Ganzkörper-Nanopartikel Aerosol Inhalation Exposures
Summary
Ein Ganzkörper-Nanopartikel Aerosol Inhalation Anlage wurde für die Nano-Titandioxid aufgebaut (TiO<sub> 2</sub>) Inhalationstoxikologiestudien. Dieses System bietet nano-TiO<sub> 2</sub> Aerosol-Test Atmosphären, die haben: 1) eine stetige Massenkonzentration, 2) eine homogene Zusammensetzung frei von Verunreinigungen, und 3) eine stabile Partikelgrößenverteilung während Aerosol Generation.
Abstract
Inhalation ist die wahrscheinlichste Expositionsweg für Einzelpersonen, die mit aerosolisierbaren entwickelt Nano-Materialien (ENM). Um richtig durchführen Nanopartikel Inhalationstoxikologiestudien, die Aerosole in einer Kammer die Unterbringung der Versuchstiere muss: 1) eine stetige Konzentration auf einem gewünschten Niveau für die gesamte Exposition Zeitraum aufrechterhalten, 2) eine homogene Zusammensetzung frei von Verunreinigungen, und 3) eine stabile Größenverteilung mit einem geometrischen mittleren Durchmesser <200 nm und einer geometrischen Standardabweichung σ g <2,5 5. Die Erzeugung von Aerosolen, die Nanopartikel enthalten ist eine ziemliche Herausforderung, weil Nanopartikel leicht agglomerieren. Dies ist vor allem aufgrund der sehr starken Kräfte zwischen den Teilchen und die Bildung von großen fraktale Strukturen in Dutzenden oder Hunderten von Mikrometern Größe 6, die nur schwer aufgebrochen werden sollen. Mehrere gemeinsame Aerosolpackungen, einschließlich Vernebler, Wirbelschichten, Venturi Sauger und der Wright Staubaufgabe, wirerneut getestet, jedoch war keiner in der Lage, Nanopartikel Aerosole, die alle Kriterien erfüllen 5 produzieren.
Ein Ganzkörper-Nanopartikel Aerosol Inhalation System hergestellt wurde, validiert und verwendet für die Nano-TiO2 Inhalationstoxikologiestudien. Kritische Komponenten: 1) neue nano-TiO2 Aerosol-Generator, 2) 0,5 m 3 Ganzkörper-Inhalation Kammer, und 3) Monitor und Steuerung. Nano-TiO 2 Aerosole Trockendichte nano-TiO 2-Pulver (primäre Durchmesser von 21 nm, eine Schüttdichte von 3,8 g / cm 3) erzeugt wurden, in die Bestrahlungskammer mit einer Strömungsgeschwindigkeit von 90 LPM (10,8 Luftwechsel / h) zugeführt . Korngrößenverteilung und Massenkonzentration Profile wurden kontinuierlich mit einem Scanning Mobility Particle Sizer (SMPS) und einer elektrischen niedrig (ELPI) gemessen. Das Aerosol Massenkonzentration (C) wurde gravimetrisch (mg / m 3) überprüft. Die Masse (M) Der gesammelten Partikel als M = (M post-M vor), wobei M und M pre-Pfosten sind Massen des Filters vor und nach der Probenahme (mg) bestimmt. Die Massenkonzentration wurde berechnet als C = M / (Q * t), wobei Q Abtasten Strömungsrate (m 3 / min) ist, und T ist die Abtastzeit (Minute). Die Kammer Druck, Temperatur, relative Feuchte (RH), O 2 und CO 2-Konzentrationen wurden kontinuierlich überwacht und gesteuert. Nano-TiO2 Aerosolen auf Filtern gesammelt Nuclepore wurden mit einem Rasterelektronenmikroskop (SEM) und Energie Röntgenanalyse (EDX) analysiert.
Zusammenfassend berichten wir, dass die Nano-Partikel Aerosole erzeugt und geliefert, unser Engagement Kammer haben: 1) stetig Massenkonzentration; 2) homogene Zusammensetzung frei von Verunreinigungen, 3) stabil Partikelgrößenverteilungen mit einem Count-Median Aerodynamiknamischen Durchmesser von 157 nm bei Aerosol-Erzeugung. Dieses System zuverlässig und immer wieder schafft Test Atmosphären, die Arbeits-, Umwelt-oder inländischen ENM Aerosol Belichtungen zu simulieren.
Protocol
Representative Results
Discussion
Wir haben zusammengestellt und hier in einem Ganzkörper-Nanopartikel Aerosol Inhalation System beschrieben. Die Funktionalität des Systems wurde mit state-of-the-art Nanopartikel Aerosol Charakterisierung Techniken validiert. Mit einem neuartigen Nanopartikel Aerosol-Generation-System, kann diese Inhalation System eine gut charakterisierte, kontrollierte und einheitliche Nanopartikel Aerosolprüfung Atmosphäre mit relativ konstante Temperatur, Luftfeuchtigkeit, Luftströmung, und der Sauerstoffgehalt für Versuchstie…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Liste Bestätigungen und Finanzierungsquellen.
NIH-ES015022 und ES018274 (TRN)
NSF-Cooperative Agreement 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
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