Whole-Body Nanoparticle Aerosol Inhalation Exposures

Наши партнеры ArtmMisto

Дослідження вдихання зазвичай включає в себе підтримку експериментальних тварин у відомих і постійний тестової середовищі, виставляючи експериментальної тварини до певної концентрацією випробуваного матеріалу 8,9. Всього тіла інгаляційного впливу наночастинок системи показаний на малюнку 1. Всього тіла камери була зроблена операція на динамічної основі потоку, де було 90 LPM безперервний потік повітря через камеру. Цей повітряний потік за умови 10,8 повітрообміну / ч, що перевищує мінімальні кількості повітрообміну (10,0), необхідні охорони навколишнього середовища США в гострій дії інгаляції 7. 3-ступінчастий повітряний фільтр системи, включаючи фільтр коалесценции, висока ефективність коалесценції фільтр і фільтр з активованим вугіллям (Atlas Copco, Швеція), була використана на вході повітря для видалення води, пилу і парів масла і (вуглеводень) запахів. 3-ступінчастий повітряний фільтр системи, включаючи попередній паперовий фільтр, вугільний фільтр і HEPA FiLTER була використана для захисту вихлопних контролера масової витрати. Запит в Університеті Західної Вірджинії, в 4-етап повітряного фільтра система, розроблена система TSE використовувався при виході з вихлопної вакуумного насоса. Експозиційної камері має ємність корпусу 8 тваринних клітинах, які були виготовлені з нержавіючої сталевого дроту і поставляються системи TSE. Максимальна кількість експериментальних тварин занурюється в атмосферу в експозиції камери 16 щурів і 64 мишей. Загальний обсяг експериментальних тварин, не перевищує 5% від обсягу камери для забезпечення стабільності випробувальної середовища, який необхідний Агентством США з охорони навколишнього середовища для гострій дії інгаляції 7.

Генератор аерозолю наночастинок було розроблено та протестовано 3,10. Він складається з циліндра вібруючий псевдозріджений шар (5) з перегородкою (4), вібруючої трубки Вентурі диспергатор (6) і циклонний сепаратор, як показано на малюнку 2. Вібратор (10), прикріпленою до CYLINDть (5) генерує механічних вібрацій. Фільтр (2) сидить на розподільник повітря з нержавіючої сталі (1) в циліндрі. Наночастки сухого порошку (3), щоб бути аерозольного залишки на фільтрі. Вентурі диспергатор (6) з'єднана з вихідним отвором у верхній частині циліндра. Venturi диспергатор має звуження в трубі. Високій швидкості повітряного струменя дме через звуження в Вентурі Диспергатор може створити вакуум в циліндрі, які залучають чистий і сухе повітря в циліндр з подачею повітря порти на обох близьким і далеким кінцями через активоване вугілля і HEPA фільтр (9). Вентурі диспергатор вихід якого з'єднаний з входом циклонний сепаратор (7). Випускний отвір циклонний сепаратор підключений до входу експозиції камери. У цьому аерозоль покоління системи, вібраційний зрушення потоків і кілька защемлення використовуються для розгону більші агломерати, кілька сепараторів частинок використовується для видалення великих агломератів, а також кілька розведень використовується для мінімізацііповторной агломерації частинок. Розмір частинок і масової концентрації можна регулювати шляхом регулювання вручну вібрацій і витрати повітря через шар сухий порошок через клапани (8) і (11).

TiO 2 аерозолів, що утворюються від нано-TiO 2 маса сухого порошку (Aeroxide TiO 2 P25, Evonik, Німеччина) розводили і доставлений в камеру вдихання на 90 літрів в хвилину. Тест атмосфер спостерігалися з ELPI і регулювати вручну для забезпечення послідовного і відомі впливу для кожної експериментальної групи тварин. Крім того, фіктивним групи, що складаються з такої ж кількості експериментальних тварин завжди повинні бути включені в дослідження. Контроль експериментальних тварин буде піддаватися очистити відфільтрований повітря замість аерозольних часток і результати цього фіктивним групи будуть використовуватися для оцінки біологічних ефектів аерозолю наночастинок тест на експериментальних тварин.

1. Тиск в камері

на фігурі 3, підтримується шляхом контролю вхідний камери і вихідним витрати повітря для запобігання витоку випробовується речовини в навколишнє лабораторії. Ідеально кімнаті, що містить камеру вдиханням повинна бути злегка негативним тиском.

2. Витрата повітря, температури і відносної вологості

Впускних і випускних витрати повітря контролювалися Регулятори витрати газу. Як показано на малюнку 4, швидкість потоку на вході повітря була 89,9 ± 0,3 літрів за хвилину, і витяжного повітря Швидкість потоку становила 111,9 ± 0,9 літрів за хвилину. Температура і відносна вологість спостерігали при температурі і відносній вологості датчика і управляється в 22,6 ± 0,4 ° С і 6,9 ± 0,6% за рахунок регулювання температури повітря в приміщенні і увлажнітельфурье, як показано на малюнку 5. Згідно з дослідженнями Pauluhn і Мора при відносній вологості від 3 до 80%, щури переноситься або вологості атмосфери без будь-яких специфічних ефектів 4.

3. Палата O 2 і концентрації СО 2

O 2 і концентрації СО 2 безперервно контролювали з O 2 і CO 2 газоаналізаторами. Як показано на малюнку 6, O 2 була стабільною на рівні 20,79 ± 0,03%, а концентрація СО 2 була 580 ± 25 частин на мільйон.

4. Аерозоль характеристика

Аерозоль для інгаляцій дослідження зазвичай характеризуються в реальному часі за допомогою двох параметрів, що описують функції розподілу і концентрації параметра. Безперервний потік випробувальне середовище витягли із зони трохи вище клітини для тварин в камері через образецлінія для аналізу інструменту.

4.1 Гранулометричний

Фіг.7 представляє розподіл часток за розмірами вимірюють за допомогою стандартних літрів в хвилину ELPI 10. Кількість середньозважений аеродинамічний діаметр частинок становить 157 нм. На фіг.7В розподіл часток за розмірами вимірюється TSI SMPS 3936L75. Кількість середній діаметр рухливість частинок становить 145 нм з геометричним стандартним відхиленням 2,3. Фігурі 7C показано зміна розміру часток в процесі досліджень вдихання. Розмір частинок є відносно стабільним протягом всього періоду експозиції.

4.2 Концентрація аерозолю

У режимі реального часу масова концентрація профіль нано-TiO 2 частинок контролювали в зонах трохи вище клітини з ELPI. Фіг.8 є концентрація частинок протягом 4 год / добу вплив інгаляції. У времявдиханія, фактичні концентрації були виміряні з використанням гравіметричного методів, 3:57 Виміри проводилися для розрахунку інгаляційних дози. Частинки збирали з фільтрами 47 мм PTFE мембрани. Мікроваги XP2U (Mettler Toledo, Швейцарія) був використаний для важать наповнювачів.

Внутрішньоденний і між мінливістю день нано-TiO 2 концентрації в камері вдихання були визначені на основі гравіметричних концентрації 29 окремих 4 ч / день інгаляції експозицій (цільові концентрації = 6,0 мг / м 3). Кожен внутрішньо-денного середня концентрація і його відносного стандартного відхилення (RSD), були розраховані по 3 або 4 гравиметрических вимірювань протягом 4 год, що вдихання, як показано на фіг.8В. Внутрішньоденний концентрації в середньому становить від 5,3 до 6,6 мг / м 3 з RSD від 0,02 до 0,17. Середнє між концентрацією день і RSD були розраховані на основі 29 окремих INTR среднеее день гравиметрических концентраціях. Inter-день середня концентрація становить 6,0 мг / м 3 з RSD 0,06. Вона вказала, що наша система може забезпечити стабільні і відтворювані нано-TiO 2 атмосфер випробуванням для гострим впливом вдихання.

4.3 Морфологія Аерозоль і елементний склад

Структура і хімічний склад частинок мають вирішальне значення для токсикологічних досліджень. TiO 2, зразки були зібрані на 47-мм Nuclepore полікарбонатні фільтри (Whatman, Clinton, PA). Фільтри були розрізані на чотири рівні частини, дві секції були змонтовані на алюмінієву заглушки срібною пастою (колоїдне срібло рідина, Електронно наук мікроскопії, Hatfield, PA). Обложені TiO 2, частинки переглядати за допомогою Hitachi 4800 автоелектронної емісією скануючого електронного мікроскопа (FESEM, Hitachi, Японія), а також проаналізовані з використанням енергії рентгенівського аналізу (SEM-EDX; Princeton Гамма-Tech, Rocky Hill, NJ) при 20 кеВ. 2, зразки аерозоль, і фіг.10 є спектр TiO 2 зразка аерозолю. Понад сто частки були вивчені за допомогою SEM-EDX забезпечити частинок на фільтрі, дійсно складається з титану і кисню, вказівка ​​TiO 2 частинками. На фіг.10, вуглець з фільтра і золото / паладій з покриття. На основі SEM-EDX результатів, все частки розглянуті складався з титану і кисню, демонструючи, що вони були дійсно TiO 2 частинками.

5. Рівномірність розподілу

Підтримка відповідних параметрів навколишнього середовища всередині камери недостатньо, якщо концентрація тестованого сполуки варіюється від місця до місця 3. Наночастки були виміряні концентрації в чотирьох різних місцях в зоні безпосередньо над клітинами в експозиції камери.

Маса частинок в місці, М г, було виміряно ваговим з фільтром відбору проб і мікро-балансу. Середня маса проби частинок

Відносне відхилення масової концентрації на місці, я від середньої концентрації
Відносне відхилення масової концентрації на місці, я від середньої концентрації

Максимальна відносне відхилення концентрації в різних точках вимірювання від середньої концентрації <6%
Максимальна відносне відхилення концентрації в різних точках вимірювання від середньої концентрації <6%. Це в межах допуску для групи розрахунку.

6. Розрахункові осадження частинок в легких тварин

>

Якщо тварина вдихання відому концентрацію тест атмосфері протягом періоду експозиції і поглинання або зберігання фракції, як відомо, від кількості обложеного випробуваний матеріал може бути розраховане:

де D = доза, C = концентрація випробуваного матеріалу, м V = хвилинний обсяг, т = тривалість впливу і F г = частина матеріалу, який осідає або поглинається
де D = доза, C = концентрація випробуваного матеріалу, м V = хвилинний обсяг, т = тривалість впливу і F г = частина матеріалу, який осідає або поглинається.

Середні значення для хвилинного обсягу, V м можна оцінити з маси тіла з використанням емпіричних формул аллометріческого 1,2 масштабування. Наприклад, припускаючи, щур має хвилинної вентиляції V м = 200 мл / хв, вплив концентрації С = 6,2 мг / м 3, тривалість впливу Т = 4 год, фракції матеріалу осадження F т = 0.1, то розрахункове легкого осадження D = 30 мкг.

Малюнок 1
Малюнок 1. Вдихання фонду 1 = експозиції камери ;. 2 = низький електричний ударний тиску, 3 = Генератор аерозолів, 4 = Сканування гуркіт рухливість частинки.

Малюнок 2
Малюнок 2. Принципова схема нано-TiO2 аерозольного генератора 1 = розподільник повітря ;. = 2 фільтра, 3 = TiO 2 сухого порошку, 4 = перегородку, 5 = циліндр, 6 = Вентурі диспергатор, 7 = циклонного сепаратора, 8 = клапан (розведення повітря), 9 = вугілля і НЕРА-фільтр; 10 = вібратора; 11 = клапан (повітря через сухий порошок).


Малюнок 3. Тиск в камері.

Невелике негативний тиск в камері підтримують на рівні -0,2 мбар (цільове тиск). Як тільки тиск вимкнений цільове тиск (шипи), система управління регулювати тиск назад в цільове тиск.

Малюнок 4
Малюнок 4. Палати вході і виході витрати повітря. Середнє повітрозабірника швидкість потоку = 89,9 літрів в хвилину, і вихлопної потоку повітря = 111,9 літрів в хвилину для підтримки невелике негативний тиск в камері.

Малюнок 5
Малюнок 5. Палата температури і відносної вологості. Середньої температури ратуре = 22,6 ± 0,4 ° С, а відносна вологість становить 6,9 ± 0,6%.

Малюнок 6
Малюнок 6. Палата O 2 і CO 2. O 2 є 20,79%, а CO 2 складає 580 частин на мільйон.

Малюнок 7
Малюнок 7.. TiO 2 аерозолю розподіл за розмірами) ELPI, розраховувати середній аеродинамічний діаметр D p = 157 нм, б) SMPS, підрахувати середній діаметр мобільності DG = 145 нм з геометричним стандартним відхиленням σ г 2,3 C) розмір часток в залежності від часу. від ELPI. Натисніть тут, щоб збільшити малюнок .

Re 8А "SRC =" / files / ftp_upload / 50263 / 50263fig8A.jpg "/>
На малюнку 8а. 4 ч TiO 2 Масова концентрація аерозолю.

8В
8В. TiO 2 аерозолю масових концентрацій 29-4 окремих вдихання годину.

Малюнок 9
Малюнок 9. SEM мікрофотографії TiO 2 аерозолю.) Типовий розподіл часток на 47 мм фільтр. B) Червона стрілка, 1,78 мкм. C) Жовта стріла, 159 нм. Натисніть тут, щоб збільшити малюнок .

50263fig10.jpg "/>
Малюнок 10. Спектр TiO 2 аерозоль зразка. Вуглець з фільтра і золото / паладій з покриттям. На основі SEM-EDX результатів, все частки розглянуті складався з титану і кисню, демонструючи, що вони були дійсно TiO 2 частинками.

Главное меню
Реклама

Архив новостей
ArtmMisto
Наши партнеры ArtmMisto. Игроки могут начать свое азартное приключение на сайте "Buddy.Bet", который только что открылся для всех ценителей азарта.

Реклама

© 2013 mexpola.h1a25414f