Développement d’une chambre d’essai de toxicité par Inhalation nasale uniquement qui fournit quatre Concentrations de l’exposition des particules de taille nanométrique
Summary
Une chambre de toxicité par inhalation nasale uniquement capable de tester la toxicité par inhalation à quatre concentrations d’exposition différents a été conçue et validée pour l’uniformité de champ de flux et la contamination croisée entre les ports d’exposition pour chaque concentration. Nous présentons ici un protocole pour confirmer que la chambre conçue est efficace pour les essais de toxicité par inhalation.
Abstract
À l’aide d’une analyse numérique basée sur la dynamique des fluides informatique, une chambre de toxicité par inhalation nasale uniquement avec quatre concentrations différentes d’exposition est conçue et validée pour l’uniformité de champ de flux et la contamination croisée entre les ports de l’exposition pour chacun concentration. Les valeurs de champ de flux conçu sont comparées avec les valeurs mesurées des ports d’exposition situés horizontalement et verticalement. À cet effet, chlorure de sodium de nanoparticules sont générées sous forme de particules test et a présenté à la chambre d’inhalation pour évaluer le maintien de la contamination croisée et de la concentration entre les chambres, pour chaque groupe de concentration. Les résultats indiquent que la chambre d’inhalation multiconcentration conçu peut être utilisée dans des essais sans contamination croisée entre les groupes de concentration de toxicité animale par inhalation. En outre, la chambre d’inhalation multiconcentration conçu toxicité peut aussi être convertie à une chambre d’inhalation de concentration unique. Autres tests avec les gaz, vapeurs organiques ou non-nanoparticules assurera l’utilisation de la chambre dans les essais par inhalation d’autres articles de test.
Introduction
Essais de toxicité par inhalation sont la méthode la plus fiable pour évaluer les risques des agents chimiques, de particules, de fibres et de nanomatériaux1,2,3. Ainsi, plus les organismes de réglementation exigent la présentation de toxicité par inhalation des prélèvements lors de l’exposition aux produits chimiques, de particules, de fibres et de nanomatériaux se fait par inhalation4,5,6,7 ,,8. Actuellement, il existe deux types de systèmes de toxicité par inhalation : systèmes d’exposition corporelle et nez seulement. Un système de test toxicité par inhalation standard, soit confiné ou nez seulement, nécessite au moins quatre chambres pour exposer des animaux comme les rats et les souris à quatre concentrations différentes, à savoir le contrôle de l’air frais et concentration faible, modéré et élevé7 , 8. l’organisation pour la coopération économique et développement économiques (OCDE) test lignes directrices suggèrent que la concentration cible sélectionné devrait permettre d’identifier les organes cibles et la démonstration d’une réponse nette concentration7 ,,8. Le niveau de concentration élevé devrait déboucher sur un niveau clair de toxicité mais ne provoque pas la mortalité ou des signes persistants qui pourraient entraîner la mort ou empêcher une évaluation significative des résultats7,8. La concentration maximale de niveau ou élevée réalisable des aérosols sont accessibles tout en répondant à la norme de distribution de taille de particules. Le niveau de concentration modérée devrait être espacées pour entraîner une gradation des effets toxiques entre celle de la basse et à haute concentration7,8. Le niveau de concentration faible, préférence serait une CSENO (non-observed-adverse-effect-concentration), devrait produire peu ou pas de signe de toxicité7,8. La chambre de l’ensemble du corps expose les animaux dans un état sans retenue dans des cages filaires, tandis que la chambre de nez seulement expose un animal dans un état sobre dans le tube clos. Le dispositif de retenue prévient toute perte d’aérosol en fuite autour de l’animal. En raison du volume élevé de la chambre de tout le corps, il nécessite un grand nombre d’articles de test d’être exposés à des animaux de laboratoire, alors que le dispositif de retenue du tube dans le système d’exposition nez seulement entrave les mouvements des animaux et peut causer des inconforts ou suffocation. Réglementaire par inhalation toxicity test directeurs de l’OCDE préfèrent toutefois, l’utilisation de l’inhalation nasale uniquement systèmes4,5,6,7,8.
Cependant, pouvant accueillir un système de quatre chambres, soit confiné ou nez seulement, est coûteux, encombrants et nécessite un système de nettoyage et de la circulation d’air intégré. En outre, un système de quatre chambres peut également exiger des générateurs article test séparé pour exposer des animaux à la concentration désirée et un appareil de mesure distincts pour surveiller les concentrations de l’article de test. Donc, puisque les essais de toxicité par inhalation standard implique un investissement important, un système d’exposition tout le corps ou le nez seulement plus pratique et économique doit être développé pour une utilisation dans des installations de recherche de petites. Lors de la conception d’une chambre d’inhalation, computational fluid, modélisation de la dynamique est également fréquemment utilisée pour réaliser des particules, de gaz ou vapeurs uniformité9,10,11,12,13 . Évaluation par des analyses numériques et la validation de résultats expérimentaux a déjà eu lieu pour la chambre d’exposition totale du corps pour souris10. Par exemple, la trajectoire de flux et de particules d’air ont été modélisés à l’aide de CFD et l’uniformité de la distribution a été mesurée en neuf parties de la chambre de tout le corps10. En outre, la chambre de nez seulement a été évaluée par analyse numérique par CFD13. Après cela, évaluation de la chambre d’exposition nez seulement a été réalisée en comparant les résultats de l’analyse numérique avec une étude expérimentale utilisant des nanoparticules13.
Cette étude présente un système de chambres d’inhalation nasale uniquement qui peut exposer les animaux de laboratoire à quatre concentrations différentes dans une chambre. Initialement conçu à l’aide de la CFD et une analyse numérique, le système proposé est alors comparé à une étude expérimentale utilisant des nanoparticules de chlorure de sodium pour valider l’uniformité et la contamination croisée. Les résultats présentés ici montrent que la chambre nasale uniquement présentée qui peut exposer les animaux à quatre concentrations différentes peut être utilisée pour des études d’exposition animale en universitaire à petite échelle et installations de recherche. L’analyse numérique est définie comme suit, de la même manière que le paramètre de l’expérience. Pour l’exposition de concentration unique, le flux d’aérosol à la tour intérieure est défini sur 48 L/min et le débit de la gaine à la tour externe est défini à 20 L/min. Pour l’exposition multiconcentration, le flux d’aérosol à la tour intérieure entrée est 11 L/min pour chaque étape. La pression différentielle conserve à -100 Pa à maintenir un bon débit d’échappement et éviter les fuites. Supposons que les détenteurs d’animaux sont fermés et vider.
Protocol
Representative Results
Discussion
Essais de toxicité par inhalation est actuellement la meilleure méthode pour l’évaluation des matériaux en aérosol (particules et fibres), vapeurs et gaz inhalés par le système respiratoire humain14,15. Il existe deux méthodes d’exposition par inhalation : corps entier et nez seulement. Toutefois, un système de nez minimise l’exposition par des voies noninhalation, tels que la peau et les yeux et permet de tester avec des quantités minimes de l?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Cette recherche a été financée par le programme d’Innovation technologique industrielle (10052901), développement de toxicité par inhalation de nanomatériau très utile système de test dans le commerce, à travers la Corée évaluation Institut des technologies industrielles par les Coréens Ministère du commerce, industrie et énergie.
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 |
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