Essai de nanoparticules de sortie à partir d'un composite contenant des nanomatériaux L'utilisation d'un système de chambre
November 22nd, 2016
La libération de nanoparticules est testée à l’aide d’un système de chambre qui comprend un compteur de particules de condensation, un compteur de particules optique et des orifices d’échantillonnage pour collecter des échantillons de filtre pour l’analyse microscopique. Le système de chambre proposé peut être utilisé efficacement pour les essais de libération de nanomatériaux avec une plage de données reproductible et cohérente.
L’objectif général de cette procédure est d’évaluer la libération de nanomatériaux dans le cas de l’abrasion de matériaux nanocomposites. Cette méthode peut aider à répondre à des questions clés dans le domaine de l’hygiène du travail, telles que l’évaluation des risques et l’environnement de travail. Le principal avantage de cette technique est qu’elle permet d’évaluer la libération de nanomatériaux dans le cas de l’abrasion de matériaux nanocomposites.
Pour cette expérience, utilisez un abraseur avec un étage de rotation de l’échantillon de 140 millimètres de diamètre, qui peut tourner de 30 à 80 tours par minute, et deux supports de roue d’abrasion. Installez un échantillon en forme de disque sur la platine de rotation de l’échantillon. Utilisez un poids pour fixer les roues d’abrasion, qui sont enveloppées de papier de verre de grain 100, au support de la roue d’abrasion qui applique également une charge sur l’échantillon d’essai.
Utilisez de l’acier inoxydable pour les parois de la chambre afin d’éviter le dépôt de particules dû à la force électrostatique. Localisez l’entrée et la sortie d’air dans les parties supérieure et inférieure de la chambre respectivement. Placez l’abraseur à l’intérieur de la chambre et installez une entrée d’air supplémentaire dans l’abraseur qui se trouve à 15 millimètres au-dessus et à 40 millimètres du centre de l’échantillon d’essai pour fournir une meilleure suspension aux particules abrasives.
Ensuite, placez le neutralisant à 28 centimètres du centre de l’échantillon d’essai à un angle de 45 degrés pour réduire le dépôt de particules électrostatiques sur les parois de la chambre. Installez un CPC et un OPC à la sortie de la chambre pour mesurer respectivement la concentration en nombre de particules et la distribution granulométrique. Faites fonctionner le ventilateur installé à la sortie de la chambre à un débit de 50 litres par minute.
Ensuite, fournissez 25 litres par minute d’air de suspension supplémentaire sans particules à l’aide d’un compresseur d’air par l’entrée d’air supplémentaire. Vérifiez la concentration de fond en nombre de particules à l’intérieur de la chambre pour atteindre une concentration moyenne en nombre de particules pendant une heure inférieure à un nombre par centimètre cube à l’aide du compteur de particules de condensation. Ensuite, faites fonctionner l’étage de rotation de l’échantillon de l’abraseur à l’aide d’un moteur pas à pas qui fait tourner l’étage de rotation de l’échantillon à 72 rotations par minute avec 1000 rotations.
Mesurer et consigner la concentration en nombre de particules rejetées et la distribution granulométrique à l’aide du CPC et de l’OPC respectivement. Maintenant, échantillonnez les particules libérées à l’aide d’un échantillonneur de particules contenant un média filtrant ou une grille TEM. Arrêtez la mesure et l’échantillonnage lorsque la concentration en nombre de particules atteint moins de 0,1 % de la concentration maximale en nombre de particules.
Après avoir enregistré les données, retirez les échantillons de l’instrument. La variation typique de la concentration en nombre de particules pendant l’essai d’abrasion est illustrée ici. Au cours de l’abrasion, une augmentation de la concentration en nombre de particules a été observée, suivie d’une diminution après abrasion.
Le CPC a mesuré en moyenne 3,67 fois 10 contre neuf particules, et les écarts étaient de l’ordre de 20 %, ce qui représentait une libération constante de particules pendant l’abrasion. L’OPC a mesuré en moyenne 1,98 fois 10 à la puissance neuf particules, et les écarts étaient de l’ordre de 20 %, ce qui représentait une libération constante de particules pendant l’abrasion. Après abrasion, les échantillons d’essai d’origine ont perdu environ 0,6 gramme ou 1,56 %Le nombre total de particules libérées par les nanocomposites contenant des nanotubes de carbone par l’essai d’abrasion est illustré ici.
Le nanocomposite contenant des nanotubes de carbone a libéré 12,6 % plus de particules de condensation et 1,9 % plus de particules optiques que le composite témoin. La plupart des particules ont été déchirées en raison de l’abrasion, et la microscopie électronique à balayage à émission de champ n’a révélé aucune structure de nanotubes de carbone libres du nanocomposite contenant 2 % de nanotubes de carbone dans les échantillons de filtre ou de nombreux échantillons d’échantillonneur de particules après abrasion. Après avoir regardé cette vidéo, vous devriez avoir une bonne compréhension de la façon d’évaluer la libération de nanomatériaux dans le cas de l’abrasion de matériaux nanocomposites.
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Aperçu
Cet article présente une méthode d'évaluation de la libération de nanomatériaux lors de l'abrasion de matériaux nanocomposites. Le système de chambre proposé teste efficacement la libération de nanoparticules, fournissant des données cohérentes et reproductibles.
Composants clés de l'étude
Domaine scientifique
- Nanotechnologie
- Science des matériaux
- Hygiène professionnelle
Contexte
- Comprendre la libération des nanomatériaux est crucial pour l'évaluation des risques dans les environnements de travail.
- Les matériaux nanocomposites sont de plus en plus utilisés dans diverses applications.
- L'évaluation de la libération de nanoparticules peut aider à atténuer les risques pour la santé.
- Les méthodes actuelles de test de libération doivent être fiables et reproductibles.
Objectif de l'étude
- Évaluer la libération de nanomatériaux lors de l'abrasion de matériaux nanocomposites.
- Améliorer la compréhension des risques potentiels associés aux nanomatériaux dans les milieux de travail.
- Fournir une méthode standardisée pour tester la libération de nanomatériaux.
Méthodes utilisées
- Un système de chambre avec un compteur de particules par condensation et un compteur de particules optique.
- Des orifices d'échantillonnage pour collecter des échantillons de filtre pour l'analyse microscopique.
- Un abraseur avec un plateau de rotation de spécimen de 140 mm de diamètre.
- Utilisation de papier sablé de 100 grains sur des roues d'abrasion pour appliquer une charge sur les échantillons de test.
Résultats principaux
- Le système de chambre permet un test efficace de la libération de nanoparticules.
- Les données obtenues à partir du système sont cohérentes et reproductibles.
- La méthode fournit des informations sur les mécanismes de libération des nanomatériaux.
- Les résultats peuvent informer les évaluations des risques en hygiène professionnelle.
Conclusions
- La méthode proposée est un outil précieux pour évaluer la libération de nanomatériaux.
- Elle contribue à des environnements de travail plus sûrs en évaluant les risques potentiels.
- Des études futures peuvent s'appuyer sur cette méthode pour explorer d'autres nanomatériaux.
Questions fréquemment posées
Executive Industry Relevance
Assessing nanomaterial release during mechanical stress is critical for occupational safety and product risk evaluation in pharmaceutical and biotechnology applications involving nanocarriers or nanocomposite devices. This chamber-based method provides quantitative, repeatable particle release data under controlled abrasion conditions, supporting mechanistic de-risking of nanomaterial exposure scenarios. The approach enables predictive confidence in material safety profiling for early-stage formulation and device development pipelines.
Strategic Applications in Biopharma R&D
Early Discovery & Target Validation
- Scientific Value: Enables interrogation of nanomaterial stability under mechanical stress to inform target-associated delivery system safety.
- Operational Value: Provides standardized release metrics for comparing nanomaterial formulations in preclinical screening.
Screening & Assay Development
- Scientific Value: Generates quantitative particle number and size distribution data essential for assay reproducibility in nanomaterial release testing.
- Operational Value: Supports high-throughput screening readiness through consistent particle release trends across multiple trials.
Translational & Preclinical Research
- Scientific Value: Links nanomaterial release behavior to biological risk assessment in disease-relevant exposure models.
- Operational Value: Facilitates continuity from discovery to preclinical validation by establishing release thresholds for go/no-go decisions.
Pipeline & Workflow Integration
The method integrates into nanomedicine development workflows by providing release analytics between formulation screening and preclinical safety evaluation stages.
- Discovery Biology: Supports hypothesis testing of nanomaterial durability under simulated use conditions.
- Screening: Delivers assay-ready quantitative outputs for comparing release profiles across nanocomposite variants.
- Analytics: Enables particle concentration and distribution measurements that inform risk-adjusted material selection.
- Translational Research: Connects mechanical release data to occupational hygiene risk models for translational continuity.
- Enterprise Reuse: Establishes a reusable platform for nanomaterial release testing across multiple product development programs.
Operational & Enterprise Impact
- Scientific Value: Reduces mechanistic ambiguity in nanomaterial release prediction through direct particle quantification.
- Operational Value: Ensures standardization and reproducibility via controlled chamber conditions and particle counting.
- Strategic Value: Improves go/no-go decisions by providing release thresholds linked to safety risk assessment.
- Portfolio Impact: Enables risk-adjusted prioritization of nanomaterial candidates based on consistent release profiles.
Implementation Considerations
- Requires expertise in nanoparticle detection and aerosol measurement techniques.
- Depends on condensation and optical particle counters for accurate release quantification.
- Necessitates cross-team alignment on particle size thresholds and release acceptance criteria.
- Involves adaptation considerations for different nanocomposite matrices and abrasion profiles.
- Limited to abrasion-induced release; may not capture other release mechanisms such as dissolution or diffusion.
