Tüm-Vücut Nanopartikül Aerosol Solunum Etkilenmeler
Summary
Bir bütün vücut nanoparçacık aerosol inhalasyon maruz tesisi (TiO nano boyutlu titanyum dioksit için inşa edilmiştir<sub> 2</sub>) Inhalasyon toksikoloji çalışmaları. Bu sistem nano-TiO sağlar<sub> 2</subSahip> Test aerosol ortamlar: 1) sabit bir kütle konsantrasyonu, 2) homojen bir kompozisyon yabancı maddelerden arındırılmış ve aerosol üretim sırasında 3) sabit bir parçacık boyutu dağılımı.
Abstract
Soluma aerosolizable (ENM) nano-malzemeler mühendislik ile çalışan bireyler için en olası maruz yoldur. Düzgün nanoparçacık inhalasyon toksikoloji çalışmaları gerçekleştirmek için, bir oda konut aerosoller deney hayvanları olmalıdır: 1) sabit bir konsantrasyon maruz kalınan tüm riski dönem için istenilen düzeyde tutulur, 2) homojen bir yabancı maddelerden arındırılmış kompozisyon ve 3) istikrarlı bir Bir geometrik ortalama çap <200 nm ve geometrik standart sapma ile boyut dağılımı g <2,5 5 σ. Kolayca aglomera nanopartiküller çünkü nanopartiküller içeren aerosollerin üretimi oldukça zordur. Bu çok güçlü bir parçacık arası güçler, on ya da kırık edilmesi zor büyüklüğü 6 mikron, yüzlerce büyük fraktal yapılarının oluşumunu büyük ölçüde bağlıdır. Nebülizörleri, akışkan yatak, Venturi aspiratör ve Wright toz yem dahil olmak üzere birçok ortak aerosol jeneratörleri,, bizyeniden test, ancak hiçbiri kriterleri 5 karşılamak nanoparçacık aerosoller üretmek başardık.
Bir bütün vücut nanoparçacık aerosol inhalasyon maruz sistemi, fabrikasyon onaylanmış ve nano-TiO2 inhalasyon toksikoloji çalışmaları için kullanılmıştır. Kritik bileşenleri: 1) yeni nano-TiO2 aerosol jeneratör, 2) 0,5 m 3 tüm vücut solunması odası ve 3) monitör ve kontrol sistemi. Kuru yükler nano-TiO2 tozlar (yığın yoğunluğu 3.8 g / cm 3 21 nm birincil çapı,) üretilen Nano-TiO2 aerosoller 90 LPM bir akış hızı (10.8 hava değişiklikleri / saat) maruz kalma odasına teslim edildi . Partikül boyut dağılımı ve kütle konsantrasyon profilleri tarama hareketlilik parçacık büyüklük (SMPS), ve elektrikli düşük basınç darbe (ELPI) ile sürekli olarak ölçüldü. Aerosol kütle konsantrasyonu (C) (mg / m 3) gravimetrik olarak doğrulandı. Kitle (M) Toplanan partiküllerin ön M ve M, örnekleme sonrası (mg) önce ve sonra filtrenin kitleler M = (M-sonrası M öncesi) olarak belirlenmiştir. Kitle konsantrasyonu olarak hesaplanmıştır C = M Q debi (m 3 / dak) örnekleme edilir / (Q * t), ve t örnekleme süresi (dakika) 'dir. Odacık basıncı, sıcaklık, bağıl nem (BN), O2 ve CO2 konsantrasyonları sürekli olarak izlenip kontrol edilmiştir. Nuclepore filtreleri toplanan Nano-TiO2 aerosoller bir taramalı elektron mikroskobu (SEM) ve enerji dağılımlı X-ışını (EDX) analizi ile analiz edilmiştir.
Özet olarak, nano-parçacık aerosoller oluştuğunda ve maruz kalma odasına teslim olduğunu bildirmektedir: 1) sabit kütle konsantrasyonu, 2) homojen kompozisyon yabancı maddelerden arındırılmış, 3) bir sayısı-medyan aerodinamik ile istikrarlı tane boyutu dağılımlarıaerosol üretimi sırasında 157 nm namik çapı. Bu sistem güvenilir ve sürekli mesleki, çevresel veya yerli ENM aerosol maruz simüle testi atmosfer oluşturur.
Protocol
Representative Results
Discussion
Biz monte ve tüm vücut nanoparçacık aerosol inhalasyon maruz sistemi burada tarif var. Sistem işlevselliğini state-of-the-art nanoparçacık aerosol karakterizasyon teknikleri ile doğrulandı. Bir roman nanoparçacık aerosol üretim sistemi ile bu solunması sistemi nispeten tutarlı sıcaklık, nem, hava akımı, ve deney hayvanları için oksijen içeriği ile iyi karakterize, kontrollü ve düzgün nanoparçacık aerosol testi atmosfer sağlayabilir. Pozlama sistemi hayvanlar, ya da uzun vadeli çalışmalar …
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Listesi teşekkür ve finansman kaynakları.
NIH-ES015022 ve ES018274 (TRN)
NSF-Kooperatif Sözleşmesi 1003907 (VCM)
Materials
| Name of Reagent/Material | Company | Catalog Number | Comments |
| Inhalation exposure system | TSE Systems GmbH, Bad Homburg, Germany | ||
| Air monitoring system | TSE Systems GmbH, Bad Homburg, Germany | ||
| Titanium dioxide Aeroxide P25 | Evonik, Germany | ||
| Scanning mobility particle sizer-3936L75 | TSI Inc., Shoreview, MN | ||
| Electric low pressure impactor, Standard 10 LPM | Dekati, Tampere, Finland | ||
| Ultra Micro Balance, XP2U | METTLER TOLEDO, Switzerland | ||
| Field Emission Scanning Electron Microscope-S-4800 | Hitachi, Japan | ||
| Energy dispersive X-ray analysis | Princeton Gamma-Tech, Rocky Hill, N.J. | ||
| Nuclepore polycarbonate filters | Whatman, Clinton, PA | ||
| PTFE membrane filters | Pall corporation, Ann Arbor, Michigan |
References
- Bide, R. W., Armour, S. J., Yee, E. Allometric respiration/body mass data for animals to be used for estimates of inhalation toxicity to young adult humans. J. Appl. Toxicol. 20 (4), 273-290 (2000).
- Guyton, A. C. Analysis of respiratory patterns in laboratory animals. Am. J. Physiol. 150, 70-77 (1947).
- Knuckles, T. L., Yi, J., Frazer, D. G., Leonard, H. D., Chen, B. T., Castranova, V., Nurkiewicz, T. R. Nanoparticle inhalation alters systemic arteriolar vasoreactivity through sympathetic and cyclooxygenase-mediated pathways. Nanotoxicology. , 1-12 (2011).
- Pauluhn, J., Mohr, U. Repeated 4-week inhalation exposure of rats: effect of low-, intermediate, and high-humidity chamber atmosphere. Exp. Toxic Pathol. , 178-187 (1999).
- Schmoll, L. H., Elzey, S., Grassian, V. H., O’Shaughnessy, P. T. Nanoparticle aerosol generation methods from bulk powders for inhalation exposure studies. Nanotoxicology. 3, 265-275 (2009).
- To, D., Yin, X., Sundaresan, S., Dave, R. N. Deagglomeration of nano-particle aggregates via rapid expansion of high pressure suspensions. AIChE J. 55 (11), 2756-3032 (2009).
- U.S. Environmental Protection Agency (US EPA). Health effects test guidelines: OPPTS., 870.1300. Acute inhalation toxicity. EPA. , 712-C-98-193 (1998).
- Wong, B. A. Automated feedback control of an inhalation exposure system with discrete sampling intervals: testing, performance, and modeling. Inhal. Toxicol. 15, 729-743 (2003).
- Wong, B. A. Inhalation Exposure Systems: Design, Methods and Operation. Toxicologic Pathology. 35, 3-14 (2007).
- Yi, J., Nurkiewicz, T. R. Nanoparticle Aerosol Generator. US patent. , (2011).
