Name: Whole-Body Nanoparticle Aerosol Inademing blootstellingen (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2013-05-07T12:00:00.000+00:00
Duration: 10 min 11 s
Description: Leer een geheellichaam-nanodeeltje-aerosolinhalatie-expositiefaciliteit bouwen voor toxicologisch onderzoek met nano-titaniumdioxide. Dit systeem genereert stabiele aerosolen met gecontroleerde deeltjesgrootte voor betrouwbare inhalatiestudies.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

Lijst dankbetuigingen en financieringsbronnen. NIH-ES015022 en ES018274 (TRN) Overeenkomst NSF-Cooperative 1003907 (VCM)

De nanodeeltjes inademing stap voor stap werkwijzen hele lichaam worden beschreven als volgt. Opmerking: 1) de stappen 1 en 3 moeten worden uitgevoerd in een zuurkast, 2) de marktdeelnemer moet de juiste persoonlijke beschermingsmiddelen te dragen (maskers, brillen en handschoenen). 1. Conditioning TiO 2 Nanoparticle Dry Poeders <ol><li> Plaats nano-TiO2 poeder in een ondoorzichtig container. </li><li> Laat het deksel open is. </li><li> Plaats de container op een droge exsiccator gedurende ten minste 24 uur voor de conditionering. </li></ol> 2. Warming-up Data Acquisition and Control System, SMPS en ELPI en All transducers <ol><li> Schakel de monitoring van de lucht-en data-acquisitiesysteem en power schakelaars voor aerosol bewaking SMPS (TSI Inc, Shoreview, MN) en ELPI (Dekati, Tampere, Finland), en warm de systemen gedurende ten minste 1 uur. </li><li> Schakel de stroom inschakelaars in alle omzetters om ze op te warmen gedurende ten minste 1 uur. </li></ol> 3. Laden TiO2 nanodeeltjes droge poeders in aërosols <ol><li> Open de cilinder doppen op de aërosols, en vervang de filters in de aërosols. Opmerking: Een aerosol generator heeft een cilinder. Het aantal aërosols worden gebruikt afhankelijk van de gewenste massaconcentratie van de deeltjes in blootstellingskamer. </li><li> Weeg ~ 4 g nano-TiO2 poeders en laad ze in elke cilinder. </li><li> Vervang de cilinder kappen. </li><li> Alle gebieden vermoeden van TiO 2 besmetting moeten worden nat afgeveegd. </li></ol> 4. Aansluiten Aerosol Generators om Inademing Blootstelling Chamber <ol><li> Sluit de uitgangen van de aërosols via een verdeelstuk naar een cycloon die aan de inlaat van de blootstellingskamer inhalatie (TSE Systems GmbH, Bad Homburg, Duitsland). </li><li> Sluit perslucht slang aande Venturi verspreidingen in de aërosols. </li></ol> 5. Aansluiten Air Monitoring en Aerosol Sampling inlaten aan de Inademing Blootstelling Kamer <ol><li> Sluit temperatuur &amp; relatieve vochtigheid (RV), druk, O 2 en CO 2-sensoren door TSE-systemen geleverd aan de controle poorten sfeer te testen op de blootstelling kamer inademing. </li><li> Sluit de inlaat van een aerosol dilutor een van de aerosol bemonsteringsopeningen op blootstellingskamer inademing en sluit de uitlaat naar de inlaat van de ELPI. </li><li> Sluit SMPS een van de aerosol bemonsteringsopeningen op blootstellingskamer inademing. </li><li> Sluit inlaat van een deeltjesconcentratie monitor (TSE Systems) aan een van de aerosol monstertrekpoorten de blootstellingskamer. </li><li> Weeg PTFE membraanfilter (P / N 66149, Pall Corporation, Ann Arbor, Michigan) en laad filter in een roestvrij stalen filterhouder (In-Tox producten, Moriarty NM). </li><li> Sluit de inlaat vande roestvrij stalen filterhouder met een vooraf gewogen filter om een ​​van de aerosol bemonsteringsopeningen op blootstellingskamer inademing en sluit de uitlaat een aanzuigpomp. </li></ol> 6. Activeer Data Acquisition Systems <ol><li> Activeren ELPI data-acquisitie software, ELPIVI, check setup parameters, en zet de spoelpomp voor ~ 5 min. en vervolgens nul de ELPI. Concentratie Record pre-exposure. </li><li> Activeer SMPS data-acquisitie software. Concentratie Record pre-exposure. </li><li> Activeren software, Daco (TSE Systems), voor het bewaken en besturen van luchtdebiet, temperatuur en RV ruimte druk, temperatuur en relatieve vochtigheid, O 2 en CO 2. </li></ol> 7. Laden Proefdieren in de Inademing Blootstelling Kamer <ol><li> Weeg de proefdieren. </li><li> Markeer de proefdieren en kooien, zodat de dieren terug in dezelfde kooien kan worden gezet na de opname als needed. </li><li> Open de deur van de blootstelling kamer inademing, en laadt proefdieren in de bedrade kooien. </li><li> Water kan komen voor dieren. </li><li> Sluiten en zet de deur van de blootstelling kamer inademing. </li><li> Vaak observeren dieren door de belichtingskamer observatievensters voor tekenen van nood. Dieren moet worden versoepeld en gedragen normaal. Stop de blootstelling bij snelle / moeilijke ademhaling, zijn abnormale verschijning, posturale afwijkingen of immobiliteit waargenomen. Verwijder de dieren, breng ze terug naar hun oorspronkelijke kooien, contact met behandelende dierenarts en / of initiëren geschikte Institutional Animal Care en gebruik Comite procedures. </li></ol> Opmerking: Exploitanten moeten persoonlijke beschermingsmiddelen dragen als u de stappen 8.7, 8.8 en 8.17. 8. Blootstellen Kleine dieren te Nanoparticle Aerosols <ol><li> Zet de uitlaat vacuümpomp van de blootstelling kamer inademing. </li><li>Voer data acquisitie software, Daco om: a) leveren gefilterde droge lucht in de blootstellingskamer, b) regelen de druk in de blootstellingskamer, en c) het verzamelen van de gegevens van de blootstelling milieu, zoals druk, temperatuur, relatieve vochtigheid, O 2 en CO2. </li><li> Instelling van een licht negatieve druk (setpoint = -0,2 mbar) in de kamer druk. </li><li> Schakel de aërosols. </li><li> Run ELPI en SMPS data-acquisitie software om voortdurend te controleren deeltjesgrootte en relatieve massa concentratie in de blootstellingskamer inademing. </li><li> Wanneer de aerosol concentratie stabiel is, dat wil zeggen de concentratie profiel op ELPI beeldscherm bereikt plateau (Normaal: dit duurt 20 minuten na de aërosols in gebruik zijn), het opzetten van de sampling tijd (bijvoorbeeld 1 uur) en zet de spuitbus bemonstering pompen om representatieve steekproef verzamelen van nanodeeltjes met filters. </li><li> Zodra de sample tijd is bereikt, verwijder de filters en de stekker van de sampling poorten met rubberen pluggen om testmateriaal te verhinderen te ontsnappen aan de blootstelling kamer. </li><li> Weeg de filters, en berekent het gemiddelde massaconcentratie in de blootstellingskamer zoals hierboven beschreven. </li><li> Als de gemiddelde concentratie van de gerichte concentratie, handmatig de luchttoevoer in te stellen in de generatoren te zorgen voor de gerichte concentratie wordt bereikt. </li><li> Bereken depositie van deeltjes in de dierlijke longen als D = C x V m XTX F r, waarbij D = Dosis, C = gemiddelde massa concentratie van testmateriaal, V m = minuut volume, t = duur van de blootstelling, en F r = fractie van het materiaal die wordt afgezet of geabsorbeerd. </li><li> Vervang de filters in de filterhouders met schone, pre-gewogen filters, en herhaal de stappen 8.6 en 8.8. </li><li> Op basis van de werkelijke massaconcentratie in de belichtingskamer en gerichte depositie van deeltjes in de dierlijke longen, een schatting van de resterende expComposure tijd, t blijven = (D gerichte-D) / (C x V m x F r), waarbij t blijven = blijven blootstellingsduur, D gerichte = gerichte dosis, C = gemiddelde massa concentratie van testmateriaal, V m = Minuutvolume, F r = fractie materiaal die wordt afgezet of geabsorbeerd. </li><li> Schakel de aërosolgenerator wanneer t blijven is bereikt. </li><li> Voor het verwijderen van de dieren uit de blootstelling kamer, spoelen de belichtingskamer inademing met de gefilterde lucht totdat de deeltjes concentratie aangegeven in de monitor dicht bij de pre-exposure deeltjes concentratie in de kamer. </li><li> Schakel de kamer uitlaat vacuümpomp. </li><li> Stop data-acquisitie software, Daco. </li><li> Na blootstelling, dieren observeren om normale ademhaling en het gedrag controleren, en document dat geen andere studie complicaties exist. Als loopneus, ademhalingsproblemen of andere complicaties welzijn van dieren in acht worden genomen, contact met behandelende dierenarts en / of initiëren geschikte Institutional Animal Care en gebruik Comite procedures. </li><li> Stop ELPI en SMPS data-acquisitie software. </li></ol> 9. Het creëren van Test Report 9.1 Test voorwaarden omvatten <ol><li> Beschrijving van de aërosol-systeem en de operationele parameters die in deze test. </li><li> Beschrijving van het apparaat blootstelling met inbegrip van ontwerp, type, afmetingen en de operationele parameters die worden gebruikt tijdens de belichting. </li><li> Apparatuur voor het meten van temperatuur, vochtigheid, deeltjesgrootte en feitelijke concentratie. </li><li> Behandeling van de afgevoerde lucht en de wijze van huisvesting van de dieren in de testkamer bij gebruik. </li></ol> 9.2 Blootstelling sfeer gegevens bevatten <ol><li> Luchtstroom door de inhalatieapparatuur apparatuur. </li><li> Temperatuur en vochtigheid vande lucht. </li><li> Werkelijke (analytisch of gravimetrische)-concentratie in de aerosol bemonsteringszone die in de buurt van het dier kooien. </li><li> Deeltjesgrootteverdeling en berekend tellen mediane aerodynamische diameter en de geometrische standaarddeviatie. </li><li> Verklaring waarom de gewenste kamer concentratie en / of deeltjesgrootte kon niet worden bereikt (indien van toepassing), en de inspanningen genomen om te voldoen aan deze aspecten van de richtlijnen. </li></ol> 9.3 Andere <ol><li> Licht negatieve druk in de kamer bevattend inhalatie faciliteit moet worden gehandhaafd om testmaterialen kunnen ontsnappen blootstelling lab inademing. </li><li> Maak dagelijks blootstellingskamer de invloeden van het dierlijk afval te elimineren. </li><li> ELPI, SMPS en andere instrumenten moeten worden gereinigd en gekalibreerd op basis van de gebruiksaanwijzingen. </li></ol>

<ol><li>Bide, R. W., Armour, S. J., Yee, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Allometric+respiration%2Fbody+mass+data+for+animals+to+be+used+for+estimates+of+inhalation+toxicity+to+young+adult+humans%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Appl.+Toxicol%22%5BJournal%5D)">Allometric respiration/body mass data for animals to be used for estimates of inhalation toxicity to young adult humans.</a> J. Appl. Toxicol. 20 (4), 273-290 (2000).</li>
<li>Guyton, A. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Analysis+of+respiratory+patterns+in+laboratory+animals%5BTitle%5D)+AND+%22Am.+J.+Physiol%22%5BJournal%5D)">Analysis of respiratory patterns in laboratory animals.</a> Am. J. Physiol. 150, 70-77 (1947).</li>
<li>Knuckles, T. L., Yi, J., Frazer, D. G., Leonard, H. D., Chen, B. T., Castranova, V., Nurkiewicz, T. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Nanoparticle+inhalation+alters+systemic+arteriolar+vasoreactivity+through+sympathetic+and+cyclooxygenase-mediated+pathways%5BTitle%5D)+AND+%22Nanotoxicology%22%5BJournal%5D)">Nanoparticle inhalation alters systemic arteriolar vasoreactivity through sympathetic and cyclooxygenase-mediated pathways.</a> Nanotoxicology. , 1-12 (2011).</li>
<li>Pauluhn, J., Mohr, U. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Repeated+4-week+inhalation+exposure+of+rats%3A+effect+of+low-%2C+intermediate%2C+and+high-humidity+chamber+atmosphere%5BTitle%5D)+AND+%22Exp.+Toxic+Pathol%22%5BJournal%5D)">Repeated 4-week inhalation exposure of rats: effect of low-, intermediate, and high-humidity chamber atmosphere.</a> Exp. Toxic Pathol. , 178-187 (1999).</li>
<li>Schmoll, L. H., Elzey, S., Grassian, V. H., O'Shaughnessy, P. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Nanoparticle+aerosol+generation+methods+from+bulk+powders+for+inhalation+exposure+studies%5BTitle%5D)+AND+%22Nanotoxicology%22%5BJournal%5D)">Nanoparticle aerosol generation methods from bulk powders for inhalation exposure studies.</a> Nanotoxicology. 3, 265-275 (2009).</li>
<li>To, D., Yin, X., Sundaresan, S., Dave, R. N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Deagglomeration+of+nano-particle+aggregates+via+rapid+expansion+of+high+pressure+suspensions%5BTitle%5D)+AND+%22AIChE+J%22%5BJournal%5D)">Deagglomeration of nano-particle aggregates via rapid expansion of high pressure suspensions.</a> AIChE J. 55 (11), 2756-3032 (2009).</li>
<li>U.S. Environmental Protection Agency (US EPA). Health effects test guidelines: OPPTS., 870.1300. Acute inhalation toxicity. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=%22EPA%22">EPA</a>. , 712-C-98-193(1998).</li>
<li>Wong, B. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Automated+feedback+control+of+an+inhalation+exposure+system+with+discrete+sampling+intervals%3A+testing%2C+performance%2C+and+modeling%5BTitle%5D)+AND+%22Inhal.+Toxicol%22%5BJournal%5D)">Automated feedback control of an inhalation exposure system with discrete sampling intervals: testing, performance, and modeling.</a> Inhal. Toxicol. 15, 729-743 (2003).</li>
<li>Wong, B. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Inhalation+Exposure+Systems%3A+Design%2C+Methods+and+Operation%5BTitle%5D)+AND+%22Toxicologic+Pathology%22%5BJournal%5D)">Inhalation Exposure Systems: Design, Methods and Operation.</a> Toxicologic Pathology. 35, 3-14 (2007).</li>
<li>Nanoparticle Aerosol Generator. US patent. , 13/317, 472 (2011).</li>
</ol>

De bevindingen en conclusies in dit rapport zijn die van de auteurs en vertegenwoordigen niet noodzakelijk de standpunten van het Nationaal Instituut voor Veiligheid en Gezondheid. De vermelding van een bedrijfsnamen of producten impliceert geen goedkeuring van NIOSH, noch sluit het alternatieve producten niet beschikbaar zijn, of niet in staat om te worden vervangen na een passende evaluatie.

We hebben samengesteld en hier in een hele lichaam nanodeeltje aërosol inhalatie blootstelling systeem beschreven. Het systeem functionaliteit is gevalideerd met state-of-the-art nanodeeltjes aërosolkarakterisering technieken. Met een nieuwe nanodeeltjes aërosol generatie systeem, kan deze blootstelling systeem inhalatie van een goed gekarakteriseerd, gecontroleerde en uniforme nanodeeltjes aërosoltest sfeer te bieden met een relatief constante temperatuur, vochtigheid, luchtstroom, en het zuurstofgehalte voor proefdier...

<table><tbody><tr><td>Inhalatie-expositiesysteem</td><td>TSE Systems GmbH, Bad Homburg, Duitsland</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Luchtbewakingssysteem</td><td>TSE Systems GmbH, Bad Homburg, Duitsland</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Titaandioxide Aeroxide P25</td><td>Evonik, Duitsland</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Scanning mobility deeltjesgroottemeter-3936L75</td><td>TSI Inc., Shoreview, MN</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Elektrische lage-drukimpactor, Standaard 10 LPM</td><td>Dekati, Tampere, Finland</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Ultra Micro Balance, XP2U</td><td>METTLER TOLEDO, Zwitserland</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Veld emissie scannende elektronenmicroscoop-S-4800</td><td>Hitachi, Japan</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Energie-dispersieve röntgenanalyse </td><td>Princeton Gamma-Tech, Rocky Hill, N.J.</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Nuclepore polycarbonaatfilters </td><td>Whatman, Clinton, PA</td><td></td><td></td></tr><tr><td>PTFE membraanfilters </td><td>Pall corporation, Ann Arbor, Michigan</td><td></td><td></td></tr></tbody></table>

whole-body nanoparticle aerosol inademing blootstellingen

Whole-Body Nanoparticle Aerosol Inhalation Exposures

Inademing is de meest waarschijnlijke blootstellingsroute voor mensen werken met aerosolizable gemanipuleerde nano-materialen (ENM). Aan nanodeeltjes inhalatie toxicologisch onderzoek goed uit te voeren, de aërosolen in een kamer waar de proefdieren moeten: 1) een constante concentratie gehandhaafd op een gewenst niveau voor de gehele periode de blootstelling; 2) een homogene samenstelling vrij van verontreinigingen, en 3) een stabiele grootteverdeling met een geometrische gemiddelde diameter van &lt;200 nm en een geometrische standaardafwijking σ g &lt;2.5 5. Het genereren van aërosolen met nanodeeltjes is heel uitdagend, omdat nanodeeltjes gemakkelijk agglomeraat. Dit is grotendeels te wijten aan sterke krachten tussen de deeltjes en de vorming van grote fractalstructuren in tientallen of honderden micron 6, die moeilijk te worden opgebroken worden. Een aantal gemeenschappelijke aërosols, waaronder vernevelaars, wervelbedden, Venturi afzuigers en de Wright stof voer, weopnieuw getest, maar niemand was in staat om nanodeeltjes aërosolen die aan alle criteria voldoen 5 produceren. Een hele lichaam aërosol inhalatie blootstelling systeem nanodeeltjes werd gefabriceerd, gevalideerd en gebruikt voor nano-TiO2 inhalatie toxicologische studies. Kritische componenten: 1) nieuwe nano-TiO2 Aërosolgenerator; 2) 0,5 m 3 whole-body exposure kamer inademing, en 3) de monitor en controlesysteem. Nano-TiO2 aërosolen gegenereerd bulk droge nano-TiO2 poeder (primaire diameter van 21 nm, stortdichtheid van 3,8 g / cm 3) werden in de blootstellingskamer bij een stroomsnelheid van 90 LPM (10,8 luchtverversing / hr) . Deeltjesgrootteverdeling en massaconcentratie profielen werden continu gemeten met een scanning mobiliteit deeltje Sizer (SMPS), en een elektrische lage druk impactor (ELPI). De aërosolmassa concentratie (C) werd gravimetrisch geverifieerd (mg / m 3). De massa (M) Van de verzamelde deeltjes werd bepaald als M = (M na pre M), waarbij M en M pre Post zijn massa van het filter vóór en na de monstername (mg). De massaconcentratie werd berekend als C = M / (Q * t), waarbij Q bemonstering debiet (m3 / min), en t de bemonsteringstijd (minuut). De kamerdruk, temperatuur, relatieve vochtigheid (RH), O2 en CO2 concentraties werden gecontroleerd en continu gecontroleerd. Nano-TiO2 aërosolen op Nuclepore filters opgevangen werden geanalyseerd met een scanning elektronenmicroscoop (SEM) en energie-dispersieve X-stralen (EDX) analyses. Samengevat, melden wij dat de nano-deeltjes aërosolen opgewekt en geleverd aan onze belichtingskamer hebben: 1) steady massaconcentratie; 2) homogene samenstelling vrij van verontreinigingen; 3) stabiele deeltjesgrootteverdelingen met een count-mediaan aerodynamische diameter van 157 nm tijdens aërosol generatie. Dit systeem betrouwbaar en herhaaldelijk testen creëert sferen die beroeps, ENM aerosol milieu of woning te simuleren.

Een studie inademing meestal gaat het handhaven van een proefdier in een bekende en constante testomgeving terwijl het blootstellen van het proefdier naar een gedefinieerde concentratie van een testmateriaal 8,9. De nanodeeltjes inademing belichtingssysteem hele lichaam wordt getoond in figuur 1. Het hele lichaam kamer werd geopereerd aan een dynamische stroom basis waar er was een 90 LPM continue luchtstroom door de kamer. Deze luchtstroom verstrekt 10,8 luchtwisselingen / uur waarop het min...

Een hele lichaam aërosol inhalatie blootstelling faciliteit nanodeeltjes werd gebouwd voor nano-sized titaandioxide (TiO<sub&gt; 2</sub&gt;) Inhalatie toxicologisch onderzoek. Dit systeem nano-TiO<sub&gt; 2</sub&gt; Aërosoltest sferen die zijn: 1) een constante massaconcentratie, 2) een homogene samenstelling vrij van verontreinigingen, en 3) een stabiele deeltjesgrootteverdeling tijdens aerosolvorming.

Whole-Body Nanoparticle Aerosol Inademing blootstellingen

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

Het algemene doel van het volgende experiment is het construeren van een installatie voor inhalatieblootstelling aan nanodeeltjes-aerosolen voor het gehele lichaam, ten behoeve van toxicologische inhalatiestudies naar nano-titandioxide. Dit wordt bereikt door eerst nanodeeltjes-aerosolen te genereren met een innovatieve generator voor nanodeeltjes-aerosolen. In een tweede stap worden de nanodeeltjes-aerosolen toegediend aan een inhalatiekamer voor het gehele lichaam om testatmosferen te creëren die blootstelling aan aerosolen van technisch geproduceerde nanomaterialen in een beroepsmatige, milieu- of huishoudelijke omgeving simuleren.Stel vervolgens laboratoriumdieren bloot aan de goed gekarakteriseerde nano-titandioxide-aerosolen; monitor en controleer de testatmosferen om de beoogde depositie van partikels te bereiken. In de longen worden resultaten verkregen die aantonen dat de nanopartikel-aerosolen die zijn gegenereerd en naar de blootstellingskamer zijn geleid, een constante massaconcentratie, een homogene samenstelling, geen contaminanten en stabiele partikelgrootteverdelingen hebben. Dit systeem creëert betrouwbaar en reproduceerbaar testatmosferen die blootstelling aan aerosolen van technisch geproduceerde nanomaterialen in een beroepsmatige, milieu- of huishoudelijke omgeving simuleren.Een visuele demonstratie van deze methode is essentieel, omdat technieken voor de generatie en karakterisering van nanodeeltjes-aerosolen zeer moeilijk aan te leren zijn en er geen formele instructiehandleiding bestaat. Bovendien hebben specifiek ontworpen instrumenten, zoals onze nanodeeltjes-aerosolgenerator, meerdere variabelen die correct moeten worden beheerst om succesvol aerosolen te genereren en deze in real-time te karakteriseren. De procedure wordt gedemonstreerd door leden van mijn onderzoeksprogramma, Dr. Jing Hay, een research assistant professor, en Mr. Carol McBride, mijn hoofdonderzoeksassistent Beacon.Begin met de conditionering van de titaandioxide-nanodeeltjespoeders ten minste één dag voor een inhalatiestudie. Gebruik geschikte persoonlijke beschermingsmiddelen en werk in een zuurkast. Plaats 200 gram van de nanodeeltjespoeders in een niet-transparante container en laat het deksel van de container open.Plaats de container vervolgens gedurende ten minste 24 uur in een droge desiccator voor conditionering, minstens één uur vóór een experiment. Schakel de systemen voor luchtbewaking en gegevensverwerving in. De SMPS voor aerosolbewaking.Zet daarnaast de ELPI aan zodat deze systemen onder de zuurkast kunnen opwarmen terwijl u persoonlijke beschermingsmiddelen draagt. Open de cilinderdoppen op de aerosolgeneratoren en vervang de filters. Weeg vervolgens ongeveer vier gram geconditioneerde nanodeeltjespoeders af en vul een cilinder hiermee.Herhaal dit voor elke cilinder. Wanneer dit is voltooid, plaatst u de doppen terug op de cilinders van de aerosolgeneratoren en veegt u alle gebieden af waar nano-poedercontaminatie wordt vermoed.Breng de aerosolgenerator naar de expositiekamer. Verbind alle uitlaten van de aerosolgeneratoren via een manifold met een cycloonscheider, die zich bij de inlaat van de inhalatie-expositiekamer bevindt. Sluit vervolgens de persluchtslangen aan op de Venturi-dispersors in de aerosolgeneratoren.Begin met het aansluiten van sensoren voor temperatuur, relatieve vochtigheid, druk, zuurstof en koolstofdioxide op de poorten voor atmosferische monitoring van de inhalatie-expositiekamer. Sluit nu de inlaat van een aerosoolverdunner aan op een van de poorten voor aerosoolbemonstering van de inhalatie-expositiekamer. Verbind de uitlaat van de kamer met de inlaat van de elektrische lagedruk-impactor.Sluit vervolgens de s en de PS aan op een aerosolbemonsteringspoort. Sluit ook de inlaat van een partikelconcentratiemonitor aan op een aparte aerosolbemonsteringspoort. Neem op dit punt een A-P-T-F-E membraanfilter dat is gewogen en in een roestvrijstalen filterhouder is geplaatst.Verbind de inlaat van de filterhouder met een van de aerosolbemonsteringspoorten op de inhalatie-expositiekamer en verbind de uitlaat met een bemonsteringspomp. Activeer nu de ELPI-gegevensacquisitiesoftware en controleer de instelparameters. Zet vervolgens de stroom van de ELPI-vacuümpomp aan.Na deze nulmeting wordt de LPI uitgevoerd en de concentratie vóór blootstelling gemeten. Activeer de software voor gegevensverwerving van de SMPS en registreer de concentratie vóór blootstelling. Activeer daarnaast de software voor het monitoren en regelen van de omgeving in de kamer.Weeg de experimentele dieren en markeer zowel de dieren als hun kooien, zodat ze indien nodig na de blootstelling in dezelfde kooien kunnen worden teruggeplaatst. Open de deur van de inhalatiekamer en plaats de experimentele dieren in de draadkooien. Water kan aan de dieren worden verstrekt. Sluit de deur van de inhalatiekamer zorgvuldig.Observe de dieren regelmatig door de observatievensters van de kamer. De eerste stap is het inschakelen van de afzuigvacuümpomp van de inhalatie-expositiekamer. Gebruik de controle- en data-acquisitiesoftware om gefilterde droge lucht naar de expositiekamer te leiden en een licht negatieve kamerdruk vast te stellen met een ingestelde waarde van min twee tiende millibar.De software moet ook gegevens verzamelen over de druk, temperatuur, relatieve vochtigheid en de zuurstof- en kooldioxideniveaus van de blootstellingsomgeving. Zet nu de aerosolgeneratoren aan. Start de software voor gegevensverwerving van de ELPI en SMPS om de partikelgrootte en relatieve massaconcentratie in de inhalatieblootstellingskamer continu te bewaken zodra de aerosolconcentratie stabiel is.Stel binnen ongeveer 20 minuten de bemonsteringstijd in en schakel de aerosolen-bemonsteringspomp in om representatieve monsters van nanodeeltjes te verzamelen. Zodra de bemonsteringstijd is verstreken, draagt u persoonlijke beschermingsmiddelen en verzamelt u de filters en sluit u de bemonsteringspoorten af met rubberen stoppen. Weeg de filters en bereken de gemiddelde massaconcentratie in de blootstellingskamer om te voorkomen dat testmaterialen uit de kamer ontsnappen. Als de gemiddelde concentratie afwijkt van de streefwaarde, pas dan handmatig de luchtstroom in de aerosolgeneratoren aan om ervoor te zorgen dat de streefconcentratie wordt bereikt.Gebruik de informatie om de depositie van partikels in longen van dieren te berekenen. De dosis is gelijk aan de gemiddelde massaconcentratie vermenigvuldigd met het minutvolume, vermenigvuldigd met de blootstellingsduur en de fractie van het materiaal die is gedeponeerd of geabsorbeerd.Reinig de vooraf gewogen filters in de filterhouders. Plaats de assemblage terug in de blootstellingskamer. Voer een nieuwe bemonsteringstijd in en schakel de bemonsteringspomp opnieuw in.Verwijder aan het einde van de bemonsteringstijd de filters en sluit de poorten af. Weeg de filters en bereken de gemiddelde massaconcentratie. Bepaal de resterende blootstellingstijd voor de dieren.Gebruikmakend van de gerichte partikeldepositie en de verzamelde informatie, is de resterende blootstellingstijd gelijk aan het verschil tussen de gerichte en de gemeten dosis, gedeeld door de gemiddelde massaconcentratie, het minutvolume en de fractie van het gedeponeerde of geabsorbeerde materiaal. Wanneer de tijd is verstreken, schakelt u de aerosolverwekker uit.Spoel de inhalatie-blootstellingskamer met gefilterde lucht totdat de aflezing van de partikelconcentratie dicht bij de concentratie in de kamer vóór de blootstelling ligt. Schakel op dit punt de vacuümpomp van de kameruitlaat uit en stop de software voor besturing en gegevensverwerving. Verwijder de experimentele dieren uit de blootstellingskamer en breng ze terug naar hun verblijfsfaciliteit.Observeer het dier regelmatig en zorg ervoor dat het proefdier zich comfortabel voelt. Schakel de overige software en apparatuur uit, zoals te zien is in deze grafiek van de kamerdruk. De kamerdruk werd als functie van de tijd gemonitord en gedurende het experiment op een licht negatieve waarde gehouden om lekkage van de teststof in het laboratorium te minimaliseren.Hier is de inlaatsnelheid in rood en de uitlaatsnelheid in zwart weergegeven als functie van de tijd. Het verschil in stroomsnelheden creëerde de gewenste negatieve druk. De volledige lichaamskamer werd bediend op basis van een dynamische stroming met een continue luchtstroom van ongeveer 90 liters per minuut door de kamer.Dit zorgde voor meer dan het minimale aantal luchtverversingen per uur dat door de US Environmental Protection Agency wordt vereist voor acute inhalatie-expositiestudies. Deze grafiek laat zien hoe goed de temperatuurwaarden en de relatieve vochtigheid tijdens het experiment werden gehandhaafd. De concentraties zuurstof en koolstofdioxide werden eveneens gemonitord, zoals hier wordt getoond.Zuurstof was stabiel op ongeveer 21%. Koolstofdioxide was stabiel op 580 parts per million. De partikelgrootte werd gemeten met ELPI. Links is de partikelgrootte afgezet tegen de tijd tijdens een blootstelling van vier uur.Rechts wordt de telling weergegeven. De mediane aerodynamische diameter D is gelijk aan 157 nanometers, zoals te zien is in deze grafiek. De partikelgrootte is gemeten met SMPS.Hier is een voorbeeld van de massaconcentratie in real-time tijdens een inhalatieblootstelling van vier uur. Tot slot werden de aerosolmassaconcentraties bepaald voor 29 individuele inhalatieblootstellingen van vier uur, waarbij de doelconcentratie van zes milligram per kubieke meter in het rood wordt weergegeven. Deze grafiek suggereert dat het systeem stabiele en reproduceerbare titaniumdioxide-testatmosferen kan leveren voor acute inhalatieblootstellingen.Zodra deze techniek is beheerst, kan deze in acht uur worden voltooid als de blootstellingsperiode vier uur bedraagt. Tijdens het uitvoeren van deze procedure is het belangrijk om alle testatmosferen correct te bewaken en te karakteriseren. Vergeet niet dat het werken met nanomaterialen uiterst gevaarlijk kan zijn en dat voorzorgsmaatregelen, zoals technische beheersmaatregelen, noodzakelijk zijn.Tijdens het uitvoeren van deze procedure moeten altijd speciale voorzorgsmaatregelen worden genomen en persoonlijke beschermingsmiddelen worden gebruikt.

whole-body-nanoparticle-aerosol-inhalation-exposures

Research

JoVE Journal

Biology

Biologie

In dit artikel, een experimenteel protocol te onderzoeken deeltje verstuiving van een product in het kader van slijtage en in het kader van het milieu verwering wordt gepresenteerd. Resultaten op de emissie van gemanipuleerde nanomaterialen in de vorm van aërosolen worden gepresenteerd. De specifieke experimentele set-up wordt in detail beschreven.

Experimenteel Protocol te onderzoeken Particle Aërosolvorming van een Product Under Schuring en Under Milieu Weathering

We hebben een effectieve nanopoeder-aerosoliseringsopstelling en werkingsprotocol ontworpen en ontwikkeld. Het systeem genereerde nanodeeltjes-aerosolen met stabiele aantalconcentraties en grootteverdelingen gedurende lange perioden, waarbij slechts kleine hoeveelheden testmateriaal nodig waren (min. 200 mg).

Een systeem om stabiele nanodeeltjes Aerosols uit Nanopoeders Maak

De geïnhaleerd worden beschreven kunnen genereren, monster voor karakterisatie en uniform een ​​geneesmiddel aërosol in de longen van knaagdieren deponeren. Hierdoor kan de preklinische bepaling van de effectiviteit en veiligheid van geneesmiddeldoseringen afgezet in de longen; belangrijke gegevens op grond waarvan de klinische geïnhaleerde ontwikkeling van geneesmiddelen.

Droge poeder en Nebulized aërosolinhalatie van farmaceutische producten geleverd aan muizen met behulp van een neus-only Belichtingssysteem

Elektronische sigaret (e-cig) gebruikers zijn toeneemt wereldwijd. Weinig, echter is bekend over de effecten op de gezondheid geïnduceerd door geïnhaleerde e-cig aërosolen. Dit artikel beschrijft een e-cig aërosol generatie techniek geschikt voor dierlijke blootstellingen en latere toxicologische studies. Dergelijke protocollen moeten experimenteel reproduceerbaar en gestandaardiseerde e-cig blootstelling systemen opzetten.

Generatie van elektronische sigaret aërosol door een apparaat van de derde-generatie-Machine-Vaping: toepassing op toxicologisch onderzoek

Hier presenteren we een protocol voor de bouw van een model van de pleurale effusie bij ratten door intratracheale instillatietest van polyacrylaat/nanosilica.

Een Model van de pleurale effusie bij ratten door intratracheale instillatietest van polyacrylaat/Nanosilica

Een alleen-neus inademing toxiciteit kamer geschikt voor het testen van de inhalatietoxiciteit bij vier verschillende blootstellingsconcentraties werd ontworpen en gevalideerd voor stroom veld uniformiteit en versleping tussen de havens van de blootstelling voor elke concentratie. Hier presenteren we een protocol om te bevestigen dat de ontworpen kamer effectief voor het testen van de toxiciteit van de inhalatie is.

Ontwikkeling van een neus-alleen inademing toxiciteit testkamer waarmee vier blootstellingsconcentraties voor de Nano-sized deeltjes

Hier presenteren we een protocol te voeren draagbare cellulaire aërosol belichtingen en meten van de cellulaire reactie. De methode maakt gebruik van cellen, geteeld op de lucht-vloeistof-interface, het nabootsen van in vivo fysiologie. Cellulaire reactie op koperen nanoparticle aërosolen werd waargenomen als oxidatieve stress door middel van reactieve zuurstof soorten generatie en cytotoxiciteit als lactaat dehydrogenase release.

Een nieuwe draagbare In Vitro blootstelling Cassette voor aërosol bemonstering

We presenteren een robuust, overdraagbaar en voorspellend in vitro blootstellingssysteem voor de screening en monitoring van deeltjes in de lucht met betrekking tot hun acute longcytotoxiciteit door gecultiveerde menselijke longcellen bloot te stellen op de lucht-vloeibare interface (ALI).

Beoordeling van de acute inademingstoxiciteit van deeltjes in de lucht door gecultiveerde menselijke longcellen bloot te stellen op de Air-Liquid Interface

Hier gepresenteerd is een protocol voor primaire menselijke bloed monocyten isolatie evenals hun differentiatie in macrofagen en dendritische cellen en assemblage met epitheliale cellen in een meercellige menselijke long model. Biologische reacties van coculturen bestaande uit immuuncellen onderscheiden van vers geïsoleerde of ontdooide monocyten, bij blootstelling aan pro-inflammatoire stimuli, worden vergeleken.

Meercellige human alveolaire model samengesteld uit epitheelcellen en primaire immuuncellen voor hazard assessment

Beschreven is de celkweek en blootstellingsmethode van een in vitro bronchiaal model voor realistische, herhaalde inhalatieblootstelling aan deeltjes voor toxiciteitstests.

Een lucht-vloeistof interface bronchiale epitheel model voor realistische, herhaalde inhalatie blootstelling aan deeltjes in de lucht voor toxiciteit testen

Vape-cartridges voor cannabisdestillaten zijn apparaten op batterijen die extracten met hoge concentraties cannabinoïden vernevelen. Het ontbreken van gevestigde preklinische modellen voor deze producten zorgt voor uitdagingen bij het bestuderen van hun fysiologische effecten. Om deze lacune op te vullen, is een gestandaardiseerd preklinisch inhalatiemodel voor muizen voor verdampte cannabisdestillaten ontwikkeld.

Ontwikkeling van een preklinisch inhalatiemodel om verdampte cannabisdestillaten te testen

Leer een geheellichaam-nanodeeltje-aerosolinhalatie-expositiefaciliteit bouwen voor toxicologisch onderzoek met nano-titaniumdioxide. Dit systeem genereert stabiele aerosolen met gecontroleerde deeltjesgrootte voor betrouwbare inhalatiestudies.

Whole-Body Nanoparticle Aerosol Inademing blootstellingen

Meer video's verkennen