התפתחות תא בדיקת רעילות שאיפת האף בלבד המספק חשיפה ארבע, ריכוזי חלקיקים בגודל ננו
Summary
תא רעילות שאיפת האף בלבד מסוגל בדיקות רעילות אינהלציה בריכוזים חשיפה שונות ארבעה המיועד ואומת עבור זרימת שדה אחידות, זיהום צולב בין הנמלים חשיפה לריכוז כל. כאן, אנו מציגים פרוטוקול כדי לאשר כי החדר מעוצב הוא יעיל לבדיקת רעילות אינהלציה.
Abstract
באמצעות ניתוח מספרי בהתבסס על דינמיקה של נוזלים ממוחשבות, תא רעילות האף בלבד אינהלציה עם ריכוזים חשיפה שונות ארבעה הוא תוכנן ואומת עבור זרימה שדה אחידות, זיהום צולב בין היציאות חשיפה לכל ריכוז. ערכי השדה של זרימה מעוצב מושווים עם הערכים נמדד מפני חשיפה יציאות ממוקם בצורה אופקית ואנכית. למטרה זו, חלקיקי הנתרן הכלוריד ננו שנוצר כחלקיקים המבחן והציג לתא אינהלציה כדי להעריך את התחזוקה זיהום צולב וריכוז בין התאים, עבור כל קבוצת ריכוז. התוצאות מצביעות על כך שניתן להשתמש תא מעוצב שאיפה multiconcentration ברעילות באינהלציה בעלי חיים בדיקות ללא זיהום צולב בין קבוצות ריכוז. יתר על כן, ניתן גם להמיר תא רעילות שאיפה multiconcentration מעוצב לתא יחיד-ריכוז אינהלציה. בדיקה נוספת עם גז, אדים אורגני או הלא-ננו חלקיקים יבטיח את השימוש התא בבדיקת אינהלציה של מאמרים אחרים במבחן.
Introduction
בדיקות רעילות אינהלציה היא השיטה האמינה ביותר להערכת הסיכונים של חומרים כימיים, חלקיקים, סיבי ננו1,2,3. לפיכך, סוכנויות תקינה ביותר דורשות הגשת רעילות שאיפת בבדיקת הנתונים בעת החשיפה כימיקלים, חלקיקים, סיבים של ננו היא באמצעות אינהלציה4,5,6,7 ,8. כיום, קיימים שני סוגים של שאיפת רעילות מערכות: מערכות חשיפה לכל הגוף ואת האף בלבד. מערכת בדיקת רעילות אינהלציה רגיל, או לכל הגוף או האף בלבד, דורש לפחות ארבעה תאי לחשוף בעלי חיים כגון חולדות ועכברים ארבע ריכוזים שונים, כלומר שליטה אוויר צח וריכוז נמוך, בינוני וגבוה7 , 8. הארגון למבחן ושיתוף פעולה כלכלי ופיתוח (OECD) והנחיות מציע כי ריכוז היעד הנבחר צריך לאפשר זיהוי organ(s) היעד והדגמות על תגובה ברורה ריכוז7 ,8. רמת ריכוז גבוה צריך התוצאה ברורה רמת רעילות, אך לא לגרום לתמותה או סימנים מתמשך עלול לגרום למוות או למנוע הערכה משמעותי של7,תוצאות8. מרבית השגה ברמה גבוהה או ריכוז אירוסולים ניתן להגיע תוך עמידה בתקן התפלגות גודל החלקיקים. צריך להיות במרווחים קבועים את level(s) ריכוז מתון כדי לייצר שינוי הדרגתי של ההשפעות הרעילות בין זה של ריכוז נמוך וגבוה7,8. רמת ריכוז נמוך, אשר רצוי להיות NOAEC (לא-נצפתה–תופעת לוואי ריכוז), צריך לייצר מעט או ללא סימן רעילות7,8. התא לכל הגוף חושף חיות במצב ערככם בכלובים קווית, בעוד תא האף בלבד חושף חיה במצב מאופקת בצינור סגור. הריסון מונע אובדן תרסיס על ידי דליפה ליד בעל החיים. עקב כמות גבוהה התא לכל הגוף, זה דורש מספר רב של מאמרים מבחן להיחשף חיות ניסוי, תוך פיקוח של הצינור במערכת חשיפה האף בלבד מעכבת תנועה חיה עלול לגרום אי נוחות או חנק. ובכל זאת, הרגולציה הנחיות ה-OECD שאיפת רעילות מבחן להעדיף את השימוש באינהלציה האף בלבד מערכות4,5,6,7,8.
עם זאת, אדיב מערכת ארבע-הקאמרית, או לכל הגוף או האף בלבד הוא יקר, הצורכים שטח, דורש מערכת ניקוי ואת זרימת אוויר מובנה. יתר על כן, מערכת ארבע-הקאמרית באפשרותך גם לדרוש מבחן נפרד גנרטורים מאמר לחשוף חיות הריכוזים הרצוי ולאחר מנגנון מדידה נפרדת לפקח הריכוזים מאמר הבדיקה. ולכן, מכיוון אינהלציה רגיל בדיקות רעילות כרוך ההשקעה, מערכת חשיפה לכל הגוף או האף בלבד חסכוני ונוח יותר צריך להיות שפותחו עבור מכוני מחקר קטן. בעת עיצוב חדר אינהלציה, נוזל חישובית דוגמנות דינמיקה (CFD) משמש לעתים קרובות גם כדי להשיג את החלקיקים, גז, או אדים אחידות9,10,11,12,13 . על ידי מספריים ניתוח והערכת אימות על ידי תוצאות ניסויית כבר בוצעה עבור תא חשיפה לכל הגוף עכברים10. לדוגמה, זרימת אוויר את המסלול של חלקיקים יש עוצב באמצעות CFD, האחידות של התפלגות החלקיקים היה נמדד תשעה חלקים מתוך ה10-הקאמרית לכל הגוף. כמו כן, תא האף בלבד יוערכו על ידי אנליזה נומרית באמצעות CFD13. לאחר מכן, בוצעה הערכה עבור תא חשיפה האף בלבד על-ידי השוואת תוצאות אנליזה נומרית מחקר ניסויי באמצעות חלקיקים13.
מחקר זה מציג מערכת קאמרית שאיפת האף בלבד יכול לחשוף חיות ניסוי כדי ארבע ריכוזים שונים בתא אחד. בתחילה תוכנן באמצעות CFD ואנליזה נומרית, המערכת המוצעת ואז מושווה מחקר ניסויי באמצעות ננו חלקיקים נתרן כלוריד כדי לאמת את אחידות ואת זיהום צולב. התוצאות המובאות כאן מציינים כי הציג את האף בלבד תא החושפים לבעלי חיים ריכוזים שונים ארבע יכול לשמש חשיפה חיה הלימודים האקדמית בקנה מידה קטן ומתקני מחקר. אנליזה נומרית שוכן כדלקמן, באותו אופן שבו הגדרת הניסוי. חשיפה יחיד-ריכוז, הזרם תרסיס למגדל הפנימי הוא מוגדר 48 L/min, הזרם נדן אל המגדל החיצוני מוגדר 20 L/min. חשיפה multiconcentration, הזרם תרסיס למגדל הפנימי קלט הוא 11 L/min עבור כל שלב. הלחץ דיפרנציאלית עודפים שומר ב-100 הרשות לשמור על חלקה פליטה זרימה ולמנוע דליפה. מניחים בעלי חיים סגורים, ריק.
Protocol
Representative Results
Discussion
בדיקות רעילות אינהלציה היא השיטה הטובה ביותר להערכת aerosolized חומרים (חלקיקים וסיבים), אדים וגזים בשאיפה של מערכת הנשימה האנושית14,15. קיימות שתי שיטות חשיפה אינהלציה: לכל הגוף ואת האף בלבד. עם זאת, מערכת האף בלבד מזעור חשיפה על ידי בקווים noninhalation, העור, העיניים, ומ…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
מחקר זה נתמך על ידי התעשייה טכנולוגיה חדשנות התוכנית (10052901), פיתוח רעילות שאיפה nanomaterial שימושיים מאוד בדיקות מערכת המסחר, דרך קוריאה הערכה תעשייתי הטכניון על ידי קוריאני משרד המסחר, התעשייה & אנרגיה.
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 |
References
- Phalen, R. F., Phalen, R. F. Methods in Inhalation Toxicology. Inhalation Exposure Methods. , 69-84 (1997).
- Moss, O. R., James, R. A., Asgharian, B. Influence of exhaled air on inhalation exposure delivered through a directed-flow nose-only exposure system. Inhalation Toxicology. 18, 45-51 (2006).
- White, F. M. . Fluid Mechanics. , (2004).
- OECD TG 403. . OECD guideline of the testing of chemicals 403: Acute inhalation toxicity testing. , (2009).
- OECD TG 436. . OECD guideline of the testing of chemicals 436: Acute inhalation toxicity – Acute Toxic Class Method. , (2009).
- OECD GD 39. . Series on testing and assessment Number 39: Guidance document on acute Inhalation toxicity testing. , (2009).
- OECD TG 412. . OECD guideline of the testing of chemicals 412: Subacute inhalation toxicity testing. , (2018).
- OECD TG 413. . OECD guideline of the testing of chemicals 413: Subchronic inhalation toxicity testing. , (2018).
- Cannon, W. C., Blanton, E. F., McDonald, K. E. The flow-past chamber: an improved nose-only exposure system for rodents. American Industrial Hygiene Association Journal. 44, 923-928 (1983).
- Oldham, M. J., Phalen, R. F., Robinson, R. J., Kleinman, M. T. Performance of a portable whole-body mouse exposure system. Inhalation Toxicology. 16, 657-662 (2004).
- Oldham, M. J., Phalen, R. F., Budiman, T. Comparison of Predicted and Experimentally Measured Aerosol Deposition Efficiency in BALB/C Mice in a New Nose-Only Exposure System. Aerosol Science and Technology. 43, 970-997 (2009).
- Tuttle, R. S., Sosna, W. A., Daniels, D. E., Hamilton, S. B., Lednicky, J. A. Design, assembly, and validation of a nose-only inhalation exposure system for studies of aerosolized viable influenza H5N1virus in ferrets. Virology Journal. 7, 135 (2010).
- Jeon, K., Yu, I. J., Ahn, K. Evaluation of newly developed nose-only inhalation exposure chamber for nanoparticles. Inhalation Toxicology. 24 (9), 550-556 (2012).
- Ji, J. H., et al. Twenty-Eight-Day Inhalation Toxicity Study of Silver Nanoparticles in Sprague-Dawley Rats. Inhalation Toxicology. 19, 857-871 (2007).
- Ostraat, M. L., Swain, K. A., Krajewski, J. J. SiO2 Aerosol Nanoparticle Reactor for Occupational Health and Safety Studies. Journal of Occupational and Environmental Hygiene. 5, 390-398 (2008).
- Pauluhn, J., Thiel, A. A simple approach to validation of directed-flow nose-only inhalation chambers. Journal of Applied Toxicology. 27, 160-167 (2007).
