تطوير دائرة اختبار السمية استنشاق الآنف فقط يوفر أربعة تركيزات التعرض للجسيمات نانو الحجم
Summary
صمم غرفة سمية استنشاق الآنف فقط قادرة على اختبار السمية استنشاق تركيزات مختلفة التعرض الأربعة والتحقق من صحتها لتدفق ميدان التوحيد والتلوث المتبادل بين الموانئ التعرض لتركيز كل. نقدم هنا، بروتوكولا للتأكد من أن الدائرة المصممة فعالة لاختبار سمية الاستنشاق.
Abstract
استخدام تحليل عددي استناداً إلى ديناميات السوائل المحوسبة، غرفة سمية استنشاق الآنف فقط مع أربع تركيزات التعرض مختلفة مصممة والتحقق من صحتها لتدفق ميدان التوحيد والتلوث المتبادل بين الموانئ التعرض لكل التركيز. تتم مقارنة قيم حقل التدفق مصممة مع القيم المقاسة من التعرض لمنافذ الموقع أفقياً وعمودياً. لهذا الغرض، ولدت كاختبار الجسيمات جسيمات نانوية كلوريد الصوديوم وأدخلت إلى غرفة استنشاق لتقييم التلوث عبر وتركيز الصيانة بين الدوائر، وكل مجموعة التركيز. وتبين النتائج أن قاعة مصممة باستنشاق مولتيكونسينتريشن يمكن استخدامها في سمية استنشاق الحيوان الاختبار دون التلوث المتبادل بين مجموعات التركيز. وعلاوة على ذلك، يمكن أيضا تحويل قاعة سمية الاستنشاق مولتيكونسينتريشن مصممة لحجرة استنشاق تركيز واحد. إجراء مزيد من التجارب مع الغاز أو البخار العضوي أو جسيمات نانوية غير سيضمن استخدام الدائرة في اختبار استنشاق مواد اختبار أخرى.
Introduction
اختبار السمية استنشاق هو الأسلوب الأكثر موثوقية لتقييم مخاطر المواد الكيميائية والجسيمات والألياف والمواد النانوية1،،من23. وهكذا، تتطلب معظم الوكالات التنظيمية تقديم سمية الاستنشاق بيانات الاختبار عند التعرض للمواد الكيميائية والجسيمات والألياف والمواد النانوية عن طريق استنشاق4،،من56،7 ،8. حاليا، هناك نوعان من نظم سمية الاستنشاق: نظم تعرض الجسم كله والأنف فقط. نظام اختبار سمية استنشاق قياسية، أما الجسم كله أو الآنف فقط، ويتطلب على الأقل أربع دوائر للكشف عن الحيوانات مثل الجرذان والفئران بتركيزات مختلفة أربعة، هي: مراقبة الهواء النقي وتركيزات منخفضة ومتوسطة وعالية7 , 8-“منظمة” التعاون “الاقتصادي” والتنمية (OECD) اختبار المبادئ التوجيهية تشير إلى أن تركيز الهدف المحدد ينبغي السماح بالتعرف على الأجهزة المستهدفة ومظاهره من استجابة تركيز واضح7 ،8. مستوى تركيز عال ينبغي أن تسفر عن مستوى واضح من سمية لكن لا تسبب وفيات أو علامات المستمرة التي يمكن أن تؤدي إلى الموت أو منع إجراء تقييم مجد ل نتائج7،8. يمكن الوصول إلى الحد الأقصى يمكن تحقيقها عالية أو مستوى تركيز الهباء الجوي مع الوفاء بمعيار توزيع حجم الجسيمات. ينبغي متباعدة تركيز متوسط مستوى (مستويات) لإنتاج تدرج التأثيرات السمية بين أن تركيزات منخفضة وعالية7،8. مستوى التركيز المنخفض، التي يفضل أن تكون نوايك (تركيز تأثير ضار غير ملاحظ)، ينبغي أن تنتج القليل أو لا علامة على سمية7،8. قاعة كامل الجسم يعرض الحيوانات في حالة غير المقيد في أقفاص سلكية، بينما الدائرة الآنف فقط يعرض حيوان في حالة ضبط النفس في أنبوب المحصورة. ضبط النفس الذي يمنع فقدان من الهباء الجوي بالتسرب حول الحيوان. بسبب ارتفاع حجم الدائرة كامل الجسم، فإنه يتطلب عدد كبير من مواد الاختبار للتعرض للحيوانات التجريبية، بينما يعوق حركة الحيوانات بضبط النفس الأنبوب في النظام التعرض الآنف فقط وقد يسبب عدم الراحة أو الاختناق. ومع ذلك، في الميدان استنشاق سمية اختبار المبادئ التنظيمية تفضل استخدام استنشاق الآنف فقط نظم4،5،6،،من78.
ومع ذلك، استيعاب نظام الدائرة أربعة، أما الجسم كله أو الآنف فقط ومكلفة، وتستهلك مساحة ويتطلب نظام التنظيف ودوران هواء مدمج. وعلاوة على ذلك، يمكن أيضا تتطلب نظام الدائرة أربعة مولدات المادة اختبار منفصلة لفضح الحيوانات للتركيزات المطلوبة، وجهاز قياس منفصلة لرصد تركيزات المادة الاختبار. ولذلك، استنشاق معيار اختبار السمية تنطوي على استثمارات كبيرة، نظام أكثر ملاءمة وأكثر اقتصادا لتعرض الجسم كله أو الآنف فقط يحتاج إلى وضع لاستخدامها في مرافق الأبحاث الصغيرة. عند تصميم دائرة استنشاق، السوائل الحسابية أيضا كثيرا ما يستخدم النمذجة ديناميات (CFD) لتحقيق الجسيمات، الغاز، أو بخار التوحيد9،،من1011،،من1213 . التقييم بالتحليلات العددية والتحقق من صحة النتائج التجريبية بالفعل تم أداؤه لقاعة تعرض الجسم كله للفئران10. على سبيل المثال، قد تم على غرار مسار التدفق والجسيمات في الهواء باستخدام سي إف دي، وتم قياس تجانس توزيع الجسيمات في تسعة أجزاء من الجسم كله الدائرة10. أيضا، تم تقييم الدائرة الآنف فقط بالتحليل العددي من سي إف دي13. بعد ذلك، تم إجراء تقييم للدائرة التعرض الآنف فقط بمقارنة نتائج تحليل عددي مع دراسة تجريبية باستخدام جسيمات نانوية13.
تقدم هذه الدراسة نظام دائرة استنشاق الآنف فقط التي يمكن أن تعرض الحيوانات التجريبية الأربعة بتركيزات مختلفة في دائرة واحدة. في البداية صممت باستخدام CFD وتحليل العددية، ثم مقارنة النظام المقترح دراسة تجريبية باستخدام جسيمات نانوية كلوريد الصوديوم للتحقق من صحة التوحيد والتلوث عبر. وتبين النتائج المعروضة هنا أن الدائرة الآنف فقط المقدمة التي يمكن أن تعرض الحيوانات إلى أربعة تركيزات مختلفة يمكن أن تستخدم لدراسات التعرض للحيوان في الأكاديمية الصغيرة ومرافق البحوث. يتم تعيين تحليل عددي كما يلي، بنفس الطريقة كإعداد التجربة. للتعرض لتركيز واحد، يتم تعيين تدفق الهباء الجوي إلى برج الداخلية إلى 48 لتر في الدقيقة ويتم تعيين تدفق غمد على البرج الخارجي إلى 20 لتر في الدقيقة. التعرض مولتيكونسينتريشن، هو تدفق الهباء الجوي إلى برج الداخلية إدخال 11 لتر في الدقيقة لكل مرحلة. يبقى الضغط التفاضلي منفذاً في-100 السلطة الفلسطينية للحفاظ على سلاسة العادم تدفق ومنع التسرب. تحمل أصحاب الحيوانات مغلقة وفارغة.
Protocol
Representative Results
Discussion
اختبار السمية استنشاق حاليا أفضل أسلوب لتقييم المواد الضبوبيه (الجسيمات والألياف) والأبخرة والغازات المستنشقة قبل14،الجهاز التنفسي البشرية15. هناك طريقتين من التعرض لاستنشاق: كامل الجسم والأنف فقط. ومع ذلك، نظام الآنف فقط يقلل التعرض بطرق نونينهاليشن، مثل …
Declarações
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
أيد هذا البحث “الصناعي تكنولوجيا الابتكار البرنامج” (10052901)، التنمية نانوماتيريال يمكن استخدامها للغاية استنشاق سمية اختبار النظام في التجارة، من خلال “كوريا تقييم معهد التكنولوجيا الصناعية” بالكورية وزارة التجارة والصناعة والطاقة.
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 |
Referências
- 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).
