluss Feld Gleichförmigkeit und Kreuzkontaminationen zwischen den Häfen der Exposition für jede Konzentration validiert. Hier präsentieren wir Ihnen ein Protokoll zu bestätigen, dass die gestaltete Kammer für Inhalation Toxizitätstests wirksam ist.

Entwicklung einer Testkammer nur Nase einatmen Toxizität, die vier Exposition Konzentrationen von Nanopartikel bietet

Hier präsentieren wir ein Protokoll, um tragbare zellulären Aerosol Belichtungen durchführen und zelluläre Reaktion zu messen. Die Methode verwendet Zellen, an der Luft-Flüssigkeit-Schnittstelle, imitiert in Vivo Physiologie gewachsen. Zelluläre Reaktion auf Kupfer Nanopartikel Aerosole wurde als oxidativer Stress durch reaktiven Sauerstoff-Spezies-Generation und Zytotoxizität als Laktat-Dehydrogenase Freisetzung beobachtet.

Eine neue Portable In-vitro- Exposition Kassette für Aerosol-Sampling

Wir präsentieren ein robustes, übertragbares und prädiktives In-vitro-Expositionssystem für das Screening und die Überwachung von Partikeln in der Luft hinsichtlich ihrer akuten lungenzytotoxizität durch die Exposition kultivierter menschlicher Lungenzellen an der luft-flüssigen Schnittstelle (ALI).

Bewertung der akuten Inhalationstoxizität von Luftpartikeln durch Aussetzen kultivierter menschlicher Lungenzellen an der Luft-Flüssig-Schnittstelle

Präsentiert wird hier ein Protokoll zur primären monozyten Isolation des menschlichen Blutes sowie deren Differenzierung in Makrophagen und dendritische Zellen und die Zusammenstellung mit Epithelzellen zu einem mehrzelligen menschlichen Lungenmodell. Biologische Reaktionen von Kokulturen, die sich aus Immunzellen zusammensetzen, die sich entweder von frisch isolierten oder aufgetauten Monozyten unterscheiden, werden bei Exposition gegenüber proinflammatorischen Reizen verglichen.

Multizelluläres humanes Alveolarmodell bestehend aus Epithelzellen und primären Immunzellen zur Gefahrenbeurteilung

Beschrieben wird die Zellkultur und Expositionsmethode eines In-vitro-Bronchialmodells für eine realistische, wiederholte Inhalationsexposition gegenüber Partikeln für Toxizitätstests.

Ein Luft-Flüssig-Interface-Bronchial-Epithelmodell für realistische, wiederholte Inhalationsexposition gegenüber Luftpartikeln für Toxizitätstests

Cannabis-Destillat-Vape-Patronen sind batteriebetriebene Geräte, die Extrakte mit hohen Konzentrationen von Cannabinoiden aerosolisieren. Das Fehlen etablierter präklinischer Modelle für diese Produkte stellt eine Herausforderung bei der Untersuchung ihrer physiologischen Wirkungen dar. Um diese Lücke zu schließen, wurde ein standardisiertes präklinisches Inhalations-Mausmodell für verdampfte Cannabisdestillate entwickelt.

Entwicklung eines präklinischen Inhalationsmodells zur Prüfung von verdampften Cannabisdestillaten

Erfahren Sie, wie man eine Ganzkörper-Nanopartikel-Aerosol-Inhalationsexpositionsanlage für Toxikologiestudien mit nano-kristallinem Titandioxid konstruiert. Diese Methode ermöglicht stabile und reproduzierbare Testatmosphären.

Ganzkörper-Nanopartikel Aerosol Inhalation Exposures

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