התפתחות תא בדיקת רעילות שאיפת האף בלבד המספק חשיפה ארבע, ריכוזי חלקיקים בגודל ננו
18 במרץ 2019
תא רעילות שאיפת האף בלבד מסוגל בדיקות רעילות אינהלציה בריכוזים חשיפה שונות ארבעה המיועד ואומת עבור זרימת שדה אחידות, זיהום צולב בין הנמלים חשיפה לריכוז כל. כאן, אנו מציגים פרוטוקול כדי לאשר כי החדר מעוצב הוא יעיל לבדיקת רעילות אינהלציה.
אנו מציגים פרוטוקול בדיקה העומד בהנחיות ה-OECD לבדיקת רעילות בשאיפה לחשיפה לריכוז יחיד ומרובים. תא שאיפה מרובה ריכוזים, אשר יכול לבדוק עד ארבעה ריכוזי חשיפה בבת אחת, יהיה חסכוני יותר עבור מכוני מחקר קטנים. כדי להתחיל לבדוק תא בריכוז יחיד, לאטום את התא ולבדוק אותו לדליפות ב 500 ו 500 צואה שלילית מד במשך 30 דקות כל אחד.
לאחר מכן, להגדיר את טמפרטורת האוויר הנקי ל 23 מעלות צלזיוס ו 45% לחות יחסית. התחל לזרום אוויר נקי דרך אינץ ' תרסיס ואת נדן ב 48 ו 20 ליטר לדקה, בהתאמה. הגדר את דיפרנציאל לחץ הפליטה ל- 100 פסקלים שליליים.
לאחר שהזרימה התייצבה, למדוד את מהירות הזרימה בשלוש יציאות שנבחרו באופן אקראי מכל רמה כדי לאשר כי הזרימה אחידה. קצב הזרימה צריך להיות בערך ליטר לדקה. חזור על המידות פעמיים נוספות.
לאחר מכן, עצרו את זרימת האוויר, והטעינו תמיסת נתרן כלורי במשקל של 0.1% למערכת ייצור התרסיסים. התחל ייצור אירוסול ב 20 ליטר לדקה עם אוויר נקי כמו גז המוביל. מדללים את התרסיס ב-28 ליטר לדקה של אוויר נקי.
הגדר מערכת מדידת גודל חלקיקים ובחר באופן אקראי שלוש יציאות מכל רמה של התא. למדוד את התפלגות גודל החלקיק בכל יציאה שנבחרה שלוש פעמים. כדי להתחיל בהקמת תא רב ריכוזי, בדקו אם יש בו דליפות והגדירו את אספקת האוויר הנקי ל-23 מעלות צלזיוס ולחות יחסית של 45%.
הגדר את הפליטה כדי לשמור על לחץ דיפרנציאלי של 100 פסקלים שליליים. לאחר מכן, לחבר אספקת אוויר נקי לנמל בתא העליון, ולהתחיל לזרום אוויר נקי דרך התא ב 11 ליטר לדקה. לאחר שהזרימה התייצבה, למדוד את מהירות הזרימה בכל יציאה זמינה של התא העליון שלוש פעמים.
חזור על תהליך זה עבור שלושת התאים האחרים. לאחר מכן, לטעון 0.1% לפי משקל פתרון נתרן כלורי לתוך גנרטור תרסיס. הגדר את מערכת דילול תרסיס לייצר זרימת תרסיס ב 11 ליטר לדקה.
חבר את התרסיס לתא העליון, המתן עד שהזרימה תתייצב ובחר באופן אקראי שש יציאות מאותו תא. למדוד את התפלגות גודל החלקיק בכל אחת מיציאות אלה שלוש פעמים באמצעות מערכת מדידת גודל החלקיק. חזור על תהליך זה עבור כל תא.
לשטוף את התאים עם אוויר נקי במשך 30 דקות כאשר הושלמה. לאחר מכן, לחבר מדף אוויר נקי לתא העליון, ולזרום אוויר נקי דרכו ב 11 ליטר לדקה. הגדר את מערכת דילול תרסיס עבור ריכוז נמוך וריכוז גבוה אירוסול זורם ב 11 ליטר לדקה.
חבר את קו הריכוז הנמוך לתא השני בגובהו ואת קו הריכוז הגבוה לתא התחתון. המתן 10 דקות עד שהזרימות יתייצבו. לאחר מכן, בחר באופן אקראי יציאה אחת מכל אחד משלושת התאים, ולמדוד את ריכוז התרסיס ביציאות שנבחרו 15 פעמים כל אחד כדי לבדוק זיהום צולב.
הן תאי החשיפה לריכוז יחיד והן תאי החשיפה הרב-ריכוזיים הראו אחידות זרימה טובה בכל רמה אופקית של התא. הזרימות המנורמלות היו קרובות לערכים שחושבו במהלך מידול המערכת. אחידות זרימה טובה נצפתה גם אנכית בתא הריכוז הבודד.
לתא מרובה הריכוזים יש רק רמה אחת של יציאות לכל תא, כך שמידות אחידות אנכית ישירה לא היו ישימות. ריכוז החלקיק היה אחיד גם אופקית עבור שני התאים, והיה אחיד אנכית לתא הריכוז הבודד. ריכוזי התרסיס בתאים שונים של התא הרב-ריכוזי הראו שונות מועטה יחסית על פני 15 מדידות, מה שמצביע על זיהום צולב מינימלי בין תאים.
חשוב לבדוק רבייה לאורך כל ההליך, במיוחד במהלך הבדיקה הניסיונית של בדיקת זיהום צולב. ניתן להאריך בדיקות הערכת ביצועים על ידי השוואת התוצאה הניסיונית לידול דינמיקת נוזלים חישוביים של מערכת התא.
צפו בתמליל המלא וקבלו גישה לאלפי סרטונים מדעיים
סקירה כללית
מאמר זה מציג תא רעילות לשאיפה המיועד לחשיפה דרך האף בלבד, אשר עבר תיקוף ותוכנן לבדיקת רעילות לשאיפה בריכוזי חשיפה מרובים. הפרוטוקול המתואר מבטיח בדיקה יעילה תוך הקפדה על הנחיות OECD.
מרכיבי מפתח של המחקר
תחום המדע
- רעילות
- חשיפה בשאיפה
- בריאות הסביבה
רקע
- בדיקות רעילות בשאיפה הן חיוניות להערכת הבטיחות של חומרים.
- ייתכן ששיטות קיימות אינן יעילות עבור מכוני מחקר קטנים.
- פיתוח של תא בריכוזים מרובים נותן מענה למגבלות אלו.
- עמידה בהנחיות OECD מבטיחה סטנדרטיזציה בפרוטוקולי הבדיקה.
מטרת המחקר
- תכנון תא המסוגל לבחון ריכוזים מרובים בו-זמנית.
- תיקוף של התא מבחינת אחידות שדה הזרימה ומניעת זיהום צולב.
- אספקת פרוטוקול לבדיקת רעילות שאיפה יעילה.
שיטות שנעשה בהן שימוש
- איטום התא ובדיקת דליפות ברמות לחץ מוגדרות.
- קביעת טמפרטורה ולחות של אוויר נקי עבור תנאי הבדיקה.
- הזרמת אוויר נקי דרך כניסת הארוסול והמעטפת בקצבים מוגדרים.
- ניטור הפרש לחץ הפליטה במהלך הפעולה.
תוצאות עיקריות
- התא שומר ביעילות על אחידות שדה הזרימה על פני ריכוזים שונים.
- זיהום צולב בין פתחי החשיפה צומצם למינימום.
- בדיקה בריכוזים מרובים הוכחה ככלכלית עבור מכוני מחקר.
- הפרוטוקול תואם לתקני בדיקה בינלאומיים.
מסקנות
- תא השאיפה שפותח הוא כלי מהימן לבדיקות רעילות.
- הוא מגביר את היכולת למחקר בטוקסיקולוגיה של שאיפה.
- מחקרים עתידיים יכולים להתבסס על פרוטוקול זה עבור חומרים שונים.
שאלות נפוצות
רלוונטיות תעשייתית ניהולית
תאי רעילות בשאיפה חסונים בעלי יכולת מוכחת לריכוזים מרובים הם קריטיים להערכת בטיחות בשלבים מוקדמים של חלקיקים ננומטריים וארוסולים בפיתוח תרופות וחומרים. תכנון זה של התא מאפשר חשיפה סימולטנית וניתנת לשחזור בארבעה ריכוזים, מה שתומך באפיון יעיל של סיכונים ומפחית את דרישות המשאבים. גישה זו מחזקת את הביטחון החזוי בהערכת סיכוני שאיפה ומסייעת בקבלת החלטות לגבי תיעדוף תיקי פיתוח של טיפולים בשאיפה ומועמדים לחומרים ננומטריים.
יישומים אסטרטגיים במחקר ופיתוח של ביו-פארמה
גילוי מוקדם ותיקוף מטרה
- מאפשרת בדיקה מבוקרת של השערות בנוגע לרעילות של תרכובות בשאיפה בריכוזים מרובים.
- תומך בהפחתת סיכונים מכניסטיים על ידי בידוד תגובות ביולוגיות תלויות-ריכוז.
- מאפשר תיקוף פונקציונלי של מטרות לשאיפה במודלים פרה-קליניים.
- משפר את הביטחון החזוי להמשך קידום מועמדים לטיפול בשאיפה.
סריקה ופיתוח בדיקה
- מספק תנאי חשיפה סטנדרטיים וניתנים לשחזור עבור פיתוח בדיקות.
- מספק תוצאות כמותיות, ספציפיות לתא, לצורך ניתוח תגובה למינון.
- מפחית את הסיכון לזיהום צולב, ובכך מבטיח הערכה מהימנה של התרכובת.
- מאפשר סריקה ניתנת להרחבה של פורמולציות לשאיפה או של ננו-חומרים.
מחקר תרגומי ופרה-קליני
- מתאימה את פרוטוקולי החשיפה בשאיפה להנחיות הרגולטוריות לצורך המשכיות תרגומית.
- תומך בקידום מותאם סיכונים באמצעות הפקת נתוני רעילות הניתנים לשחזור.
- מסייע בביצוע מחקרי גישור משלב הגילוי להערכת בטיחות פרה-קלינית.
- מאפשר הערכה של חשיפות בשאיפה הרלוונטיות למחלה כאשר הוא מותאם למודלים ספציפיים.
שילוב תהליכי עבודה וצינורות עיבוד
תא זה משתלב ברצף שבין שלב הגילוי לשלב הפרה-קליני על ידי מתן אפשרות להערכה כמותית מוקדמת של רעילות בשאיפה, ותמיכה בתעדוף מועמדים לטיפולים המועברים בשאיפה או מבוססי ננו.
- ביולוגיה של גילוי: תומך בבדיקת השערת האפס ובצמצום סיכונים מכניסטיים עבור חומרים לשאיפה.
- סריקה: מספק תנאי חשיפה מתוקפים וניתנים לשחזור, ופלט כמותי למחקרי תגובה למנה.
- אנליטיקה: מאפשר מדידה מדויקת של אחידות הזרימה, גודל החלקיקים והריכוז בנקירי החשיפה.
- מחקר תרגומי: תואם לפרוטוקולים רגולטוריים, ותומך ברצף משלבי הגילוי המוקדמים ועד למחקרי בטיחות פרה-קליניים.
- שימוש חוזר ארגוני: תכנון התא ניתן להתאמה למחקרי ריכוז בודד או ריכוזים מרובים ולסוגי חלקיקים שונים, ובכך ממקסם את התועלת למחקר ופיתוח.
השפעה תפעולית וארגונית
- ערך מדעי: מגביר את הביטחון בתוצאות החיזוי ומפחית עמימות מכניסטית במחקרי רעילות בשאיפה.
- ערך תפעולי: מבצע סטנדרטיזציה של פרוטוקולי חשיפה, משפר את השחזוריות ומאפשר בדיקות מקבילות.
- ערך אסטרטגי: משפר את איכות קבלת ההחלטות לגבי המשך הפיתוח (go/no-go) ואת יעילות ההון באמצעות איחוד של בדיקות רב-מינוניות.
- השפעה על הפורטפוליו: תומך בתעדוף מותאם סיכון ובקידום של מועמדים לטיפול בשאיפה או מבוססי ננו.
שיקולי יישום
- דורש מומחיות במדעי האירוסול, רעילות שאיפה ומידול דינמיקה של נוזלים.
- נדרשת מיכשור למדידה מדויקת של זרימה, לחץ וגודל חלקיקים.
- דורש סטנדרטיזציה קפדנית בין הצוותים לצורך הדירות והשוואתיות של הנתונים.
- ניתן להתאמה לסוגי חלקיקים וריכוזים שונים באמצעות התאמות בפרוטוקול.
- תיקוף הביצועים צריך לכלול בדיקות זיהום צולב חישוביות וניסיוניות.
