Het testen van nanodeeltjes release van een composiet die nanomaterialen bevatten Met behulp van een kamer System
November 22nd, 2016
De afgifte van nanodeeltjes wordt getest met behulp van een kamersysteem dat een condensatiedeeltjesteller, een optische deeltjesteller en monsternamepoorten omvat om filtermonsters te verzamelen voor microscopieanalyse. Het voorgestelde kamersysteem kan effectief worden gebruikt voor het testen van de afgifte van nanomaterialen met een herhaalbaar en consistent bereik van gegevens.
Het algemene doel van deze procedure is om de afgifte van nanomaterialen te evalueren in het geval van abrasie van nanocomposite materialen. Deze methode kan helpen bij het beantwoorden van belangrijke vragen op het gebied van beroepshygiëne, zoals risicobeoordeling en werkomgeving. Het belangrijkste voordeel van deze techniek is dat het mogelijk maakt om de afgifte van nanomaterialen te evalueren in het geval van abrasie van nanocomposite materialen.
Gebruik voor dit experiment een abraser met een draaitafel voor monsters met een diameter van 140 millimeter, die 30 tot 80 rotaties per minuut kan draaien, en twee abrasiewielhouders. Plaats een schijfvormig monster op de draaitafel voor monsters. Gebruik een gewicht om de abrasiewielen, die zijn omwikkeld met 100 grit schuurpapier, op de abrasiewielhouder te bevestigen, die ook druk uitoefent op het testmonster.
Gebruik roestvrij staal voor de kamerwanden om deeltjesafzetting door elektrostatische kracht te voorkomen. Plaats de luchttoevoer en uitlaat respectievelijk in het bovenste en onderste deel van de kamer. Plaats de abraser in de kamer en installeer een extra luchttoevoer in de abraser die 15 millimeter boven en 40 millimeter van het centrum van het testmonster verwijderd is, om een betere suspensie voor de abrasiedeeltjes te bieden.
Loceer vervolgens de neutralisator op 28 centimeter afstand van het centrum van het testmonster onder een hoek van 45 graden om de elektrostatische deeltjesafzetting op de kamerwanden te verminderen. Installeer een CPC en OPC bij de uitlaat van de kamer om respectievelijk de deeltjesaantalconcentratie en deeltjesgrootteverdeling te meten. Laat de ventilator die bij de uitlaat van de kamer is geïnstalleerd werken met een stroomsnelheid van 50 liter per minuut.
Voer vervolgens 25 liter per minuut extra deeltjesvrije suspensielucht toe via een luchtcompressor door de extra luchttoevoer. Controleer de achtergronddeeltjesaantalconcentratie in de kamer om een gemiddelde deeltjesaantalconcentratie gedurende één uur van minder dan één getal per kubieke centimeter te bereiken met behulp van de condensatiedeeltjesteller. Laat vervolgens de draaitafel voor monsters van de abraser werken met een stapmotor die de draaitafel voor monsters draait met 72 rotaties per minuut met 1000 rotaties.
Meet en noteer de afgegeven deeltjesaantalconcentratie en deeltjesgrootteverdeling respectievelijk met de CPC en OPC. Bemonster nu de vrijgekomen deeltjes met een deeltjesmonsternemer die filtermedia of een TEM-rooster bevat. Stop de meting en bemonstering wanneer de deeltjesaantalconcentratie onder 0,1% van de piekdeeltjesaantalconcentratie daalt.
Nadat de gegevens zijn opgeslagen, verwijdert u de monsters van het instrument. De typische verandering in deeltjesaantalconcentratie tijdens de abrasietest wordt hier getoond. Tijdens de abrasie werd een toename van de deeltjesaantalconcentratie waargenomen, gevolgd door een afname na abrasie.
De CPC meette een gemiddelde van 3,67 keer 10 tot de negen deeltjes, en de afwijkingen waren binnen 20%, wat een consistente afgifte van deeltjes tijdens abrasie vertegenwoordigde. De OPC meette een gemiddelde van 1,98 keer 10 tot de negen deeltjes, en de afwijkingen waren binnen 20%, wat een consistente afgifte van deeltjes tijdens abrasie vertegenwoordigde. Na abrasie verloren de oorspronkelijke testmonsters ongeveer 0,6 gram of 1,56%. De totale deeltjesaantaluitgifte van nanocomposite bevattende koolstofnanobuisjes door de abrasietest wordt hier getoond.
De nanocomposite bevattende koolstofnanobuisjes gaf 12,6% meer condensatiedeeltjes en 1,9% meer optische deeltjes vrij dan het controlecomposiet. De meeste deeltjes werden door abrasie gescheurd, en veldemissieschoonmicroscopie onthulde geen vrije koolstofnanobuisjesstructuren van de nanocomposite bevattende 2% koolstofnanobuisjes in de filtermonsters of veel monstermonsters na abrasie. Nadat u deze video hebt bekeken, zou u een goed begrip moeten hebben van hoe de afgifte van nanomaterialen te evalueren in het geval van abrasie van nanocomposite materialen.
View the full transcript and gain access to thousands of scientific videos
Overzicht
Dit artikel presenteert een methode voor het evalueren van nanomateriaal vrijlating tijdens het schuren van nanocomposite materialen. Het voorgestelde kamersysteem test effectief de vrijlating van nanodeeltjes en levert consistente en herhaalbare gegevens.
Belangrijkste studieonderdelen
Wetenschapsgebied
- Nanotechnologie
- Materiaalkunde
- Arbeidshygiëne
Achtergrond
- Het begrijpen van nanomateriaal vrijlating is cruciaal voor risicobeoordeling in werkomgevingen.
- Nanocomposite materialen worden steeds vaker gebruikt in verschillende toepassingen.
- Het evalueren van de vrijlating van nanodeeltjes kan helpen gezondheidsrisico's te beperken.
- Huidige methoden voor het testen van vrijlating moeten betrouwbaar en reproduceerbaar zijn.
Doel van de studie
- Om de vrijlating van nanomaterialen tijdens het schuren van nanocomposite materialen te beoordelen.
- Om het begrip van potentiële risico's geassocieerd met nanomaterialen in beroepsomgevingen te verbeteren.
- Om een gestandaardiseerde methode te bieden voor het testen van nanomateriaal vrijlating.
Gebruikte methoden
- Een kamersysteem met een condensatiedeeltjesteller en optische deeltjesteller.
- Bemonsteringspoorten voor het verzamelen van filtermonsters voor microscoopanalyse.
- Een schuurmiddel met een draaitafel voor monsters met een diameter van 140 mm.
- Gebruik van schuurpapier met een korrelgrootte van 100 om belasting toe te passen op testmonsters.
Belangrijkste resultaten
- Het kamersysteem maakt effectieve testen van nanodeeltje vrijlating mogelijk.
- Gegevens verkregen uit het systeem zijn consistent en herhaalbaar.
- De methode biedt inzichten in de vrijlatingsmechanismen van nanomaterialen.
- Resultaten kunnen risicobeoordelingen in arbeidshygiëne informeren.
Conclusies
- De voorgestelde methode is een waardevol hulpmiddel voor het evalueren van nanomateriaal vrijlating.
- Het draagt bij aan veiligere werkomgevingen door potentiële risico's te beoordelen.
- Toekomstige studies kunnen op deze methode voortbouwen om andere nanomaterialen te onderzoeken.
Veelgestelde vragen
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.
