Whole-Body nanopartículas exposición por inhalación de aerosoles

Summary

Una instalación de la exposición por inhalación de aerosoles de nanopartículas de todo el cuerpo se construye para el dióxido de titanio de tamaño nanométrico (TiO₂) Estudios de toxicología de inhalación. Este sistema proporciona nano-TiO₂ Atmósferas de prueba de aerosol que tienen: 1) una concentración constante de masa; 2) una composición homogénea libre de contaminantes, y 3) una distribución de tamaño de partícula estable durante la generación de aerosoles.

Abstract

La inhalación es la ruta de exposición más probable para las personas que trabajan con aerosolizable ingeniería nanomateriales (ENM). Para llevar a cabo correctamente las nanopartículas estudios de toxicología de inhalación, los aerosoles en una carcasa de cámara de los animales de experimentación deben tener: 1) una concentración constante mantenida a un nivel deseado para todo el período de exposición; 2) una composición homogénea libre de contaminantes, y 3) un establo distribución de tamaño con un diámetro medio geométrico <200 nm y una desviación geométrica estándar σ _g <2,5 ^5. La generación de aerosoles que contienen nanopartículas es todo un reto porque las nanopartículas fácilmente aglomerado. Esto se debe en gran parte a las fuerzas entre las partículas muy fuertes y la formación de grandes estructuras fractales en decenas o cientos de micras de tamaño ^6, que son difíciles de ser roto. Varios generadores de aerosoles comunes, como los nebulizadores, lechos fluidizados, aspiradores Venturi y la alimentación de polvo Wright, quevolver a prueba, sin embargo, ninguno fue capaz de producir aerosoles de nanopartículas que satisfacen todos los criterios ^5.

Un sistema de exposición a la inhalación de aerosoles de nanopartículas de todo el cuerpo se fabricó, validada y utilizada para la _nano-TiO2 estudios de toxicología de inhalación. Los componentes fundamentales: 1) la novela _nano-TiO2 generador aerosol, 2) 0,5 m ³ de todo el cuerpo-cámara de inhalación, y 3) del monitor y el sistema de control. Nano-TiO ₂ aerosoles generados a partir de polvos secos ₂ nano-TiO granel (diámetro principal de 21 nm, la densidad aparente de 3,8 g / cm ³⁾ se dieron en la cámara de exposición a un caudal de 90 LPM (10,8 cambios de aire / hora) . Perfiles de concentración y distribución de masa del tamaño de partícula se midieron continuamente con un medidor de la movilidad de las partículas de escaneado (SMPS), y un impactador de baja presión eléctrica (ELPI). La concentración de masa de aerosol (C) se verificó por gravimetría (mg / m ^3). La masa (M) De las partículas recogidas se determinó como M = (M _{poste de pre-M),} donde M _pre y _post M son masas del filtro antes y después del muestreo (mg). La concentración en masa se ​​calcula como C = M / (Q * t), donde Q es el muestreo de caudal (m ³ / min), y t es el tiempo de muestreo (minutos). La cámara de presión, temperatura, humedad relativa (HR), O ₂ y CO ₂ concentraciones fueron monitoreados y controlados continuamente. Nano-TiO ₂ aerosoles captados en filtros Nuclepore se analizaron con un microscopio electrónico de barrido (SEM) y el análisis dispersivo de rayos X (EDX) de energía.

En resumen, nos informan de que los aerosoles de nanopartículas generada y entregada a nuestra cámara de exposición que: 1) la concentración de masa constante, 2) la composición homogénea libre de contaminantes, y 3) la distribución de tamaño de partículas estables con un aerody recuento mediodiámetro námica de 157 nm durante la generación de aerosoles. Este sistema crea de forma fiable y en varias ocasiones atmósferas de prueba que simulan, exposiciones aerosol ENM ambientales o nacionales ocupacionales.

Protocol

Los procedimientos de operación de todo el cuerpo por inhalación de nanopartículas de exposición paso a paso se describen a continuación. Nota: 1) los pasos 1 y 3 deben realizarse en una campana extractora, 2) los operadores deben llevar equipo de protección personal adecuado (respiradores, gafas protectoras y guantes de goma). 1. Acondicionado de nanopartículas de TiO2 en polvo seco Coloque polvos nano-TiO2</sub…

Representative Results

Un estudio de la exposición por inhalación típicamente implica el mantenimiento de un animal experimental en un entorno de prueba conocido y constante, mientras que la exposición del animal de experimentación a una concentración definida de un material de ensayo 8,9. El sistema de exposición a la inhalación de nanopartículas de todo el cuerpo se muestra en la Figura 1. La cámara de todo el cuerpo se gestionará en régimen de flujo dinámico, donde hubo un flujo continuo de 90 LPM d…

Discussion

Nos hemos reunido y descrito aquí, en un sistema de exposición de todo el cuerpo por inhalación de aerosoles de nanopartículas. La funcionalidad del sistema se validó con técnicas de caracterización de aerosoles de nanopartículas estado-of-the-art. Con un nuevo sistema de generación de aerosol de nanopartículas, este sistema de exposición a la inhalación se puede proporcionar un bien caracterizado, atmósfera de ensayo de aerosol de nanopartículas controlada y uniforme con la temperatura relativamente const…

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