Ontwikkeling van een neus-alleen inademing toxiciteit testkamer waarmee vier blootstellingsconcentraties voor de Nano-sized deeltjes

Inademing toxiciteitstests, is de meest betrouwbare methode voor de beoordeling van de risico’s van chemische agentia, deeltjes, vezels en nanomaterialen^1,2,3. Dus, meest regelgevende agentschappen vereisen de indiening van de inhalatietoxiciteit testgegevens wanneer de blootstelling aan chemische stoffen, deeltjes, vezels en nanomaterialen via inhalatie^{4,5,6,7 is ,8}. Momenteel zijn er twee soorten inademing toxiciteit systemen: gehele lichaam en neus-only blootstelling systemen. Een standaard inademing toxiciteit testsysteem, zoals het hele lichaam of alleen-neus, vereist ten minste vier holtes bloot dieren zoals ratten en muizen aan vier verschillende concentraties, namelijk de controle van de frisse lucht en laag, normaal en hoge concentraties^{7 , 8}. de organisatie voor economische samenwerking en ontwikkeling (OESO) test richtsnoeren suggereren dat de concentratie van de geselecteerde doel mag de identificatie van de target organ(s) en aantoning van een duidelijke concentratie antistofrespons^{7 ,8}. De hoge concentratie moet leiden tot een duidelijke toxiciteit maar niet leiden tot sterfte of persistente tekenen die kunnen leiden tot de dood of een zinvolle evaluatie van de resultaten^7,8te voorkomen. De maximaal haalbare niveau of hoge concentratie van de aërosolen kan worden bereikt met inachtneming van de deeltjes-grootte distributie-standaard. De gematigde concentratie niveau (s) moet worden verdeeld om te produceren een gradatie van toxische effecten tussen die van de lage en hoge concentraties^7,8. Het niveau van lage concentratie, dat zou bij voorkeur een NOAEC (neen-observed-adverse-effect concentratie), moet produceren weinig of geen teken van toxiciteit^7,8. De zaal van het gehele lichaam blootstelt dieren in een ongebreidelde voorwaarde in bekabelde kooien, terwijl de neus-alleen kamer een dier in een ingetogen staat in de afgesloten buis bloot. De terughoudendheid voorkomt verlies van aërosol door lekkage rond het dier. Wegens het hoge volume van de kamer van het gehele lichaam vereist het een groot aantal test artikelen worden blootgesteld aan proefdieren, terwijl de terughoudendheid van de tube in de neus-alleen blootstelling systeem dierlijke verkeer belemmert en ongemak of verstikking kan veroorzaken. Toch, de regelgevende OESO inademing toxiciteit testrichtsnoeren liever het gebruik van alleen-neus inademing systemen^4,5,6,7,8.

Opvang van een vier-kamer-systeem, zoals het hele lichaam of alleen-neus, is echter duur, ruimte-consumeren, en vereist een ingebouwde lucht reinigen en circulatie systeem. Bovendien, een vier-kamer-systeem kunt ook vereisen aparte test artikel generatoren om dieren naar de gewenste concentraties, en een aparte meting apparaat om te controleren de testconcentraties artikel bloot te stellen. Daarom, aangezien standaard inademing toxiciteitstests aanzienlijke investeringen impliceert, handiger en zuinig gehele lichaam of slechts een neus blootstelling moet een systeem worden ontwikkeld voor gebruik in kleine onderzoeksfaciliteiten. Als u een inhalatie kamer ontwerpt, computational fluid dynamics (CFD) modelleren wordt ook vaak gebruikt om deeltje, gas of damp uniformiteit^{9,10,11,12,13} . Evaluatie door numerieke analyses en validatie door de experimentele resultaten is al verricht voor de gehele lichaam blootstelling kamer voor muizen¹⁰. Bijvoorbeeld, de lucht stroom en deeltje traject hebben zijn gemodelleerd met behulp van CFD, en de eenvormigheid van de deeltjesgrootte distributie is gemeten in negen delen van het gehele lichaam kamer¹⁰. Ook is de neus-alleen kamer geëvalueerd door numerieke analyse door CFD¹³. Na dat, werd evaluatie van de blootstelling van de neus-alleen kamer uitgevoerd door het vergelijken van de resultaten van de numerieke analyse met een experimentele studie met behulp van nanodeeltjes¹³.

Deze studie geeft een alleen-neus inademing kamer systeem dat proefdieren aan vier verschillende concentraties in één kamer blootstellen kan. In eerste instantie ontworpen met behulp van CFD en een numerieke analyse, wordt het voorgestelde systeem vervolgens vergeleken met een experimentele studie met behulp van nanoschaal natriumchloride deeltjes om de uniformiteit en kruisbesmetting te valideren. De resultaten die hier gepresenteerd aangeven dat de gepresenteerde neus-alleen kamer die dieren naar vier verschillende concentraties blootstellen kan kan worden gebruikt voor dierlijke blootstelling studies in kleinschalige academische en onderzoeksfaciliteiten. De numerieke analyse is als volgt ingesteld op dezelfde manier als de instelling van het experiment. Voor single-concentratie blootstelling, de aërosol-stroom naar de innerlijke toren is ingesteld op 48 L/min en de stroom van de schede naar de buitenste toren is ingesteld op 20 L/min. Voor de blootstelling van het multiconcentration is de aërosol-stroom naar de innerlijke toren ingang 11 L/min voor iedere fase. Het drukverschil uitlaat houdt op-100 Pa om een gladde gasstroom en lekkage te voorkomen. Stel de dierlijke houders zijn gesloten en leeg.