Desarrollo de una cámara de prueba de toxicidad de inhalación sólo nariz que proporciona cuatro concentraciones de la exposición de partículas de tamaño nanométrico

Ensayos de toxicidad de inhalación son el método más fiable para evaluar los riesgos de agentes químicos, partículas, fibras y nanomateriales^1,2,3. Así, más agencias reguladoras requieren la presentación de la toxicidad de inhalación de ensayo los datos cuando la exposición a productos químicos, partículas, fibras y nanomateriales es a través de la inhalación de^{4,5,6,7 ,8}. Actualmente, existen dos tipos de sistemas de inhalación Toxicidad: sistemas de exposición de cuerpo entero y sólo por la nariz. Un sistema de prueba toxicidad de inhalación estándar, cuerpo entero o sólo de nariz, requiere al menos cuatro cámaras para exponer animales como ratas y ratones a cuatro diferentes concentraciones, a saber, control de aire y concentraciones baja, moderada y alta^{7 , 8}. la organización para la cooperación económica y desarrollo (OCDE) prueba las guías sugieren que la concentración objetivo seleccionado debe permitir la identificación de lo órgano de destino y demostración de una respuesta de concentración clara^{7 ,8}. El nivel de concentración alto debe resultar en un claro nivel de toxicidad pero no causan mortalidad o signos persistentes que podrían conducir a la muerte o evitar una evaluación significativa de los resultados^7,8. La concentración máxima de nivel o de alta alcanzable de los aerosoles puede llegar cumpliendo con el estándar de distribución de tamaño de partícula. Los niveles de concentración moderada deben ser espaciados para producir una gradación de efectos tóxicos entre eso de las^7,bajas y altas concentraciones del⁸. El nivel de concentración baja, que preferiblemente sea un NOAEC (concentración sin efecto adverso observado), debe producir poco o ningún signo de toxicidad^7,8. La cámara de cuerpo entero expone animales en estado libre en jaulas por cable, mientras que la cámara sólo nariz expone un animal en una condición contenida en el tubo cerrado. El sistema de seguridad previene la pérdida de aerosol por fugas alrededor del animal. Debido al alto volumen de la cámara de todo el cuerpo, requiere una gran cantidad de artículos de prueba expuestos a animales de experimentación, mientras que el alojamiento del tubo en el sistema de exposición sólo nariz dificulta el movimiento animal y puede causar molestias o asfixia. Sin embargo, regulador inhalación Toxicidad prueba directrices de la OCDE prefieren el uso de la inhalación sólo nariz sistemas^4,5,6,7,8.

Sin embargo, con capacidad para un sistema de cuatro cámaras, cuerpo entero o sólo por la nariz, es caro, consumo de espacio y requiere de un sistema de limpieza y circulación de aire incorporado. Además, un sistema de cuatro cámaras puede requerir también generadores de artículo de prueba independiente para exponer animales a las concentraciones deseadas y un aparato de medida independiente para monitorear las concentraciones de prueba artículo. Por lo tanto, desde ensayos de toxicidad de inhalación estándar implica una inversión importante, un sistema de exposición cuerpo entero o sólo de nariz más conveniente y económico necesita ser desarrollada para su uso en instalaciones de investigación pequeño. Al diseñar una cámara de inhalación, de fluido computacional, modelado de la dinámica (CFD) se utiliza también con frecuencia para lograr partículas, gas o vapor uniformidad^{9,10,11,12,13} . Evaluación por análisis numérico y validación de resultados experimentales ya se ha realizado para la sala de exposición de cuerpo entero para ratones¹⁰. Por ejemplo, la trayectoria de la partícula y el flujo de aire han sido modeladas mediante CFD, y la uniformidad de distribución de partícula ha sido medida en nueve partes de la cámara de cuerpo entero¹⁰. Además, la cámara sólo de nariz ha sido evaluada por análisis numérico por CFD¹³. Después de eso, evaluación para la sala de exposición sólo nariz se realizó mediante la comparación de los resultados de análisis numérico con un estudio experimental usando nanopartículas¹³.

Este estudio presenta un sistema de cámaras de inhalación sólo nariz que puede exponer a animales de experimentación a cuatro diferentes concentraciones en una sola cámara. El sistema propuesto inicialmente diseñado usando CFD y análisis numérico, se compara con un estudio experimental usando partículas de cloruro de sodio a nanoescala para validar la uniformidad y la contaminación cruzada. Los resultados presentados aquí indican que la cámara sólo nariz presentada que puede exponer a animales a cuatro diferentes concentraciones se puede utilizar para los estudios de exposición de animales en pequeña escala académica y centros de investigación. El análisis numérico se establece como sigue, en la misma forma que la configuración del experimento. Exposición a concentración simple, el flujo de aerosol a la torre interior está situado a 48 L/min y el flujo de envoltura hacia la torre exterior se establece en 20 L/min. Exposición a multiconcentration, el flujo de aerosol a la torre interior de entrada es 11 L/min para cada etapa. La presión diferencial de salida se mantiene a -100 Pa mantener un suave flujo de escape y evitar fugas. Asumen los titulares de animales están cerrados y vacían.