Uso del generador de aerosol capilar en la producción continua de aerosol controlado para estudios no clínicos

El CAG es útil para la generación térmica continua y repetible de aerosoles en grandes volúmenes, como para estudios toxicológicos por inhalación in vivo, donde el uso de productos de consumo o dispositivos de inhalación no es factible. El uso del CAG permite a los experimentalistas controlar con precisión los factores que influyen en la química y las características físicas de las partículas de aerosol, como la temperatura, la composición del líquido, los caudales de líquido y los flujos de aire. El líquido en el CAG se evapora, produciendo vapores sobresaturados que se enfrían inmediatamente en contacto con el flujo de aire, desencadenando nucleaciones homogéneas y, posteriormente, procesos de condensación que forman las partículas de aerosol.

El protocolo presentado da una idea del ensamblaje y la complejidad del uso de CAG para el propósito general de la generación de aerosoles. Como ejemplo de trabajo, se utiliza la prueba de una composición líquida típica presente en mezclas de cigarrillos electrónicos. Comience colocando el capilar en la ranura capilar de los bloques de calentamiento de aluminio con el extremo de salida sobresaliendo unos cinco milímetros.

Apriete ligeramente los tornillos de las dos mitades de los bloques calefactores de aluminio. A continuación, ensamble los elementos calefactores y el termopar en los bloques calefactores de aluminio con los cables que sobresalen a través de la tapa trasera de aluminio. Instale los accesorios push-in, asegurándose de que los accesorios push-in de 2 por 4 milímetros estén firmemente asegurados en el tubo exterior SS.

Coloque juntas tóricas en las dos ranuras del tubo de pico interno e inserte el tubo de pico interno en el tubo SS externo desde el extremo frontal. Deslice el conjunto de tubo SS interior / SS exterior sobre los elementos calefactores de aluminio ensamblados para que se ajusten firmemente con el respaldo trasero SS. A continuación, coloque la tapa frontal de aluminio sobre el cuerpo de calefacción de aluminio dentro del tubo de pico interior.

Asegúrese de que el capilar sobresalga ligeramente de la tapa frontal de aluminio. Coloque el adaptador de pico sobre el frente interior del tubo de pico. Asegúrese de que el adaptador de pico encaje en la ranura frontal del tubo de pico interior.

Coloque el acoplamiento sobre el adaptador de pico. Apriete a mano las tuercas sobre el acoplamiento, de modo que el adaptador de pico esté apretado. Conecte los elementos calefactores al controlador de temperatura, el termopar del controlador de temperatura al CAG y el tubo de la bomba peristáltica al CAG.

Conecte el aire comprimido para el flujo de aire caliente al generador de aerosol capilar a través de los accesorios push-in de 2 por 4 milímetros. Ensamble el generador de aerosol capilar en la pieza de vidrio y suministre el flujo de aire de dilución a valores preestablecidos. Sobre la base de los cálculos teóricos descritos en el texto manuscrito, realice las pruebas de ingeniería iniciales para cuantificar la concentración real del constituyente del aerosol y obtener el rendimiento real del generador de aerosol capilar.

Realice un ajuste más fino de la concentración de aerosol utilizando los mismos cálculos para el ajuste del flujo de aire de dilución total o la tasa de flujo de líquido. El uso de una solución que contiene 2% de nicotina y una tasa de flujo de líquido de 0,35 gramos por minuto con una concentración medida de aerosol de nicotina de 15 microgramos por litro a un flujo de aire de dilución total de 320 litros por minuto dará como resultado un rendimiento real de nicotina del 68,57%. Pese y registre el valor del líquido de prueba, el agitador magnético y la botella hasta los 0,01 gramos más cercanos.

Las formulaciones líquidas se preparan con los componentes descritos en el manuscrito de texto. Ajuste el punto de ajuste de control de temperatura en el controlador de temperatura digital a 250 grados Celsius y comience a calentar el generador de aerosol capilar. Coloque la solución de caldo líquido con una barra de agitación magnética en un agitador magnético.

Coloque el tubo de entrada de la bomba peristáltica en la solución de prueba. Encienda la bomba peristáltica y ajuste el caudal de líquido al 5% Cuando la temperatura alcance los 250 grados, comience la generación de aerosoles iniciando la bomba peristáltica para entregar líquido de prueba al generador de aerosol capilar. Verifique que el aerosol se genere cerca de la punta capilar y registre el tiempo necesario para calcular el caudal másico.

Coloque un filtro en el soporte del filtro y coloque las tapas del filtro. Pese el soporte del filtro hasta el 0,0001 gramo más cercano con el filtro antes de la recogida de muestras y documente el peso. Conecte el soporte del filtro que contiene el filtro al flujo de aerosol e inicie la recolección de muestras.

Después de la recolección de muestras, pese el filtro con el soporte del filtro y las tapas y documente el peso final. Calcule la masa recolectada en aerosol utilizando la fórmula indicada en el manuscrito de texto. Ahora, retire la almohadilla del filtro del soporte del filtro y deposite en un vial de vidrio que contenga cinco mililitros de etanol.

Extraiga la masa recolectada en aerosol agitando la almohadilla del filtro en un agitador de laboratorio durante 30 minutos a 400 rotaciones por minuto. La caracterización química de los aerosoles generados por CAG confirmó un alto grado de reproducibilidad bajo el mismo calentamiento, enfriamiento, flujos de aire de dilución, condiciones de muestreo, con una desviación estándar relativa de 2.48% para la masa recolectada en aerosol, 3.28% para la nicotina, 3.43% para el glicerol y 3.34% para el propilenglicol. La mayor influencia en el tamaño de partícula se observó al cambiar el flujo de enfriamiento de 10 a 20 litros por minuto y el primer flujo de dilución de 160 a 150 litros por minuto.

El diámetro aerodinámico medio de masa de las partículas de aerosol aumentó de tamaño con el aumento de los caudales de enfriamiento. La distribución del diámetro aerodinámico de las partículas de aerosol se desplazó claramente hacia diámetros más grandes al comparar los aerosoles generados a un flujo de enfriamiento de 10 litros por minuto con los generados a 20 a 50 litros por minuto. Una concentración de aerosol objetivo prevista, junto con la inclusión de la tasa de flujo de aire y los valores de la tasa de flujo de líquido, permiten a los operadores contabilizar experimentalmente los rendimientos de la configuración CAG.

Después de este procedimiento, otras mezclas líquidas se pueden probar en condiciones similares o alteradas que permiten a los investigadores comprender mejor experimentalmente los cambios en las propiedades físicas y químicas que ocurren a través de la aerosolización calentada.