Разработка нос только ингаляционной токсичности испытательной камеры, что обеспечивает четыре экспозиции концентрации нано размера частиц
Summary
Нос только ингаляционной токсичности камеры способны испытаний ингаляционной токсичностью в четырех различных воздействия концентрации был разработан и апробирован для равномерности потока поля и перекрестного загрязнения между портами воздействия для каждой концентрации. Здесь мы представляем протокол для подтверждения, что разработанные камеры является эффективным для ингаляционной токсичности тестирования.
Abstract
Используя численный анализ, основанный на компьютерной гидродинамики, нос только ингаляционной токсичности камере с четырех различных воздействия концентраций разработаны и проверены для равномерности потока поля и перекрестного заражения среди экспозиции портов для каждого концентрация. Значения полей разработан потока сравниваются с измеренными значениями от воздействия портов, расположенных горизонтально и вертикально. Для этой цели наноразмерных частиц натрия хлорида генерируются как тест частиц и представил в ингаляции камеру для оценки загрязнения и концентрации обслуживания среди камер, для каждой группы концентрации. Результаты показывают, что разработанные multiconcentration ингаляции палата может использоваться в животных ингаляционной токсичности, тестирование без перекрестного заражения среди групп концентрации. Кроме того разработан multiconcentration ингаляционной токсичности камеры также может быть преобразован в камере сингл концентрация ингаляции. Дальнейшие испытания с газом, органических паров или не наноразмерных частиц обеспечит использование камеры в тестировании вдыхание других статей теста.
Introduction
Ингаляционная токсичность тестирование является наиболее надежным методом для оценки рисков химических агентов, частицы, волокон и наноматериалов1,2,3. Таким образом наиболее регулирующие органы требуют представления ингаляционной токсичности проверочных данных, когда воздействие химических веществ, частицы, волокон и наноматериалов через вдыхание4,5,6,7 ,8. В настоящее время существует два типа систем ингаляционной токсичности: облучения всего тела и нос только систем. Стандартный ингаляционной токсичности тест системы, всего тела или только для носа, требует по крайней мере четырех камер подвергать животных, таких как крыс и мышей до четырех различных концентраций, а именно управления свежего воздуха и низкой, средней и высокой концентрации7 , 8. Организация экономического сотрудничества и развития (ОЭСР) теста, руководящие принципы показывают, что концентрации отдельных целевых должны позволить выявление целевой органа(ов) и демонстрации ответа четкого концентрации7 ,8. Высокая концентрация уровень должен привести четкое уровня токсичности, но не причиной смертности или постоянные знаки, которые могут привести к смерти или предотвратить эффективной оценки результатов7,8. Максимальная достижимая уровня или высокой концентрация аэрозолей можно добраться при соблюдении стандарта распределения размера частиц. Этажность средней концентрации должны интервалом производить градации токсических эффектов между низкой и высокой концентрации7,8. Уровня низкой концентрации, что было бы предпочтительно КННВ, равной (неблагоприятное воздействие концентрации), следует производить мало или нет признаков токсичности7,8. Всего тела Палата предоставляет животных в состоянии безудержного в проводной клетки, в то время как нос только Палата предоставляет животного в сдержанной состоянии в замкнутых трубки. Сдержанность предотвращает потерю аэрозоля путем утечки вокруг животного. Из-за большого объема камеры всего тела он требует большое количество тестовых статей подвергаться воздействию экспериментальных животных, в то время как сдержанность трубки в нос только воздействия системы препятствует движению животных и может вызвать дискомфорт или удушья. Тем не менее нормативных руководящих принципов испытаний ОЭСР ингаляционной токсичности предпочитают использовать только нос ингаляции систем4,5,6,,78.
Однако, вмещающий 4 камерная система, всего тела или только нос, дорого, космос потребителями и требует встроенный очистки и циркуляции воздуха. Кроме того 4 камерная система также может потребовать отдельный тест статья генераторов подвергать животных до требуемой концентрации и отдельные измерения аппарат для мониторинга концентрации статьи теста. Таким образом так как стандартные ингаляционной токсичности тестирование включает значительные инвестиции, более удобным и экономичным облучения всего тела или только нос системе необходимо быть разработан для использования в небольших исследовательских учреждениях. При проектировании камеру ингаляции, вычислительной жидкость моделирования динамики (CFD) также часто используется для достижения частиц, газа или пара единообразия9,10,11,12,13 . Оценки численного анализа и проверки на экспериментальные результаты уже была выполнена для облучения всего тела камеры для мышей10. Например был смоделирован траектории воздушного потока и частиц, с помощью CFD, и равномерности распределения частиц были измерены в девяти частях тела камеры10. Кроме того нос только камеры были оценены путем численного анализа CFD13. После этого сравнивая результаты численного анализа с экспериментального исследования с использованием наночастиц13была выполнена оценки для носа только экспозиции камеры.
Это исследование представляет только нос ингаляции камерная система, которая может разоблачить подопытных животных для четырех различных концентраций в одной камере. Первоначально разработанный, с помощью CFD и численного анализа, предлагаемая система затем сравнивается с экспериментального исследования с использованием наноразмерных частиц натрия хлорида для проверки однородности и перекрестного загрязнения. Представленные здесь результаты указывают, что представленные нос только камеры, которые могут подвергнуть животных для четырех различных концентрациях может использоваться для исследования животных воздействия в мелких академических и исследовательских учреждений. Численный анализ устанавливается следующим образом, так же, как параметр эксперимент. Для одного концентрация экспозиции потока аэрозоля к башне внутренний равен 48 Л/мин и оболочка потока к башне внешней равным 20 Л/мин. Для multiconcentration воздействия аэрозольного потока к башне внутренний ввода является 11 Л/мин для каждого этапа. Перепада давления выход держит в -100 Па поддерживать плавный поток выхлопных газов и предотвращения утечки. Предположим, Держатели для животных являются закрытыми и пустой.
Protocol
Representative Results
Discussion
Ингаляционной токсичности тестирование в настоящее время является лучшим методом для оценки аэрозольных материалы (частиц и волокон), паров и газов, вдыхаемого на дыхательную систему человека14,15. Существует два способа воздействия ингаляции: всего тела…
Divulgazioni
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Это исследование было поддержано промышленной технологии инновационной программы (10052901), развитие весьма полезная Наноматериал ингаляционной токсичности тестирование системы в торговле, через Корея оценки институт промышленных технологий на корейский Министерство торговли, промышленности и энергетики.
Materials
| FLUENT V.17.2 | ANSYS | Software | |
| mass flow meter (MFM) | TSI | 4043 | |
| SMPS (scanning mobility particle sizer) | Grimm | SMPS+C | |
| 5-Jet atomizer | HCTM | 5JA-1000 | |
| Mass flow controller (MFC) | Horiba | S48-32 |
Riferimenti
- Phalen, R. F., Phalen, R. F. Methods in Inhalation Toxicology. Inhalation Exposure Methods. , 69-84 (1997).
- Moss, O. R., James, R. A., Asgharian, B. Influence of exhaled air on inhalation exposure delivered through a directed-flow nose-only exposure system. Inhalation Toxicology. 18, 45-51 (2006).
- White, F. M. . Fluid Mechanics. , (2004).
- OECD TG 403. . OECD guideline of the testing of chemicals 403: Acute inhalation toxicity testing. , (2009).
- OECD TG 436. . OECD guideline of the testing of chemicals 436: Acute inhalation toxicity – Acute Toxic Class Method. , (2009).
- OECD GD 39. . Series on testing and assessment Number 39: Guidance document on acute Inhalation toxicity testing. , (2009).
- OECD TG 412. . OECD guideline of the testing of chemicals 412: Subacute inhalation toxicity testing. , (2018).
- OECD TG 413. . OECD guideline of the testing of chemicals 413: Subchronic inhalation toxicity testing. , (2018).
- Cannon, W. C., Blanton, E. F., McDonald, K. E. The flow-past chamber: an improved nose-only exposure system for rodents. American Industrial Hygiene Association Journal. 44, 923-928 (1983).
- Oldham, M. J., Phalen, R. F., Robinson, R. J., Kleinman, M. T. Performance of a portable whole-body mouse exposure system. Inhalation Toxicology. 16, 657-662 (2004).
- Oldham, M. J., Phalen, R. F., Budiman, T. Comparison of Predicted and Experimentally Measured Aerosol Deposition Efficiency in BALB/C Mice in a New Nose-Only Exposure System. Aerosol Science and Technology. 43, 970-997 (2009).
- Tuttle, R. S., Sosna, W. A., Daniels, D. E., Hamilton, S. B., Lednicky, J. A. Design, assembly, and validation of a nose-only inhalation exposure system for studies of aerosolized viable influenza H5N1virus in ferrets. Virology Journal. 7, 135 (2010).
- Jeon, K., Yu, I. J., Ahn, K. Evaluation of newly developed nose-only inhalation exposure chamber for nanoparticles. Inhalation Toxicology. 24 (9), 550-556 (2012).
- Ji, J. H., et al. Twenty-Eight-Day Inhalation Toxicity Study of Silver Nanoparticles in Sprague-Dawley Rats. Inhalation Toxicology. 19, 857-871 (2007).
- Ostraat, M. L., Swain, K. A., Krajewski, J. J. SiO2 Aerosol Nanoparticle Reactor for Occupational Health and Safety Studies. Journal of Occupational and Environmental Hygiene. 5, 390-398 (2008).
- Pauluhn, J., Thiel, A. A simple approach to validation of directed-flow nose-only inhalation chambers. Journal of Applied Toxicology. 27, 160-167 (2007).
