Name: Um novo portátil em Vitro Cassette exposição para amostragem de aerossol (Vídeo) | JoVE Journal
Uploaded: 2019-02-22T13:00:00.000+00:00
Duration: 7 min 1 s
Description: Aprenda a usar o sistema PIVEC para exposição celular a aerossóis ambientais em campo. Este método avalia estresse oxidativo e citotoxicidade em células pulmonares cultivadas na interface ar-líquido.

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Os autores gostaria de agradecer a Boris Solomonov e Virginia Commonwealth inovação oficina para obter ajuda com o dispositivo de prototipagem rápida. Os autores também gostaria de agradecer Cristian Romero-Fuentes do grupo Lewinski, Dr. Vitaliy Avrutin, Dr. Dmitry Pestov e o Virginia Commonwealth nanomateriais caracterização facilidade do núcleo por sua ajuda com a caracterização de partículas. Este trabalho foi financiado por fundos de inicialização fornecidos ao Dr. Lewinski pela faculdade de engenharia da Universidade de Virginia Commonwealth.

Os operadores devem usar equipamento de proteção pessoal (por exemplo, jaleco, luvas, óculos de proteção) quando executar etapas 1, 2, 3, 5 e 6.
1. preparação de materiais
<ol><li>
Prepare materiais para a montagem do sistema e exposição garantir repetibilidade.
	<ol>
<li>Certifique-se de nova utilização ou etanol a 70% limpo ¼" diâmetro interno condutiva e tubo de ¼" diâmetro exterior conectores para a montagem do sistema.</li>
		<li>Loja de materiais de teste incluindo filtros, componentes PIVEC, pinças e pós de partículas em um ambiente bem controlado, com relação a temperatura e umidade, pelo menos 24 h antes do experimento. Nota: A temperatura deve ser perto da temperatura ambiente, cerca de 20 ° C, com umidade relativa inferior a 35%. Isto é muito importante conseguir repetibilidade entre experiências.</li>
		<li>Prepare os contadores de partículas utilizando isopropanol para limpar as peças e permitir o aquecimento do sistema de acordo com as recomendações do fabricante, incluindo a digitalização dimensionador de partícula de mobilidade (SMPS) e o dimensionador de partículas óptico (OPS) para a medição.</li>
	</ol>
</li>
</ol>2. geração de aerossol seco
Nota: Os operadores devem executar geração de aerossol em uma coifa.
<ol><li>
Montar um sistema para gerar aerossóis secos Nota: A suspensão de partículas em gás ou líquido deve ser apropriada para a cultura de aplicação e célula modelada. O método a seguir pode ser executado usando um aerossol líquido-baseado. O desenho do sistema aerosol seco é de Tiwari et al. 37 um diagrama esquemático do sistema de dispersão seca é mostrado na Figura 1.<ol>
<li>Conectar-se a válvula de esfera para cada extremidade do tubo de tamanho de rosca de 4" 1/8, isto servirá como o funil de partícula. Conecte 2" 1/8 tubulação do tamanho de uma válvula.</li>
		<li>Pese de nanopartículas de cobre, neste estudo, que a concentração em massa para cada tamanho de partícula foi mantida constante ao determinar a eficiência de deposição. Use aproximadamente 7,5 mg de 40 nm cobre nanopartículas, 7 mg de 100 nm cobre nanopartículas e 13 mg de 800 nm cobre nanopartículas por exposição. Coloque nanopartículas de cobre no funil das partículas através da extremidade aberta. Nota: A quantidade de nanopartículas de cobre pesadas servirá como a massa base concentração administrada.</li>
		<li>Coloque um 3" pedaço de tubo de diâmetro externo (OD) ½" ao redor do tubo de 2" e lugar um HEPA Filtro dentro deste tubo curto tal que a direção do fluxo é através da válvula de esfera.</li>
		<li>Ligue o gerador de vácuo a outra válvula de esfera usando segmentação. Conecte o gerador de vácuo para tanque de ar, colocando um tubo OD 5/16" para a conexão de encaixe para. Use ¼" tubo OD para conectar a saída do gerador de vácuo para a montagem experimental, colocando a tubulação sobre a saída do gerador de vácuo.</li>
	</ol>
</li>
	<li>
Utilização do sistema aerosol seco para gerar aerossol seco
	<ol>
<li>Abra o tanque de ar girando a válvula principal e permitir o fluxo de ar para o sistema. Abra a válvula do regulador de fluxo no tanque de ar e conjunto tal que o fluxo através do sistema é equivalente às configurações desejadas na bomba de vácuo.</li>
		<li>Abra a válvula de esfera, mais próxima de filtro HEPA, em seguida, abra a válvula de esfera, mais próxima de gerador de vácuo. Manter estas aberto por aproximadamente 3 s para permitir que as partículas de ser puxado para o fluxo de ar.</li>
		<li>Feche a válvula de esfera, mais próxima de gerador de vácuo, em seguida, feche a válvula de esfera, mais próxima de filtro HEPA. Permitir que o ar do tanque para fluir para a duração da experiência, se necessário.</li>
		<li>Fechar as válvulas principais e regulador no tanque para parar o fluxo de ar. Válvulas de esfera limpas e gerador de vácuo usando etanol a 70%. Tubos de metal de autoclave para esterilização.</li>
	</ol>
</li>
</ol>3. deposição medição de eficiência usando PIVEC
Nota: Os operadores devem realizar exposições de aerossol em uma coifa.
<ol><li>Medir a deposição, recolhendo o aerossol de nanopartículas de cobre gerado na etapa 2.2 em um pré-filtrante. Use a dose depositada, medido usando a massa coletada no filtro e a dose administrada, medido usando a quantidade de partículas de cobre pesadas, para determinar a eficiência de deposição.<ol>
<li>Manter 1,00 poro µm filtros de fibra de vidro sob condições de baixa umidade, descritos em 1.1.2, pelo menos 24 h antes da pré-exposição medições. Pesar um filtro não utilizado três vezes e registar os pesos dos filtros. Insira o local do filtro não utilizado em uma cultura de células.</li>
		<li>Escolha a célula apropriada cultura Inserir adaptador (6 bem ou bem 24) para PIVEC apoiar a inserção de cultura de células com o filtro. Casa da cultura de pilha inserir pedaço do adaptador na parte superior da base de PIVEC, colocação em lugar tal que a base da peça adaptador é mais larga que o topo.</li>
		<li>Uso uma pinça para colocar o filtro carregado de cultura de células inserir dentro pedaço do adaptador. Coloque a parte superior em cima do pedaço de adaptador, fixando-se no lugar tal que a base da parte superior é mais larga que o topo. Enrole o PIVEC com uma única camada de fita adesiva.</li>
		<li>Encaixe peças de gaveta de 37 mm na parte superior e inferior da PIVEC no lugar. Coloque ¼" farpado adaptadores na saída e entrada da gaveta.</li>
		<li>Enrole o aquecedor resistivo em torno PIVEC tal que os fios estão na base. Fita para fixar.</li>
		<li>Enrole PIVEC com ~ 8 rodadas de folha de alumínio para a isolação. Fixe com a fita.</li>
		<li>Conectar 2" longo pedaço de tubo flexível 1/2" diâmetro exterior ao adaptador em cima PIVEC. Remova o tubo poroso de água estéril e coloque dentro de tubos em cima PIVEC.</li>
		<li>Lugar PIVEC dentro grampo sobre o suporte de anel e seguro. Set-up completo com a bomba de vácuo, contadores de partículas e afinação de aerossol. Nota: A dose depositada baseada no número pode ser determinada somente se os contadores de partículas são colocados antes do PIVEC e depois o PIVEC em separado é executado.</li>
		<li>Expor os filtros usando o passo 2.2 de protocolo e as taxas de fluxo e tempo de exposição desejada, neste estudo que utilizou-se um tempo de exposição de 10 min a 0,5 LPM. Remova PIVEC o set-up. Retire a inserção de cultura celular e coloque o filtro exposto no porta-filtro em condições de baixa umidade, pelo menos 24 h antes da medição.</li>
		<li>Limpe PIVEC com etanol a 70%. Esterilize com luz ultravioleta pelo menos 30 min antes do próximo experimento.</li>
		<li>Pesar o filtro exposto três vezes e registar os pesos dos filtros. Coloque o filtro exposto em uma porta-filtro etiquetados para armazenamento.</li>
	</ol>
</li>
</ol>4. cálculo da Dose depositada e a eficiência de deposição
Nota: O conhecimento da deposição é importante para a administração de aerossóis e interpretação da resposta celular.
<ol><li>
Calcular a deposição de medições com base em massa
	<ol>
<li>Calcule a massa depositada sobre filtros como a diferença entre o peso médio de pré-exposição e pós-exposição de peso médio. Esse valor é a dose depositada massa-base para o experimento.</li>
		<li>Uso administrado massa, m,admin, e massa-base depositado dose determinada em 4.1.1, mdep, para calcular a eficiência de deposição de massa-base, ηm, para o experimento. <img alt="Equation" src="/files/ftp_upload/58916/58916eq1.jpg">
</li>
		<li>Valores médios de 4.1.1 e 4.1.2 pelo menos 3 experimentos determinar a deposição e a eficiência de deposição por PIVEC para tamanho de partícula.</li>
	</ol>
</li>
	<li>
Calcular a deposição da baseado no número de medições
	<ol>
<li>Certifique-se de que as medições com os contadores de partículas foram executadas com contadores após o PIVEC e para determinar a concentração de partículas antes do PIVEC. Integrar a concentração de partículas ao longo do tempo para o contador de partículas, em seguida, integrar sobre o diâmetro da partícula para determinar o total de partículas medidas.</li>
		<li>Calcule o número de partículas depositadas como a diferença entre as partículas administradas e o post-PIVEC partículas medidas. Esse valor é a dose depositada baseada em número para o experimento.</li>
		<li>Partículas de uso administrado, nadmin, baseados no número depositadas dose, ndep, vazão volumétrica, V e tempo, t, para calcular a eficiência de deposição baseada em número, ηn, para o experimento. <img alt="Equation" src="/files/ftp_upload/58916/58916eq2.jpg">
</li>
		<li>Valores médios de 4.2.2 e 4.2.3 pelo menos 3 experimentos determinar a deposição e a eficiência de deposição por PIVEC para tamanho de partícula.</li>
	</ol>
</li>
</ol>5. aerossol exposição das células
Nota: Para a célula cultura na interface ar-líquido, o leitor é referida em branco et al. 38 operadores devem executar a inserção de cultura celular carregando (passos 5.1.2-5.1.4) dentro de uma armário de biossegurança. Operadores devem realizar exposições de aerossol em uma coifa.
<ol><li>
Células de cultura na Interface ar-líquido
	<ol>
<li>Levantar A549 células do frasco de cultura pela adição do trypsin-EDTA, 3 mL para um balão de T75 ou 1 mL para um balão de T25 e incubar durante 5 min a 37 ° C. Adicione 7 mL de mídia completa para um balão de T75 ou 4 mL de mídia completa para um T25 balão de balão e parede de balão enxaguar com suspensão de células maximizar o número de células recuperadas. Transferi a suspensão de células para um tubo cônico estéril 15 mL, em seguida, células de centrífuga a x 800 g por 3 min.</li>
		<li>Remover o sobrenadante contendo tripsina-EDTA e ressuspender as células em 10 mL de mídia completa. 10 µ l de suspensão de células de remover e adicionar para o hemocytometer. Contar as células usando um hemocytometer para determinar a concentração e o número total de células.</li>
		<li>Coloque 0,5 mL de mídia completa a cada poço dentro de um prato bem 24. Colocar inserções de cultura de células não utilizadas em poços. Cultura de célula semente insere-se no lado apical em uma densidade de celular perto de 1 x 105 células/cm2 para os tipos de células que crescem a uma taxa perto de duplicação por dia. A semente A549 células dentro de uma 24 bem inserir, inserir células de sementes em uma densidade de 1 x 105 células/cm2 adicionando 35.000 células à cultura de pilha. Nota: As células com uma taxa de crescimento mais lenta podem ser semeadas em uma densidade maior célula.</li>
		<li>Adicione mídia completa ao lado apical da inserção de cultura celular para atingir o volume final (para volume final de placa bem 24 é 0,25 mL).</li>
		<li>Cultura por 7 dias em condições submersas, substituindo a mídia a cada 1-2 dias. Após 7 dias, remova a mídia apical e cultura pelo menos 1 dia em condições de ALI, substituindo apenas a mídia basolateral.</li>
	</ol>
</li>
	<li>
Monte PIVEC
	<ol>
<li>Permitir que as células equilibrar à interface ar-líquido pelo menos 24 h antes da exposição.</li>
		<li>Escolha adaptador de inserção de cultura de célula apropriada para PIVEC apoiar a inserção de cultura de células com o filtro. Cultura de pilha do lugar inserir parte do adaptador sobre PIVEC base, colocação em lugar tal que a base da peça adaptador é mais larga que o topo. Adicione 4 mL de meio de cultura de células para o poço da base do PIVEC.</li>
		<li>Uso uma pinça para colocar a cultura de pilha inserir dentro adaptador pedaço colocado na etapa 5.2.3. Coloque a parte superior em cima do pedaço de adaptador, fixando-se no lugar tal que a base da parte superior é mais larga que o topo. Cuidadosamente, enrole PIVEC com uma única camada de fita adesiva.</li>
		<li>Conectar-se pedaços de fita de 37 mm na parte superior e inferior da PIVEC, inserindo no lugar. Coloque ¼" farpado adaptadores na saída e entrada da gaveta.</li>
		<li>Enrole o aquecedor resistivo em torno PIVEC tal que os fios estão na base. Fita para fixar.</li>
		<li>Enrole PIVEC com ~ 8 rodadas de folha de alumínio para a isolação. Fixe com a fita.</li>
		<li>Conecte o adaptador no topo PIVEC curto pedaço de 1/2" tubo flexível de diâmetro exterior. Remova o tubo poroso de água estéril e coloque dentro de tubos em cima PIVEC.</li>
		<li>Lugar PIVEC dentro grampo sobre o suporte de anel e seguro. Complete a configuração com a bomba de vácuo e afinação de aerossol.</li>
	</ol>
</li>
	<li>
Expor as células no ALI usando o PIVEC
	<ol>
<li>Use a eficiência de deposição determinada na etapa 2 para calcular a massa de partículas para ser aerosolized. Pesar a massa apropriada e adicionar ao sistema aerossol configurar seguindo passo 2 dentro da coifa.</li>
		<li>Expor as células, seguindo o passo 2.2, neste estudo de pontos de extremidade biológicos as células foram expostas a cerca de 3,5 mg de nanopartículas de cobre com uma vazão de 0,5 LPM e uma duração de exposição de 10 min. estudos de controle realizados usado ar umidificado para determinar a influência do ar sozinho. Remova PIVEC o set-up. Tiro a inserção de cultura celular, coloque a placa bem estéril e retornar para a incubadora de CO2 (37 ° C, 5% CO2, 90% RH).</li>
		<li>Aspire a mídia de PIVEC. Se realizando experiências adicionais, fundo de enxaguamento do PIVEC com fosfato tamponado solução, em seguida, repita a etapa 5.1 e 5.2.</li>
		<li>Limpe PIVEC com etanol a 70% quando terminar. Esterilize com luz ultravioleta pelo menos 30 min antes do próximo experimento.</li>
	</ol>
</li>
	<li>
Procedimentos de ensaio biológico Nota: Os ensaios realizados neste estudo foram citotoxidade através da liberação de lactato desidrogenase (LDH) e geração de estresse oxidativo através do ensaio de Diniz Melo-DA.<ol>
<li>Dissolva 24,4 mg de Diniz Melo-em 50 mL de metanol para fazer 1 mM Diniz Melo-DA solução. Esta solução pode ser armazenada a-20 ° C por até 4 meses. Diluir 1 mM Diniz Melo-DA solução através da mistura de 0,1 mL de 1mm Diniz Melo-DA solução com 9,9 mL HBSS tornar-se 10 mL de 10 µM Diniz Melo-DA.</li>
		<li>Remova célula meios de cultura e lavagem celular cultura inserir com aproximadamente 1 mL de PBS. Adicione 0,5 mL de solução de Diniz Melo-DA 10 µM para cada poço, substituindo inserções quando terminar. Cubra o prato com papel de alumínio para evitar photoactivation do corante e voltar à incubadora 37° C por 1 h.</li>
		<li>Remover células da incubadora e aspirar a solução Diniz Melo-dos poços. Adicionar 0,5 mL HBSS poços e substitua as inserções de cultura celular.</li>
		<li>Carregar a placa bem na placa leitor e medida da linha de base da fluorescência usando comprimentos de onda de excitação/emissão de 485/530 nm. Retire a placa da placa leitor e carga inserir em PIVEC para exposição.</li>
		<li>Expor as células para duração da exposição desejada. Remova a inserção do PIVEC e retornar a placa bem. Retire 50 µ l de fluido basolateral do prato bem e coloque em prato bem branco 96. Medir a fluorescência de DCF usando comprimentos de onda de excitação/emissão de 485/530 nm cada 30min pós-exposição por 2 h.</li>
		<li>Deixe basolateral fluido equilibrar a temperatura ambiente por 20-30 min. Adicionar 50 µ l de solução de ensaio LDH, misto seguinte protocolo do fabricante, ao fluido basolateral da placa bem e deixar reagir por 10 min. Adicione 25 µ l de solução de paragem para o bem. Lê a fluorescência de resorufin produto usando comprimentos de onda de excitação/emissão de 560/590 nm.</li>
		<li>Remover o líquido adicional basolateral e repita o passo 5.4.6 às 4h e pós-exposição de 24 h.</li>
	</ol>
</li>
</ol>6 métodos estatísticos
<ol><li>Análise de dados de ensaios biológicos<ol>
<li>Produção de ROS de relatório como o aumento da intensidade de fluorescência das células tratadas em relação a medidas de linha de base. Relatório de atividade LDH como o aumento de intensidade de fluorescência das células tratadas em relação as células não tratadas.</li>
		<li>Execute o único fator ANOVA para determinar diferenças estatísticas entre os conjuntos de dados. Se for caso disso, execute o estudante t-testes em um valor de significância de 0,05. Dados do relatório como o média ± desvio-padrão de pelo menos três medições de exposição.</li>
	</ol>
</li>
</ol>

A afiliação dos autores é conforme mostrado na página de rosto. Os autores são apoiados financeiramente por Virginia Commonwealth University, onde o trabalho foi concluído em Richmond, VA. Os autores têm a responsabilidade para a redação e o conteúdo deste documento. Os autores declaram que não há nenhum interesses concorrentes.

Fitas de filtro fornecem um método simples, barato, de coleta de aerossóis na zona de respiração; no entanto, amostras de aerossol extraídas de filtros não representam o aerossol inteiro (ou seja, gases voláteis e partículas) e, consequentemente, limitar a avaliação dos efeitos biológicos relacionados. Usando o projeto inicial da fita de filtro de 37 mm, o PIVEC é projetado para manter a portabilidade e imitar a deposição na vivo de partículas de inalação. O PIVEC é significativamente menor do que os atuais sist...

Amostragem pessoal, usando técnicas em vitro pode fornecer informações abrangentes sobre os efeitos biológicos de aerossóis no ambiente de trabalho. 1 exposição a contaminantes no ar incluem exposições para o produto químico em si, para as amostras de ar coletadas, sob condições submersas, onde o gás é introduzido à suspensão de células, as exposições intermitentes usando um dispositivo como um roqueiro, directa ou exposições na interface ar-líquido (ALI). 2 muitas dessas técnicas são realizadas com células cultivadas em suspensão ou a coleta de amostras antes da exposição, cada um deles pode afetar o estudo toxicológico devido a possíveis alterações no aerossol. 3 para evitar essas alterações, o laboratório pode ser trazido para o campo usando vários em vitro sistemas de exposição de cultura ALI que são usados na literatura,4,5,6,7, 8,9,10,11,12,13 no entanto, poucos são comercialmente disponíveis. 8 , 9 , 12 destes sistemas são frequentemente volumosos, especialmente incluindo instrumentos para regular a temperatura e a umidade do ambiente celular e a vazão do aerossol da amostra. Usando o PIVEC, exposições de aerossol podem ser executadas fora de um ambiente de laboratório tradicional ou dentro da zona de respiração enquanto simulando condições de inalação.
A determinação do aerossol deposição em vitro é importante para a investigação dos efeitos de saúde devido à inalação. A zona de respiração, a área dentro de 30 cm da boca e nariz,14 é crucial para a compreensão da exposição a nanopartículas e para ligar para os efeitos biológicos nos pulmões. 2 muitas vezes, a deposição de células é definida como uma eficiência de deposição, as partículas depositadas no e retomadas pelas células divididas pelas partículas administradas ao sistema6,15 , ou em uma base em massa dos mesmos montantes. 4 , 16 os atuais métodos para medir aerossóis na zona de respiração são filtro baseado, capturando as partículas ao longo de um período de amostragem determinado e usando os filtros para realizar mais testes. 17 monitoramento pessoal exige um sistema pequeno que vem com a troca de amostras menos.
Existem muitas abordagens para determinar os efeitos na saúde da exposição a aerossóis. O modelo ALI permite o aerossol deve ser administrado diretamente para as células através do ar, como em um cenário de exposição real, ainda é mais rentável e menos tempo intensivo que na vivo estuda enquanto imitando as barreiras de ar-líquido, tais como os olhos, pele e pulmões. Células de pulmão crescidas no ALI têm a capacidade de gerar uma camada de barreira polarizada,18,19 , que produz traços fisiológicos que lembram o epitélio pulmonar na vivo , incluindo a produção de muco e surfactante em específico linhas de células brônquicas ou alveolar, cílios batendo, junções apertadas19 ,19,20 e célula de polarização. 18 alterações tais como estas podem afetar a resposta celular medida em estudos de toxicidade. 21 além disso, ALI in vitro do modelo resultados são muitas vezes mais sensível do que as células exposta via suspensão modelos22 e são capazes para modelo aguda na vivo inalação toxicidade. 23 , 24 portanto, um sistema de exposição ALI que é capaz de realizar medições dentro da zona de respiração é um próximo passo natural.
Expondo as células para aerossol diretamente na fonte de emissão, a investigação dos efeitos de todos os gases compostos semi voláteis e partículas envolvidas na mistura ocorre. Quando a mistura é coletada em um filtro, os gases e compostos voláteis não são capturados e a mistura inteira não pode ser investigada. Além disso, reconstituição de partículas em um pó ou uma suspensão líquida pode levar à agregação ou interações partícula-fluido, tais como a dissolução, em suspensão líquida. 25 , 26 quando partículas de aerossol são adicionadas ao líquido, existe um potencial maior para a aglomeração, formação de27 25,de uma coroa de proteína,28 ou interação com compostos no líquido, que pode afetar a deposição e influencia a resposta biológica. 29 , 30
Exposição no ALI baseia-se em três perfis principais aerossol nuvem fluxo de assentamento, paralela e fluxo perpendicular. Nuvem de sedimentação, usado pela exposição de célula Interface ar-líquido (ALICE),4 é um sistema descontínuo onde partículas depositam através de difusão, estabelecendo-se como o aerossol é tratado como uma unidade e gravitacional. Fluxo paralelo, usado pelo aerossol eletrostática em vitro sistema de exposição (BEIRAIS)5 e Multiculture exposição câmara (MEC) II,6 permite a deposição por meio da adição de movimento browniano através do perfil de fluxo. Fluxo perpendicular, usado por um microsprayer,7 câmara de aerossol Nano para toxicidade In Vitro (NACIVT),11 e comercial ALI sistemas8,9,10,12, adiciona a impactação de partículas dentro da região de deposição. Muitos destes sistemas de exposição são grandes e volumosas, que exigem sistemas de excesso para aerossol pré-condicionamento, bombas de fluxo, ou até mesmo aquecimento câmaras para a incubação das células. Este grande tamanho diminui a portabilidade do sistema. Em vez de amostragem diretamente na fonte de emissão, estes sistemas têm frequentemente amostras trazidas para os laboratório ou modelo aerossóis gerados para análise. A complexidade do aerossol emitido pode ser perdida na tradução do campo para o laboratório. O PIVEC é menor do que os sistemas atuais, com uma área de superfície externa de aproximadamente 460 cm2 e pesando apenas 60 gramas, com controle térmico e umidade incorporado no sistema permitindo a um dispositivo altamente portátil. A diminuição do tamanho e peso permitem que o sistema a ser usado ou tomadas para a fonte de exposição, permitindo a amostragem direta.
O grande tamanho dos atuais sistemas de exposição também diminui a capacidade de realizar a amostragem para investigar espaciais gradientes em concentrações. Esta resolução é chave ao determinar efeitos toxicológicos de muitas potencialidades ambientais e riscos ocupacionais como atividades partículas de matéria ou local de trabalho de exaustão veicular onde ocorre o clorofórmio. Imediatamente após emissão, aí torna-se uma variação espacial na concentração de partículas. Isso cresce com o tempo como as partículas se dispersar por toda a atmosfera e esses efeitos podem mudar com base das condições ambientais, como temperatura, pressão, vento e sol. Partículas podem começar a envelhecer e oxidar também uma vez emitido31,32 e taxas de dispersão são afetadas pela topografia; concentrações mais elevadas serão encontradas nos cânions e túneis, onde os efeitos de dispersão são diminuiu, e concentrações menores podem ser encontradas onde há uma grande área de dispersão. 33 estas mudanças nas taxas de dispersão podem ter efeitos significativos na saúde humana e podem ser vistas quando se compara o número de asmáticos adultos vivendo em urbano versus em ambientes rurais. 34 enquanto muitos sistemas de exposição fornecem amostras múltiplas de uma só vez, vários sistemas são necessários com uma abundância de grandes equipamentos para executar a resolução espacial.
Trazendo o laboratório para o campo, o tempo de análise pode ser diminuído usando o celular como um sensor. Seguir os pontos de extremidade e conhecidos mecanismos biológicos pode auxiliar na determinação da composição de aerossol e tamanho. Devido aos métodos de liberação lenta, incluindo infralateral, fagocitose e translocação, estas partículas são frequentemente interagindo com células cerca de dias a semanas3 gerando estresse oxidativo, inflamação e até mesmo a morte celular. Esses pontos de extremidade biológicos podem ser pontos de partida para percursos de resultado negativo para doença cardiovascular ou doença pulmonar obstrutiva crônica. Além disso, Wiemenn et al realizaram uma matriz de ensaios em vitro para comparar com valores de literatura para o curto prazo em vivo inalação toxicidade. 35 Resposta na vivo foi predita com dois dos quatro resultados positivos de testes de citotoxicidade através da libertação de lactato desidrogenase, estresse oxidativo do formação de redução e peróxido de hidrogênio de glutationa e lançamento e potencial de inflamação o gene de fator de necrose tumoral alfa. Fora de dez nanosized de óxidos de metal testado, seis testaram como ativo (óxido de titânio, óxido de zinco e óxido de cério diferentes quatro) usando as exposições em vitro com confirmação na vivo. 
A fim de estudar os efeitos de aerossóis no ambiente ocupacional, nosso laboratório desenvolveu o PIVEC para exposições no campo. Além disso, o PIVEC pode ser usado para amostragem pessoal monitorar e investigar a exposição por inalação, como o filtro de 37 mm gaveta36 ou vários sistemas podem ser usados para alcançar a resolução espacial numa determinada área. Neste protocolo, a caracterização e utilização do PIVEC é discutido. Após a exposição, os efeitos biológicos são observados através de ensaios de citotoxicidade.

<table><tbody><tr><td>Medidor de partículas de mobilidade de varredura (SMPS)</td><td>TSI, Inc.</td><td>3910</td><td>NanoSMPS</td></tr><tr><td>Medidor óptico de partículas (OPS)</td> <td>TSI, Inc.</td>Tubo de aço inoxidável <td>3330</td><td></td></tr><tr><td>, 4" de comprimento</td><td>McMaster-Carr</td><td>4830K116</td><td>Parede padrão 304/304L, rosqueado em ambas as extremidades, Válvula de esfera de latão de 1/8 de tamanho de tubo</td></tr><tr><td>com alça de alavanca</td><td>McMaster-Carr</td><td>4112T12</td><td>Compact High-Pressure Rating, 1/8 NPT Female</td></tr><tr><td>Steel Pipe, 2" Long</td><td>McMaster-Carr</td><td>7753K121</td><td>Standard Wall, rosqueado em uma extremidade, 1/8 de tamanho de tubo</td></tr><tr><td>HEPA filtro</td><td>GE Healthcare</td><td>09-744-12</td><td>HEPA-Cap Cápsula de Filtração de Ar Descartável Gerador</td></tr><tr><td>de Vácuo</td><td>PISCO USA</td><td>VCH10-018C</td><td></td></tr><tr><td>PIVEC</td><td>VCU</td><td></td><td>Para design, entre em contato com os autores</td></tr><tr><td>Aquecedor</td><td></td><td></td><td></td>resistivo</tr><tr><td>1/4" conectores farpados</td><td>Zefon International, Inc.</td><td></td><td></td>459743</tr><tr><td>Tubos porosos</td><td>Scientific Commodities, Inc.</td><td>BB2062-1814A</td><td>Hidrofílico 10 umes poros</td></tr><tr><td>Bateria banco de</td><td></td><td></td><td></td>potência</tr><tr><td>Inserção de cultura de células</td><td>Fisherbrand</td><td>353095</td><td>24 bem inserção de placa</td></tr><tr><td>Pinça de filtro</td><td>Fisherbrand</td><td>09-753-50</td><td></td></tr><tr><td>Pipeta de transferência</td><td>ThermoScientific</td><td>13-711-27</td><td></td></tr><tr><td>Filtros de fibra de vidro</td><td>SKC</td><td>225-7</td><td>Tipo sem aglutinante Filtro AE 37 MM 1,00 um poro</td></tr><tr><td>Ultra Micro Balance</td><td>A& D</td><td>BM-22</td><td>Alojado em câmara ambiental</td></tr><tr><td>de filtro de 37 mm</td><td>SKC</td><td>225-3250</td><td>de filtro em branco, 37 mm, Bomba</td></tr><tr><td>de vácuo de fluxo variável</td> de estireno transparente <td>SKC</td><td>220-5000TC</td><td>AirChek TOUCH, 5 a 5000 mL/min</td></tr><tr><td>Partículas de cobre</td><td>U.S. Research Materials, Inc.</td><td>US1090</td><td>40 nm</td></tr><tr><td>Partículas de Cobre</td><td>U.S. Research Materials, Inc.</td><td>US1088</td> Partículas de cobre <td>de 100 nm</td></tr><tr><td></td><td>Materiais de pesquisa dos EUA, Inc.</td><td>US1117M</td><td>800 nm</td></tr></tbody></table>

um novo portátil em vitro cassette exposição para amostragem de aerossol

A New Portable In Vitro Exposure Cassette for Aerosol Sampling

Este protocolo introduz um novo em vitro sistema de exposição, capaz de ser usado, incluindo sua caracterização e desempenho. Sistemas de interface ar-líquido (ALI) em vitro exposição são frequentemente grandes e volumosas, tornando o transporte para o campo e a operação na fonte de emissão ou dentro da zona de respiração difícil. Através da miniaturização destes sistemas, o laboratório pode ser trazido para o campo, acelerando o tempo de processamento e fornecendo um método de exposição mais apropriado que não altera o aerossol antes de entrar em contato com as células. O portátil em vitro exposição Cassette (PIVEC) adapta-se uma fita de filtro de 37 mm para permitir a toxicidade em vitro testes fora de um ambiente de laboratório tradicional. O PIVEC foi caracterizado usando três tamanhos de nanopartículas de cobre para determinar a eficiência de deposição, com base em gravimétrica e análise de concentração número de partícula. Foram realizados experimentos de citotoxicidade inicial com células de pulmão exposto para determinar a capacidade do sistema de depósito de partículas, mantendo a viabilidade celular. O PIVEC fornece uma eficiência de deposição semelhante ou maior quando comparados aos dispositivos de fluxo perpendicular disponível em vitro exposição. Apesar da taxa de transferência de amostra menor, o tamanho pequeno dá algumas vantagens para o atual em vitro ALI sistemas de exposição. Estes incluem a capacidade de ser usado para monitoramento pessoal, custam de vários sistemas de resolução espacial, mantendo um usuário menor mobilidade do laboratório para a fonte de emissão e a opção de set-up. O PIVEC é um sistema capaz de coletar aerossóis no campo e dentro da zona de respiração em um modelo de ar-interfaceado, in vitro .

Toxicologia Ocupacional em vitro envolve a manutenção da viabilidade celular durante a realização de exposição de aerossol. O sistema PIVEC é mostrado na Figura 2, incluindo a temperatura e controle de umidade e o PIVEC desgastado. A temperatura foi mantida usando um aquecedor resistivo pilhas e o aerossol humedecido utilizando aumentou umidificação natural através de um tubo poroso, molhada. Em um aerossol controlado configuração dentro de um labora...

Aqui, apresentamos um protocolo para realizar exposições de aerossol de celular portátil e medir a resposta celular. O método utiliza células, crescidas na interface ar-líquido, imitando a fisiologia na vivo . Observou-se resposta celular de aerossóis de nanopartículas de cobre como estresse oxidativo através da geração de espécies reativas de oxigênio e citotoxicidade como liberação de lactato desidrogenase.

Um novo portátil em Vitro Cassette exposição para amostragem de aerossol

This protocol introduces a new in vitro exposure system, capable of being worn, including its characterization and performance. Air-liquid interface (ALI) ...

Este protocolo é significativo, pois o PIVEC permite a exposição direta de uma cultura celular a aerossóis do mundo real. O sistema pode ser avisado para provar o mesmo ar que uma pessoa respira, permitindo um novo tipo de monitoramento da qualidade do ar. A principal vantagem dessa técnica é a facilidade de capturar aerossóis em células pulmonares cultivadas em locais inacessíveis para sistemas de bancada, como na fonte de admissão ou dentro da zona respiratória.Demonstrando o procedimento estarão o Dr. Lynn Secondo, recém-formado no meu laboratório, e Nathaniel Wygal, um estudante de graduação do meu laboratório. Para este experimento, armazenados materiais de teste e ambiente controlado por 24 horas antes do teste. Para montar o sistema de dispersão seca, conecte a válvula de esfera a uma extremidade do tubo roscado de quatro polegadas de comprimento e 1/8 de tamanho.Isso serve como o funil de partículas. Através da extremidade aberta do funil de partículas, coloque a quantidade desejada de nanopartículas de cobre. Em seguida, feche o funil de partículas com outra válvula de esfera.Conecte o tubo de dois centímetros de comprimento e tamanho 1/8 à válvula. Coloque uma tubulação externa de 3 polegadas de comprimento e 1/2 polegada em torno do tubo de duas polegadas. Insira um filtro HEPA dentro da tubulação curta, garantindo que a direção de fluxo seja através da válvula da esfera.Usando rosca, conecte o gerador de vácuo à outra válvula de esfera. Em seguida, conecte o gerador de vácuo ao tanque de ar. Coloque tubos de 1/4 polegada de diâmetro externo sobre a saída do gerador de vácuo para conectá-lo à configuração experimental.Gire a válvula principal e as válvulas reguladoras do tanque de ar para definir o fluxo desejado. Abra a válvula de esfera, mais próxima do filtro HEPA e abra a válvula de esfera mais próxima do gerador de vácuo. Mantenha-os abertos durante a caracterização ou exposição antes de fechá-los.Primeiro a válvula de esfera mais próxima do gerador de vácuo e, em seguida, a válvula de esfera mais próxima do filtro HEPA. Feche as válvulas principais e reguladoras no tanque de ar para parar o fluxo. Para limpar, use 70% de etanol para lavar válvulas de esfera e gerador de vácuo.Coloque tubos de metal em autoclave para esterilização. Depois de esculpir células na interface líquida de ar, permita que as células se equilibrem por 24 horas. Para montar, pegue a base PIVEC com o poço voltado para cima e conecte o adaptador de inserção de cultura celular na parte superior.Adicione quatro mililitros de mídia de cultura celular ao poço da base do PIVEC usando uma micropipette. Use pinças para colocar a inserção da cultura celular dentro do adaptador. Com a parte estreita da peça superior PIVEC voltada para cima, conecte-se ao adaptador.Cuidadosamente, enrole pivec com uma única camada de fita adesiva. Empurre para conectar peças de de 37 milímetros na parte superior e inferior do PIVEC. Coloque adaptadores farpados de 1/4 polegada em entrada e saída de.Enrole o aquecedor resistivo ao redor de PIVEC com os fios na base. Fita para segurança. Enrole o PIVEC com oito rodadas de papel alumínio para isolamento e fixe com fita.Conecte tubos de 1/2 polegada de diâmetro externo ao adaptador na parte superior do PIVEC. Remova a tubulação porosa da água estéril e coloque dentro da tubulação em cima do PIVEC. Transfira o sistema para o capô de fumaça e aperte o PIVEC no suporte do anel e proteja.Conecte o PIVEC ao sistema aerossol conectando a tubulação de 1/4 polegada de diâmetro na saída do gerador de aerossol à tubulação porosa. Conecte a saída do PIVEC a tubos de 1/4 polegada de diâmetro conectados a um filtro HEPA e a uma bomba de vácuo por um conector Y. Ligue as válvulas e ajuste a vazão da bomba para 0,5 litros por minuto.Exponha as células a nanopartículas de cobre por dez minutos antes de fechar as válvulas e desligar a bomba. Remova o PIVEC do sistema aerossol. Tire a inserção da cultura celular usando pinças e coloque-a na placa de poço estéril para iniciar os ensaios biológicos desejados.Pontos de tempo de exposição propostos, coloque a inserção de volta na incubadora de dióxido de carbono. Aspirar mídia do PIVEC usando um dropper. Use 70% de etanol para lavar PIVEC e esterilizá-lo com luz ultravioleta por pelo menos 30 minutos antes do próximo experimento.O PIVEC foi caracterizado usando três tamanhos de nanopartículas de cobre para determinar a eficiência da deposição. O aumento da deposição é observado no geral para o projeto do poço 24, em seguida, o projeto do poço seis. Diminui ligeiramente por 100 nanômetros em comparação com 40 nanômetros e 800 nanômetros de partículas de cobre.A concentração do número de partículas de aerossóis de nanopartículas de cobre foi determinada pelo dimensionador de partículas baseado em filtro, bem como por medições ópticas de tamanho de partículas. A análise pós-exposição pode ser acelerada determinando a relação de dose entre o filtro de 37 milímetros e a inserção da cultura celular. A comparação mostra uma forte correlação para partículas de cobre de 800 nanômetros com um valor p inferior a 0,05.Em comparação com os sistemas de exposição in vitro de fluxo perpendicular ao longo da literatura, a eficiência de deposição do PIVEC sobre a faixa dos tamanhos de partículas testadas é comparável ou aumentada do que os valores relatados. O mais importante a ser lembrado é que, embora este protocolo demonstre o uso do PIVEC em um ambiente de laboratório, ele foi projetado para medir respostas celulares a aerossóis no local da exposição. Ao realizar testes no local, é importante caracterizar a eficiência da deposição do aerossol de teste.A eficiência do depoimento determina a dose depositada de partículas às quais as células estão expostas. Ensaios biológicos adicionais podem ser realizados para investigar mais pontos finais de resposta celular devido à exposição. O PIVEC tem sido usado para avaliar a resposta celular devido a aerossóis gerados durante processos de impressão 3D, como cais de aglutinante metálico e fabricação de filamento fundido.O uso de nanopartículas, particularmente na forma aerossol, pode ser perigoso e quaisquer exposições devem ser realizadas em um capô de fumaça. O trabalho celular deve ser feito em um armário de biosegurança.

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Research

JoVE Journal

Environment

Ambiente

Source: Schaeffer, J. W., Chandler, et al. Detection of Viruses from Bioaerosols Using Anion Exchange Resin. J. Vis. Exp. (2018).This video demonstrates the detection of viruses from bioaerosols using an anion exchange resin. A liquid impinger containing the resin is used to capture viruses from the air. The resin is collected and treated with a virus lysis buffer containing carrier RNA. The lysate is transferred to a microcentrifuge tube for viral RNA isolation, followed by qRT-PCR to amplify...

Anion Exchange Resin–Based Detection of Viruses from Bioaerosols

Este vídeo demonstra a geração de aerossóis de drogas e a entrega direcionada desses aerossóis apenas para camundongos usando uma unidade de inalação equipada com um gerador de aerossol. O camundongo é contido em um limitador apenas de nariz e conectado à unidade de inalação, que administra a droga diretamente na cavidade nasal do camundongo. Posteriormente, a droga passa pela traqueia e entra nos pulmões.

Uma técnica para gerar e entregar aerossóis de drogas diretamente aos pulmões de camundongos

A inalação de nanopartículas de aerossóis facilidade de exposição de corpo inteiro foi construído para o dióxido de titânio nano-sized...

Todo o corpo de nanopartículas de aerossóis exposições por inalação

Apresentamos o VacuSIP, um método simples, não intrusivo e confiável para amostragem pontual limpa e precisa de água. O sistema foi desenvolvido e avaliado para a coleta simultânea da água inalada e exalada por alimentadores de suspensão bentônica in situ, para medir de forma limpa a remoção e excreção de compostos particulados e dissolvidos.

VacuSIP, um método melhorado para Inex<em&gt; In Situ</em&gt; Medição de partículas e dissolvidos compostos Processado por alimentadores de suspensão ativa

Determinar a diversidade fúngica dentro de um ambiente é um método utilizado em estudos de saúde ocupacional para identificar riscos para a saúde. Este protocolo descreve a extração de DNA de amostras de ar ocupacional para amplificação e sequenciamento de regiões ITS fúngicas. Esta abordagem detecta muitas espécies de fungos que podem ser negligenciados pelos métodos tradicionais de avaliação.

Coleta e extração de ar ocupacional amostras para análise de DNA fúngico

Os usuários de cigarro eletrônico (e-cig) estão a aumentar em todo o mundo. Pouco, no entanto, é conhecido sobre os efeitos de saúde induzidos por aerossóis inalados e-cig. Este artigo descreve uma técnica de geração de aerossol e-cig apropriada para exposições de animais e estudos toxicológicos posteriores. Esses protocolos são necessários para estabelecer sistemas de exposição experimentalmente reproduzíveis e padronizada e-cig.

Geração de aerossol de cigarro eletrônico por um dispositivo de máquina-Vaping de terceira geração: aplicativo para estudos toxicológicos

Um ânion trocar o método à base de resina, adaptado para amostragem de bioaerosol baseado em choque de vírus é demonstrada o líquido. Quando acoplado com deteção molecular a jusante, o método permite a fácil e sensível de detecção de vírus de Bioaerossóis.

Detecção de vírus de Bioaerossóis usando resina de troca de ânion

Apresentamos um sistema robusto, transferível e preditivo de exposição in vitro para a triagem e monitoramento de partículas transmitidas pelo ar sobre sua citotoxicidade pulmonar aguda, expondo células pulmonares humanas cultivadas na interface ar-líquido (ALI).

Avaliação da toxicidade da inalação aguda de partículas transmitidas por expor células pulmonares humanas cultivadas na Interface Ar-Líquido

O protocolo descreve as configurações e o uso de um gerador de aerossol capilar para produção contínua de aerossol controlado a partir de uma solução líquida multiespécie, adequada para entrega constante de aerossol de grande volume (por exemplo, estudos de inalação de inalação viva ).

Uso de Gerador de Aerossol Capilar em Produção Contínua de Aerossol Controlado para Estudos Não Clínicos

Descrito é o método de cultura celular e exposição de um modelo brônquico in vitro para exposição realista e repetida de inalação a partículas para testes de toxicidade.

Um modelo epitelial de interface ar-líquido para exposição de inalação realista e repetida a partículas aéreas para testes de toxicidade

Estabelecemos um modelo in vitro padronizado para estudar a exposição ao vapor de cannabis na interface ar-líquido. Este modelo fornece uma abordagem sistemática para examinar os impactos da cannabis vaporizada, abordando o crescente interesse em vaporizadores de cannabis como uma alternativa ao fumo.

In vitro Exposições à Cannabis de Células Epiteliais Pulmonares na Interface Ar-Líquido

Aprenda a usar o sistema PIVEC para exposição celular a aerossóis ambientais em campo. Este método avalia estresse oxidativo e citotoxicidade em células pulmonares cultivadas na interface ar-líquido.

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