כיווני שאיפת תרסיס Nanoparticle כל הגוף
Summary
מתקן משאיפת תרסיס nanoparticle כל גוף חשיפה נבנה עבור תחמוצת טיטניום בגודל ננו (טיו<sub> 2</sub>) מחקרי רעלים אינהלציה. מערכת זו מספקת ננו טיו<sub> 2</sub> אטמוספרות תרסיסי בדיקה שיש להם: 1) ריכוז יציב המוני; 2) הרכב הומוגני ללא מזהמים; ו3) התפלגות גודל חלקיקים יציב במהלך הדור בתרסיס.
Abstract
שאיפה היא הדרך הסבירה ביותר לחשיפה לאנשים שעובדים עם aerosolizable ההנדסה חומרים ננו (ENM). כדי לבצע כראוי מחקרי רעלים משאיפת nanoparticle, את תרסיסים בחדר דיור בניסויים בעכברים חייבים להיות: 1) שמרה על ריכוז יציב ברמה רצויה לתקופת החשיפה כולה, 2) הרכב הומוגני ללא מזהמים; ו3) יציבים התפלגות גודל בקוטר ממוצע גיאומטרי <200 ננומטר וסטיית תקן σ גיאומטרי גרם <2.5 5. הדור של אירוסולים המכילים חלקיקים הוא די מאתגר, כי חלקיקי קלות מצבר. זה נובע במידה רבה לכוחות בין חלקיקים חזקים מאוד וההיווצרות של מבנים פרקטלית גדולים בעשרות או מאות מיקרונים בגודל 6, שהן קשה להיות שבור. כמה גנרטורים תרסיסים נפוצים, כולל nebulizers, מיטות מרחפות, התקן ליניקה ונטורי ולהאכיל אבק רייט, אנחנונבדק מחדש, עם זאת, אף לא אחד הצליחו לייצר אירוסולים nanoparticle אשר לספק את כל הקריטריונים 5.
מערכת משאיפת תרסיס nanoparticle כל גוף חשיפה הייתה מפוברקת, תוקף ומנוצלת ל2 מחקרי רעלים משאיפת ננו טיו. מרכיבים קריטיים: 1) ננו טיו גנרטור רומן אירוסול 2: 2) 0.5 מ '3 כל גוף תא חשיפת משאיפת: 3) מערכת בקרה וניטור. אירוסולים ננו טיו 2 שנוצרו בין 2 אבקות ננו טיו יבשות בתפזורת (בקוטר של 21 ננומטר עיקרי, צפיפות בצובר של 3.8 גר '/ ס"מ 3) נמסרו לתא החשיפה בשיעור של 90 LPM זרימה (10.8 אוויר שינויים / hr) . פרופילי ריכוז חלקיקים בגודל הפצה ומסה נמדדו ברציפות עם ניידות חלקיק סייזר סריקה (SMPS), וimpactor לחץ נמוך חשמלי (ELPI). ריכוז מסת אירוסול (C) אומת gravimetrically (מ"ג / מ '3). המסה (M) של החלקיקים שנאספו נקבע כM = (M M-הודעה מראש), שבו לפני ואחרי M M הם המוני המסנן לפני ואחרי הדגימה (מ"ג). ריכוז המסה חושב כC = M / (Q * t), שבו ש הוא דגימת קצב הסעה (מ '3 / דקות), ולא הוא זמן הדגימה (דקות). הלחץ קאמרי, הטמפרטורה, הלחות יחסית (RH), O 2 וריכוזי CO 2 היו במעקב ובשליטה ברציפות. אירוסולים ננו טיו 2 נאספו במסנני Nuclepore נותחו עם מיקרוסקופ אלקטרונים סורק (SEM) וניתוח רנטגן נפיצה אנרגיה (edx).
לסיכום, אנו מדווחים כי אירוסולים ננו חלקיקים שנוצרו ומועברים לתא החשיפה שלנו יש: 1) ריכוז מסה יציב, 2) הרכב הומוגני ללא מזהמים; 3) הפצות חלקיקים בגודל יציבים עם aerody ספירת חציוןקוטר של 157 ננומטר NAMIC במהלך דור אירוסול. מערכת זו אמינה ושוב ושוב יוצרת אטמוספרות מבחן המדמות חשיפות תרסיסי ENM מקומיים או סביבתיות, תעסוקתיות.
Protocol
Representative Results
Discussion
יש לנו התאספנו ומתוארים כאן במערכת כל גוף nanoparticle אירוסול משאיפת חשיפה. פונקציונליות המערכת קבלו תוקף עם שיטות אפיון תרסיסי nanoparticle מדינה-of-the-art. עם מערכת דור אירוסול nanoparticle רומן, מערכת חשיפת איפה זה יכול לספק, אווירת מבחן אירוסול nanoparticle מבוקרת ואחידה מאופיינת היטב עם ?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
תודות רשימה ומקורות מימון.
NIH-ES015022 וES018274 (טורנירים)
הסכם NSF-1003907 שיתופי (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).
