22 november 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.
Bekijk het volledige transcript en krijg toegang tot duizenden wetenschappelijke video's
Dit artikel presenteert een methode voor het evalueren van de afgifte van nanomaterialen tijdens de slijtage van nanocomposietmaterialen. Het voorgestelde kamersysteem test de afgifte van nanodeeltjes effectief en levert consistente en reproduceerbare gegevens.
Het beoordelen van de vrijgave van nanomaterialen tijdens mechanische belasting is cruciaal voor de veiligheid op de werkplek en de risicobeoordeling van producten bij farmaceutische en biotechnologische toepassingen waarbij nanodragers of nanocomposietapparaten worden gebruikt. Deze kamergebaseerde methode levert kwantitatieve, reproduceerbare gegevens over de vrijgave van deeltjes onder gecontroleerde abrasieomstandigheden, wat bijdraagt aan mechanistische risicoreductie van blootstellingsscenario's aan nanomaterialen. De aanpak maakt een voorspellende betrouwbaarheid mogelijk bij het opstellen van veiligheidsprofielen van materialen voor vroege stadia van formulering- en apparaatontwikkelingspipelines.
De methode wordt geïntegreerd in workflows voor de ontwikkeling van nanogeneeskunde door analytische gegevens over de afgifte te verschaffen tussen de fasen van formulatiescreening en preklinische veiligheidsevaluatie.