Amostragem pessoal, usando técnicas em vitro pode fornecer informações abrangentes sobre os efeitos biológicos de aerossóis no ambiente de trabalho. ¹ exposição a contaminantes no ar incluem exposições para o produto químico em si, para as amostras de ar coletadas, sob condições submersas, onde o gás é introduzido à suspensão de células, as exposições intermitentes usando um dispositivo como um roqueiro, directa ou exposições na interface ar-líquido (ALI). ² muitas dessas técnicas são realizadas com células cultivadas em suspensão ou a coleta de amostras antes da exposição, cada um deles pode afetar o estudo toxicológico devido a possíveis alterações no aerossol. ³ para evitar essas alterações, o laboratório pode ser trazido para o campo usando vários em vitro sistemas de exposição de cultura ALI que são usados na literatura,^{4,5,6,7, 8,9,10,11,12,13} no entanto, poucos são comercialmente disponíveis. ^{8 , 9 , 12} destes sistemas são frequentemente volumosos, especialmente incluindo instrumentos para regular a temperatura e a umidade do ambiente celular e a vazão do aerossol da amostra. Usando o PIVEC, exposições de aerossol podem ser executadas fora de um ambiente de laboratório tradicional ou dentro da zona de respiração enquanto simulando condições de inalação.

A determinação do aerossol deposição em vitro é importante para a investigação dos efeitos de saúde devido à inalação. A zona de respiração, a área dentro de 30 cm da boca e nariz,¹⁴ é crucial para a compreensão da exposição a nanopartículas e para ligar para os efeitos biológicos nos pulmões. ² muitas vezes, a deposição de células é definida como uma eficiência de deposição, as partículas depositadas no e retomadas pelas células divididas pelas partículas administradas ao sistema^6,15 , ou em uma base em massa dos mesmos montantes. ^{4 , 16} os atuais métodos para medir aerossóis na zona de respiração são filtro baseado, capturando as partículas ao longo de um período de amostragem determinado e usando os filtros para realizar mais testes. ¹⁷ monitoramento pessoal exige um sistema pequeno que vem com a troca de amostras menos.

Existem muitas abordagens para determinar os efeitos na saúde da exposição a aerossóis. O modelo ALI permite o aerossol deve ser administrado diretamente para as células através do ar, como em um cenário de exposição real, ainda é mais rentável e menos tempo intensivo que na vivo estuda enquanto imitando as barreiras de ar-líquido, tais como os olhos, pele e pulmões. Células de pulmão crescidas no ALI têm a capacidade de gerar uma camada de barreira polarizada,^18,19 , que produz traços fisiológicos que lembram o epitélio pulmonar na vivo , incluindo a produção de muco e surfactante em específico linhas de células brônquicas ou alveolar, cílios batendo, junções apertadas¹⁹ ,^19,20 e célula de polarização. ¹⁸ alterações tais como estas podem afetar a resposta celular medida em estudos de toxicidade. ²¹ além disso, ALI in vitro do modelo resultados são muitas vezes mais sensível do que as células exposta via suspensão modelos²² e são capazes para modelo aguda na vivo inalação toxicidade. ^{23 , 24} portanto, um sistema de exposição ALI que é capaz de realizar medições dentro da zona de respiração é um próximo passo natural.

Expondo as células para aerossol diretamente na fonte de emissão, a investigação dos efeitos de todos os gases compostos semi voláteis e partículas envolvidas na mistura ocorre. Quando a mistura é coletada em um filtro, os gases e compostos voláteis não são capturados e a mistura inteira não pode ser investigada. Além disso, reconstituição de partículas em um pó ou uma suspensão líquida pode levar à agregação ou interações partícula-fluido, tais como a dissolução, em suspensão líquida. ^{25 , 26} quando partículas de aerossol são adicionadas ao líquido, existe um potencial maior para a aglomeração, formação de^{27 25,}de uma coroa de proteína,²⁸ ou interação com compostos no líquido, que pode afetar a deposição e influencia a resposta biológica. ^{29 , 30}

Exposição no ALI baseia-se em três perfis principais aerossol nuvem fluxo de assentamento, paralela e fluxo perpendicular. Nuvem de sedimentação, usado pela exposição de célula Interface ar-líquido (ALICE),⁴ é um sistema descontínuo onde partículas depositam através de difusão, estabelecendo-se como o aerossol é tratado como uma unidade e gravitacional. Fluxo paralelo, usado pelo aerossol eletrostática em vitro sistema de exposição (BEIRAIS)⁵ e Multiculture exposição câmara (MEC) II,⁶ permite a deposição por meio da adição de movimento browniano através do perfil de fluxo. Fluxo perpendicular, usado por um microsprayer,⁷ câmara de aerossol Nano para toxicidade In Vitro (NACIVT),¹¹ e comercial ALI sistemas^8,9,10,12, adiciona a impactação de partículas dentro da região de deposição. Muitos destes sistemas de exposição são grandes e volumosas, que exigem sistemas de excesso para aerossol pré-condicionamento, bombas de fluxo, ou até mesmo aquecimento câmaras para a incubação das células. Este grande tamanho diminui a portabilidade do sistema. Em vez de amostragem diretamente na fonte de emissão, estes sistemas têm frequentemente amostras trazidas para os laboratório ou modelo aerossóis gerados para análise. A complexidade do aerossol emitido pode ser perdida na tradução do campo para o laboratório. O PIVEC é menor do que os sistemas atuais, com uma área de superfície externa de aproximadamente 460 cm² e pesando apenas 60 gramas, com controle térmico e umidade incorporado no sistema permitindo a um dispositivo altamente portátil. A diminuição do tamanho e peso permitem que o sistema a ser usado ou tomadas para a fonte de exposição, permitindo a amostragem direta.

O grande tamanho dos atuais sistemas de exposição também diminui a capacidade de realizar a amostragem para investigar espaciais gradientes em concentrações. Esta resolução é chave ao determinar efeitos toxicológicos de muitas potencialidades ambientais e riscos ocupacionais como atividades partículas de matéria ou local de trabalho de exaustão veicular onde ocorre o clorofórmio. Imediatamente após emissão, aí torna-se uma variação espacial na concentração de partículas. Isso cresce com o tempo como as partículas se dispersar por toda a atmosfera e esses efeitos podem mudar com base das condições ambientais, como temperatura, pressão, vento e sol. Partículas podem começar a envelhecer e oxidar também uma vez emitido^31,32 e taxas de dispersão são afetadas pela topografia; concentrações mais elevadas serão encontradas nos cânions e túneis, onde os efeitos de dispersão são diminuiu, e concentrações menores podem ser encontradas onde há uma grande área de dispersão. ³³ estas mudanças nas taxas de dispersão podem ter efeitos significativos na saúde humana e podem ser vistas quando se compara o número de asmáticos adultos vivendo em urbano versus em ambientes rurais. ³⁴ enquanto muitos sistemas de exposição fornecem amostras múltiplas de uma só vez, vários sistemas são necessários com uma abundância de grandes equipamentos para executar a resolução espacial.

Trazendo o laboratório para o campo, o tempo de análise pode ser diminuído usando o celular como um sensor. Seguir os pontos de extremidade e conhecidos mecanismos biológicos pode auxiliar na determinação da composição de aerossol e tamanho. Devido aos métodos de liberação lenta, incluindo infralateral, fagocitose e translocação, estas partículas são frequentemente interagindo com células cerca de dias a semanas³ gerando estresse oxidativo, inflamação e até mesmo a morte celular. Esses pontos de extremidade biológicos podem ser pontos de partida para percursos de resultado negativo para doença cardiovascular ou doença pulmonar obstrutiva crônica. Além disso, Wiemenn et al realizaram uma matriz de ensaios em vitro para comparar com valores de literatura para o curto prazo em vivo inalação toxicidade. ³⁵ Resposta na vivo foi predita com dois dos quatro resultados positivos de testes de citotoxicidade através da libertação de lactato desidrogenase, estresse oxidativo do formação de redução e peróxido de hidrogênio de glutationa e lançamento e potencial de inflamação o gene de fator de necrose tumoral alfa. Fora de dez nanosized de óxidos de metal testado, seis testaram como ativo (óxido de titânio, óxido de zinco e óxido de cério diferentes quatro) usando as exposições em vitro com confirmação na vivo. 

A fim de estudar os efeitos de aerossóis no ambiente ocupacional, nosso laboratório desenvolveu o PIVEC para exposições no campo. Além disso, o PIVEC pode ser usado para amostragem pessoal monitorar e investigar a exposição por inalação, como o filtro de 37 mm gaveta³⁶ ou vários sistemas podem ser usados para alcançar a resolução espacial numa determinada área. Neste protocolo, a caracterização e utilização do PIVEC é discutido. Após a exposição, os efeitos biológicos são observados através de ensaios de citotoxicidade.