Gebruik van capillaire aerosolgenerator bij continue productie van gecontroleerde aerosol voor niet-klinische studies

De CAG is nuttig voor continue en herhaalbare thermische opwekking van aerosolen in grote volumes, zoals voor in vivo toxicologische inhalatiestudies, waarbij het gebruik van consumentenproducten of inhalatieapparatuur niet haalbaar is. Met behulp van de CAG kunnen experimentalisten nauwkeurig de factoren regelen die de chemie en fysische kenmerken van aerosoldeeltjes beïnvloeden, zoals temperatuur, vloeistofsamenstelling, vloeistofstroomsnelheden en luchtstromen. De vloeistof in de CAG wordt verdampt, waardoor oververzadigde dampen worden geproduceerd die onmiddellijk afkoelen in contact met de luchtstroom, waardoor homogene nucleatie wordt geactiveerd en vervolgens condensatieprocessen die de aerosoldeeltjes vormen.

Het gepresenteerde protocol geeft inzicht in de assemblage en complexiteit van CAG-gebruik voor het algemene doel van aerosolgeneratie. Als werkend voorbeeld wordt het testen van een typische vloeibare samenstelling die aanwezig is in mengsels van elektronische sigaretten gebruikt. Begin met het plaatsen van het capillair in de capillaire groef van de aluminium verwarmingsblokken waarbij het uitgangseinde ongeveer vijf millimeter uitsteekt.

Draai de schroeven van de twee helften van de aluminium verwarmingsblokken lichtjes aan. Monteer vervolgens de verwarmingselementen en het thermokoppel in de aluminium verwarmingsblokken met de draden die door de aluminium achterdop uitsteken. Installeer de push-in fittingen en zorg ervoor dat de 2-bij-4-millimeter push-in fittingen stevig op de buitenste RVS-buis zijn bevestigd.

Plaats O-ringen op de twee groeven van de binnenste piekbuis en steek de binnenste piekbuis vanaf de voorkant in de buitenste SS-buis. Schuif de binnenste piek/buitenste SS-buisassemblage over de geassembleerde aluminium verwarmingselementen om strak bij de SS-achterkant te passen. Plaats vervolgens de aluminium voordop over het aluminium verwarmingslichaam in de binnenste piekbuis.

Zorg ervoor dat het capillair iets uitsteekt uit de aluminium voordop. Plaats de piekadapter over de voorkant van de binnenste binnenbuis. Zorg ervoor dat de piekadapter op de voorgroef van de binnenste piekbuis past.

Plaats de koppeling over de piekadapter. Draai de moeren met de hand vast over de koppeling, zodat de piekadapter strak zit. Sluit de verwarmingselementen aan op de temperatuurregelaar, het thermokoppel van de temperatuurregelaar op de CAG en de slang van de peristaltische pomp op de CAG.

Sluit de perslucht voor een verwarmde luchtstroom aan op de capillaire aerosolgenerator via de 2 bij 4 millimeter push-in fittingen. Monteer de capillaire aerosolgenerator op het glasstuk en voer de verdunningsluchtstroom naar vooraf ingestelde waarden. Op basis van de theoretische berekeningen die in het tekstmanuscript worden beschreven, voert u de eerste technische runs uit om de werkelijke concentratie van aerosolbestanddelen te kwantificeren en de werkelijke opbrengst van de capillaire aerosolgenerator te verkrijgen.

Voer verdere fijnafstelling van de aerosolconcentratie uit door dezelfde berekeningen te gebruiken voor de aanpassing van de totale verdunningsluchtstroom of het vloeistofdebiet. Het gebruik van een oplossing met 2% nicotine en een vloeistofstroomsnelheid van 0,35 gram per minuut met een gemeten nicotineaërosolconcentratie van 15 microgram per liter bij een totale verdunningsluchtstroom van 320 liter per minuut zal resulteren in een werkelijke opbrengst van 68,57% nicotine. Weeg en noteer de waarde van de testvloeistof, magneetroerder en fles tot op 0,01 gram nauwkeurig.

Vloeibare voorraadformuleringen worden bereid met componenten die in het tekstmanuscript worden beschreven. Stel het instelpunt voor temperatuurregeling op de digitale temperatuurregelaar in op 250 graden Celsius en begin met het verwarmen van de capillaire aerosolgenerator. Plaats de vloeibare stamoplossing met een magnetische roerstaaf op een magneetroerder.

Plaats de inlaatbuis van de peristaltische pomp in de testoplossing. Schakel de peristaltische pomp in en stel het vloeistofdebiet in op 5% Wanneer de temperatuur 250 graden bereikt, begint u met het genereren van aerosolen door de peristaltische pomp te starten om testvloeistof aan de capillaire aerosolgenerator te leveren. Controleer of de aerosol wordt gegenereerd in de buurt van de capillaire punt en noteer de tijd die nodig is om het massadebiet te berekenen.

Plaats een filter in de filterhouder en plaats de filterdoppen. Weeg de filterhouder tot op 0,0001 gram nauwkeurig met het filter voordat het monster wordt verzameld en documenteer het gewicht. Sluit de filterhouder met het filter aan op de aerosolstroom en begin met het verzamelen van monsters.

Weeg na het verzamelen van het monster het filter met de filterhouder en doppen en documenteer het eindgewicht. Bereken de aerosol-verzamelde massa met behulp van de formule vermeld in het teksthandschrift. Verwijder nu het filterkussen uit de filterhouder en deponeer het in een glazen injectieflacon met vijf milliliter ethanol.

Extraheer de aerosol-verzamelde massa door het filterkussen op een laboratoriumschudder gedurende 30 minuten met 400 omwentelingen per minuut te schudden. Chemische karakterisering van CAG-gegenereerde aerosolen bevestigde een hoge mate van reproduceerbaarheid onder dezelfde verwarming, koeling, verdunningsluchtstromen, bemonsteringsomstandigheden, met een relatieve standaardafwijking van 2,48% voor aerosol-verzamelde massa, 3,28% voor nicotine, 3,43% voor glycerol en 3,34% voor propyleenglycol. De grootste invloed op de deeltjesgrootte werd waargenomen bij het veranderen van de koelstroom van 10 naar 20 liter per minuut en de eerste verdunningsstroom van 160 naar 150 liter per minuut.

De massamediane aerodynamische diameter van aerosoldeeltjes nam in omvang toe met de toenemende koeldebieten. De verdeling van de aerodynamische diameter van de aerosoldeeltjes werd duidelijk verschoven naar grotere diameters bij het vergelijken van aerosolen gegenereerd bij 10 liter per minuut koelstroom met die gegenereerd bij 20 tot 50 liter per minuut. Een beoogde doelaërosolconcentratie, samen met inclusief luchtdebiet en vloeistofdebietwaarden, stelt operators in staat om experimenteel rekening te houden met de opbrengsten van de CAG-opstelling.

Na deze procedure kunnen andere vloeibare mengsels worden getest onder vergelijkbare of gewijzigde omstandigheden die onderzoekers in staat stellen om fysische en chemische eigenschapsveranderingen die optreden door verwarmde aerosolisatie beter te begrijpen.