Liste des accusés de réception et les sources de financement. NIH-ES015022 et ES018274 (TRN) Accord de coopération NSF-1003907 (VCM)

Les modalités de fonctionnement du corps entier nanoparticules exposition par inhalation étape-par-étape sont décrits comme suit. Note: 1) les étapes 1 et 3 doivent être effectuées dans une hotte, 2) les opérateurs doivent porter un équipement de protection individuelle approprié (masques, lunettes et gants de caoutchouc). 1. Conditionné nanoparticules de TiO 2 poudres sèches <ol><li> Placez nano-TiO2 poudres dans un récipient opaque. </li><li> Laissez le couvercle du récipient ouvert. </li><li> Placer le récipient dans un dessiccateur sec pendant au moins 24 heures pour le conditionnement. </li></ol> 2. Échauffement acquisition de données et système de contrôle, SMPS et ELPI et tous les transducteurs <ol><li> Allumez le contrôle de l&#39;air et le système d&#39;acquisition de données et de commutateurs de puissance pour alimentations à découpage de surveillance des aérosols (TSI Inc., Shoreview, MN) et ELPI (Dekati, Tampere, Finlande), et réchauffer les systèmes en place pendant au moins 1 heure. </li><li> Tournez sur la puissancecommutateurs dans tous les transducteurs pour les réchauffer pendant au moins 1 heure. </li></ol> 3. Chargement nanoparticules de TiO 2 poudres sèches dans des générateurs d&#39;aérosols <ol><li> Ouvrir les bouchons cylindriques sur les générateurs d&#39;aérosols, et de remplacer les filtres dans les générateurs d&#39;aérosols. Note: Un générateur d&#39;aérosol est un cylindre. Le nombre de générateurs d&#39;aérosols à utiliser dépend de la concentration en masse désirée de particules dans la chambre d&#39;exposition. </li><li> Peser ~ 4 g nano-TiO2 poudres et les charger dans chaque cylindre. </li><li> Remettez les bouchons cylindriques. </li><li> Toutes les zones suspectes de contamination TiO 2 doit être humide anéantis. </li></ol> 4. Connexion générateurs d&#39;aérosols pour inhalation chambre d&#39;exposition <ol><li> Connectez toutes les sorties des générateurs d&#39;aérosols via un collecteur à un séparateur à cyclone qui est à l&#39;entrée de la chambre de l&#39;exposition par inhalation (TSE Systems GmbH, Bad Homburg, Allemagne). </li><li> Relier les tubes à air compriméles dispersants Venturi dans les générateurs d&#39;aérosols. </li></ol> 5. Connexion surveillance de l&#39;air et des entrées d&#39;échantillonnage d&#39;aérosols à la Chambre de l&#39;exposition par inhalation <ol><li> Connectez température et d&#39;humidité relative (HR), la pression, O 2 et CO 2 capteurs fournis par TSE Systems pour tester les ports de surveillance de l&#39;atmosphère sur la chambre de l&#39;exposition par inhalation. </li><li> Connectez l&#39;entrée d&#39;un appareil de dilution aérosol à l&#39;un des ports d&#39;échantillonnage des aérosols sur l&#39;enceinte d&#39;exposition par inhalation, puis connectez sa sortie à l&#39;entrée de l&#39;ELPI. </li><li> SMPS connecter à l&#39;un des ports de prélèvement d&#39;aérosol sur la chambre d&#39;inhalation. </li><li> Connexion d&#39;entrée d&#39;un analyseur de concentration de particules (TSE Systems) à l&#39;un des ports de prélèvement d&#39;aérosol sur la chambre d&#39;exposition. </li><li> Peser filtre à membrane PTFE (P / N 66149, Pall Corporation, Ann Arbor, Michigan) et charger le filtre dans un porte-filtre en acier inoxydable (produits In-Tox, Moriarty Nm). </li><li> Connectez l&#39;entrée dele support de filtre en acier inoxydable avec un pré-filtre pesé à l&#39;un des ports de prélèvement d&#39;aérosol sur la chambre d&#39;inhalation, et connecter sa sortie à une pompe d&#39;échantillonnage. </li></ol> 6. Activer les systèmes d&#39;acquisition de données <ol><li> Activer ELPI logiciel d&#39;acquisition de données, ELPIVI, vérifiez les paramètres de configuration, et tourner sur la pompe de rinçage pour ~ 5 min, puis à zéro la ELPI. Concentration pré-exposition enregistrement. </li><li> Activation du logiciel d&#39;acquisition de données SMPS. Concentration pré-exposition enregistrement. </li><li> Activer logiciel, DACO (TSE Systems), pour surveiller et contrôler le débit de l&#39;air, de la température et de la pression de la chambre d&#39;humidité relative, la température et d&#39;humidité relative, d&#39;O 2 et de CO 2. </li></ol> 7. Chargement animaux d&#39;expérimentation dans la chambre de l&#39;exposition par inhalation <ol><li> Peser les animaux de laboratoire. </li><li> Marquez les animaux de laboratoire et des cages de sorte que les animaux peuvent être remis dans les mêmes cages après l&#39;exposition si needed. </li><li> Ouvrez la porte de la chambre de l&#39;exposition par inhalation, et charger les animaux de laboratoire dans les cages câblés. </li><li> L&#39;eau peut être prévue pour les animaux. </li><li> Fermez et verrouillez la porte de la chambre de l&#39;exposition par inhalation. </li><li> Foire observer les animaux à travers les fenêtres d&#39;observation de la chambre d&#39;exposition aux signes de détresse. Les animaux doivent être assouplies et de se comporter normalement. Arrêter l&#39;exposition si rapide / respiration laborieuse, apparence anormale, des anomalies posturales ou l&#39;immobilité sont respectées. Retirer les animaux, les retourner dans leur cage d&#39;origine, contactez vétérinaire traitant et / ou initier Institutional Animal Care appropriées et utiliser les procédures du Comité. </li></ol> Remarque: Les opérateurs doivent porter un équipement de protection individuelle lors de l&#39;exécution des mesures 8.7, 8.8 et 8.17. 8. L&#39;exposition de petits animaux à aérosols de nanoparticules <ol><li> Mettre la pompe à vide d&#39;échappement de la chambre d&#39;inhalation. </li><li>Exécuter le logiciel d&#39;acquisition de données, DACO, à: a) fournir de l&#39;air sec filtré à la chambre d&#39;exposition, b) contrôler la pression dans la chambre d&#39;exposition, et c) recueillir les données de l&#39;environnement d&#39;exposition, tels que pression, température, humidité relative, O 2 et de CO 2. </li><li> Établir une pression légèrement négative (point de consigne = -0.2 mbar) dans la pression de la chambre. </li><li> Allumez les générateurs d&#39;aérosols. </li><li> Exécuter ELPI et le logiciel d&#39;acquisition de données SMPS pour surveiller en continu la taille des particules et la concentration en masse par rapport à la chambre d&#39;inhalation. </li><li> Lorsque la concentration d&#39;aérosol est stable, c&#39;est à dire le profil de concentration sur ELPI moniteur atteint plateau (normalement: cela prend 20 min après les générateurs d&#39;aérosols sont en service), mis en place le temps d&#39;échantillonnage (par exemple, 1 heure) et tourner sur l&#39;échantillonnage des aérosols pompe pour recueillir un échantillon représentatif des nanoparticules avec des filtres. </li><li> Une fois la période d&#39;échantillonnage est atteinte, retirer les filtres et rebranchez le SAmpling ports avec des bouchons en caoutchouc pour empêcher le matériel de test de s&#39;échapper de la chambre d&#39;exposition. </li><li> Peser les filtres, et de calculer la concentration massique moyenne dans la chambre d&#39;exposition tel que décrit ci-dessus. </li><li> Si la concentration moyenne est hors de la concentration ciblée, ajuster manuellement le flux d&#39;air dans les générateurs pour assurer la concentration cible est atteinte. </li><li> Calculer le dépôt de particules dans les poumons des animaux que D = C x V m XTX F r, où D = Dose, C = concentration de la masse moyenne d&#39;un matériau d&#39;essai, Vm = volume minute, t = durée de l&#39;exposition, et F r = fraction du matériau qui est déposé ou absorbé. </li><li> Remplacez les filtres dans les supports de filtre avec des filtres propres, pré-pondérés et répétez les étapes 8.6 et 8.8. </li><li> Sur la base de la concentration de la masse réelle dans la chambre d&#39;exposition et de dépôt de particules ciblée dans les poumons des animaux, estimer le restant exptemps de Osure que, t restent = (D ciblée-D) / (C x V m x F r), où t restent = rester durée de l&#39;exposition, D ciblée = dose ciblée, C = concentration moyenne en masse de matériau d&#39;essai, V m = Volume minute, F r = fraction du matériau qui est déposé ou absorbé. </li><li> Eteignez le générateur d&#39;aérosol lorsque t restent est atteint. </li><li> Avant d&#39;enlever les animaux à partir de la chambre d&#39;exposition, rincer la chambre d&#39;exposition à l&#39;inhalation de l&#39;air filtré jusqu&#39;à ce que la concentration en particules est indiqué sur l&#39;écran est proche de la concentration de particules de pré-exposition dans la chambre. </li><li> Eteignez la pompe à vide d&#39;échappement de la chambre. </li><li> Arrêtez le logiciel d&#39;acquisition de données, Daco. </li><li> Après l&#39;exposition, observer les animaux pour vérifier la respiration normale et le comportement, et le document qu&#39;aucune autre étude complications exist. Si un écoulement nasal, une détresse respiratoire ou d&#39;autres complications de protection des animaux sont observés, contactez vétérinaire traitant et / ou initier Institutional Animal Care appropriées et utiliser les procédures du Comité. </li><li> Arrêtez ELPI et logiciel d&#39;acquisition de données SMPS. </li></ol> 9. Création de rapport d&#39;essai 9.1 Conditions d&#39;essai comprennent <ol><li> Description du système de génération d&#39;aérosols et de ses paramètres de fonctionnement utilisé dans ce test. </li><li> Description de l&#39;appareil d&#39;exposition, y compris conception, type, dimensions et ses paramètres de fonctionnement utilisés au cours de l&#39;exposition. </li><li> Equipement pour mesurer la température, l&#39;humidité, la taille des particules, et la concentration réelle. </li><li> Le traitement de l&#39;air d&#39;échappement et le mode de logement des animaux dans la chambre d&#39;essai quand il est utilisé. </li></ol> 9.2 Données de l&#39;atmosphère de l&#39;exposition comprennent <ol><li> Les débits d&#39;air à travers le dispositif d&#39;inhalation. </li><li> Température et humidité del&#39;air. </li><li> Réelles concentration dans la zone d&#39;échantillonnage d&#39;aérosol, qui est à proximité des cages d&#39;animaux (analytique ou gravimétrique). </li><li> distribution de taille des particules, et calculée compte diamètre aérodynamique médian et écart type géométrique. </li><li> Expliquer pourquoi la concentration de chambre désiré et / ou la taille des particules n&#39;a pas pu être atteint (le cas échéant), et les efforts entrepris pour se conformer à ces aspects des lignes directrices. </li></ol> 9.3 Autres <ol><li> Pression légèrement négative dans la pièce facilité d&#39;inhalation contenant doit être maintenue pour éviter le matériel de test de s&#39;échapper laboratoire de l&#39;exposition par inhalation. </li><li> Nettoyer la chambre de l&#39;exposition quotidienne à éliminer les influences des déchets d&#39;origine animale. </li><li> ELPI, SMPS et d&#39;autres instruments doivent être nettoyées et calibrées sur la base des manuels de l&#39;utilisateur. </li></ol>

<ol>
	<li>Bide, R. W., Armour, S. J., Yee, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Allometric+respiration/body+mass+data+for+animals+to+be+used+for+estimates+of+inhalation+toxicity+to+young+adult+humans.">Allometric respiration/body mass data for animals to be used for estimates of inhalation toxicity to young adult humans.</a> J. Appl. Toxicol. 20 (4), 273-290 (2000).</li><li>Guyton, A. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Analysis+of+respiratory+patterns+in+laboratory+animals.">Analysis of respiratory patterns in laboratory animals.</a> Am. J. Physiol. 150, 70-77 (1947).</li><li>Knuckles, T. L., Yi, J., Frazer, D. G., Leonard, H. D., Chen, B. T., Castranova, V., Nurkiewicz, T. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Nanoparticle+inhalation+alters+systemic+arteriolar+vasoreactivity+through+sympathetic+and+cyclooxygenase-mediated+pathways.">Nanoparticle inhalation alters systemic arteriolar vasoreactivity through sympathetic and cyclooxygenase-mediated pathways.</a> Nanotoxicology. , 1-12 (2011).</li><li>Pauluhn, J., Mohr, U. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Repeated+4-week+inhalation+exposure+of+rats:+effect+of+low-,+intermediate,+and+high-humidity+chamber+atmosphere.">Repeated 4-week inhalation exposure of rats: effect of low-, intermediate, and high-humidity chamber atmosphere.</a> Exp. Toxic Pathol. , 178-187 (1999).</li><li>Schmoll, L. H., Elzey, S., Grassian, V. H., O'Shaughnessy, P. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Nanoparticle+aerosol+generation+methods+from+bulk+powders+for+inhalation+exposure+studies.">Nanoparticle aerosol generation methods from bulk powders for inhalation exposure studies.</a> Nanotoxicology. 3, 265-275 (2009).</li><li>To, D., Yin, X., Sundaresan, S., Dave, R. N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Deagglomeration+of+nano-particle+aggregates+via+rapid+expansion+of+high+pressure+suspensions.">Deagglomeration of nano-particle aggregates via rapid expansion of high pressure suspensions.</a> AIChE J. 55 (11), 2756-3032 (2009).</li><li>U.S. Environmental Protection Agency (US EPA). <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Health+effects+test+guidelines:+OPPTS.,+870.1300.+Acute+inhalation+toxicity.">Health effects test guidelines: OPPTS., 870.1300. Acute inhalation toxicity.</a> EPA. , 712-C-98-193 (1998).</li><li>Wong, B. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Automated+feedback+control+of+an+inhalation+exposure+system+with+discrete+sampling+intervals:+testing,+performance,+and+modeling.">Automated feedback control of an inhalation exposure system with discrete sampling intervals: testing, performance, and modeling.</a> Inhal. Toxicol. 15, 729-743 (2003).</li><li>Wong, B. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Inhalation+Exposure+Systems:+Design,+Methods+and+Operation.">Inhalation Exposure Systems: Design, Methods and Operation.</a> Toxicologic Pathology. 35, 3-14 (2007).</li><li>Yi, J., Nurkiewicz, T. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Nanoparticle+Aerosol+Generator.">Nanoparticle Aerosol Generator.</a> US patent. , (2011).</li></ol>

Les résultats et conclusions de ce rapport sont celles des auteurs et ne représentent pas nécessairement les vues de l&#39;Institut national pour la sécurité et la santé au travail. La mention de tous les noms de produits ou de sociétés n&#39;implique pas une approbation par le NIOSH, et n&#39;implique pas que des produits de remplacement ne sont pas disponibles, ou ne peut pas être remplacé après une évaluation appropriée.

Nous avons rassemblé et décrit ici dans un système d&#39;exposition du corps entier nanoparticules aérosol inhalation. La fonctionnalité du système a été validé avec des techniques de caractérisation des aérosols nanoparticules state-of-the-art. Avec un système de génération d&#39;aérosol de nanoparticules selon l&#39;invention, ce système d&#39;exposition par inhalation peut fournir une atmosphère d&#39;essai bien caractérisé, contrôlée et uniforme de nanoparticules d&#39;aérosol avec une tempéra...

<table border="1">
		<tbody>
		 <tr>
			<td>Name of Reagent/Material</td>
			<td>Company</td>
			<td>Catalog Number</td>
			<td>Comments</td>
		 </tr>
		 <tr>
			<td>Inhalation exposure system</td>
			<td>TSE Systems GmbH, Bad Homburg, Germany</td>
			<td></td>
			<td></td>
		 </tr>
		 <tr>
			<td>Air monitoring system</td>
			<td>TSE Systems GmbH, Bad Homburg, Germany</td>
			<td></td>
			<td></td>
		 </tr>
		 <tr>
			<td>Titanium dioxide Aeroxide P25</td>
			<td>Evonik, Germany</td>
			<td></td>
			<td></td>
		 </tr>
		 <tr>
			<td>Scanning mobility particle sizer-3936L75</td>
			<td>TSI Inc., Shoreview, MN</td>
			<td></td>
			<td></td>
		 </tr>
		 <tr>
			<td>Electric low pressure impactor, Standard 10 LPM</td>
			<td>Dekati, Tampere, Finland</td>
			<td></td>
			<td></td>
		 </tr>
		 <tr>
			<td>Ultra Micro Balance, XP2U</td>
			<td>METTLER TOLEDO, Switzerland</td>
			<td></td>
			<td></td>
		 </tr>
		 <tr>
			<td>Field Emission Scanning Electron Microscope-S-4800</td>
			<td>Hitachi, Japan</td>
			<td></td>
			<td></td>
		 </tr>
		 <tr>
			<td>Energy dispersive X-ray analysis </td>
			<td>Princeton Gamma-Tech, Rocky Hill, N.J.</td>
			<td></td>
			<td></td>
		 </tr>
		 <tr>
			<td>Nuclepore polycarbonate filters </td>
			<td>Whatman, Clinton, PA</td>
			<td></td>
			<td></td>
		 </tr>
		 <tr>
			<td>PTFE membrane filters </td>
			<td>Pall corporation, Ann Arbor, Michigan </td>
			<td></td>
			<td></td>
		 </tr>
		</tbody>
 </table>

whole-body nanoparticle aerosol inhalation exposures

L&#39;inhalation est la voie d&#39;exposition la plus probable pour les personnes travaillant avec aérosolisable conçu nano-matériaux (ENM). Pour effectuer correctement nanoparticules études de toxicologie d&#39;inhalation, les aérosols dans un boîtier de chambre les animaux de laboratoire doivent avoir: 1) une concentration constante maintenue à un niveau désiré pendant toute la période d&#39;exposition, 2) une composition homogène exempt de contaminants, et 3) une étable distribution granulométrique avec un diamètre moyen géométrique de &lt;200 nm et un écart-type géométrique σ g &lt;2,5 5. La production d&#39;aérosols contenant des nanoparticules est assez difficile parce que les nanoparticules facilement s&#39;agglomérer. Ceci est largement dû à des forces entre les particules très forts et la formation des grandes structures fractales dans des dizaines ou des centaines de microns de diamètre 6, qui sont difficiles à casser. Plusieurs générateurs d&#39;aérosols communs, y compris les nébuliseurs, lits fluidisés, aspirateurs Venturi et l&#39;alimentation de la poussière Wright, nousre testé, mais aucun n&#39;a été en mesure de produire des aérosols de nanoparticules qui satisfont à tous les critères 5. Un système d&#39;exposition par inhalation d&#39;aérosols de nanoparticules corps entier a été fabriqué, validée et utilisée pour nano-TiO2 études de toxicologie de l&#39;inhalation. Les composantes essentielles: 1) roman nano-TiO2 générateur d&#39;aérosol; 2) 0,5 m 3 corps entier chambre de l&#39;exposition par inhalation, et 3) de surveiller et de contrôle. Nano-TiO 2 aérosols produits à partir de vrac sec nano-TiO 2 poudres (diamètre primaire de 21 nm, la densité apparente de 3,8 g / cm 3) ont été remis dans la chambre d&#39;exposition à un débit de 90 LPM (10,8 changements d&#39;air / heure) . la distribution et la masse taille profils de concentration de particules ont été mesurées en continu avec une mobilité numérisation particules (SMPS), et un impacteur basse pression électrique (ELPI). La concentration massique des aérosols (C) a été vérifiée par gravimétrie (mg / m 3). La masse (M) Des particules recueillies a été déterminée comme M = (M-M après pré), où M et M pré poste sont masses du filtre avant et après l&#39;échantillonnage (mg). La concentration de la masse a été calculée comme C = M / (Q * t), où Q est l&#39;échantillonnage de débit (m 3 / min), et t est le temps d&#39;échantillonnage (minute). La pression de la chambre, la température, l&#39;humidité relative (HR), O 2 et concentrations de CO 2 ont été surveillés et contrôlés en permanence. Nano-TiO 2 aérosols collectés sur des filtres Nuclepore ont été analysés avec un microscope électronique à balayage (MEB) et de dispersion des rayons X (EDX) analyse énergétique. En résumé, nous déclarons que les aérosols nano-particules produite et livrée à notre chambre d&#39;exposition ont: 1) la concentration de masse constante; 2) composition homogène exempt de contaminants; 3) les distributions de taille des particules stables avec un aerody décompte médianmique diamètre de 157 nm lors de la génération d&#39;aérosols. Ce système crée fiable et répétée atmosphères d&#39;essais qui simulent, l&#39;exposition aux aérosols de l&#39;ENM environnementales ou domestiques professionnelles.

Une étude d&#39;exposition par inhalation implique généralement maintenir un animal d&#39;expérimentation dans un environnement de test connu et constant tout en exposant l&#39;animal expérimental à une concentration définie d&#39;un matériau de test 8,9. Le système d&#39;exposition par inhalation des nanoparticules corps entier est représenté dans la figure 1. La chambre du corps entier a été opéré sur une base d&#39;écoulement dynamique où il y avait un flux continu de 90 L...

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Whole-Body Nanoparticle Aerosol Inhalation Exposures

Une installation de l&#39;exposition par inhalation d&#39;aérosols de nanoparticules corps entier a été construit pour le dioxyde de titane nanométrique (TiO<sub&gt; 2</sub&gt;) Les études de toxicologie de l&#39;inhalation. Ce système permet de nano-TiO<sub&gt; 2</sub&gt; Atmosphères d&#39;essai d&#39;aérosols qui ont: 1) une concentration stable de masse; 2) une composition homogène exempt de contaminants, et 3) une distribution de taille des particules stables lors de la génération d&#39;aérosols.

Nanoparticules corps entier des expositions par inhalation d&#39;aérosols

Inhalation is the most likely exposure route for individuals working with aerosolizable engineered nano-materials (ENM). To properly perform nanoparticle ...

whole-body-nanoparticle-aerosol-inhalation-exposures

Research

JoVE Journal

Biology

15.7K vues.  West Virginia University. Une installation de l'exposition par inhalation d'aérosols de nanoparticules corps entier a été construit pour le dioxyde de titane nanométrique (TiO 2) Les études de toxicologie de l'inhalation. Ce système permet de nano-TiO 2 Atmosphères d'essai d'aérosols qui ont: 1) une concentration stable de masse; 2) une composition homogène exempt de contaminants, et 3) une distribution de taille des particules stables...

Vidéo: Whole-Body Nanoparticle Aerosol Inhalation Exposures

Measuring Respiratory Function in Mice Using Unrestrained Whole-body Plethysmography

Respiratory dysfunction is one of the leading causes of morbidity and mortality in the world and the rates of mortality continue to rise. Quantitative assessment of lung function in rodent models is an important tool in the development of future therapies. Commonly used techniques for assessing respiratory function including invasive plethysmography and forced oscillation. While these techniques provide valuable information, data collection can be fraught with artefacts and experimental variability due to the need for anesthesia and/or invasive instrumentation of the animal. In contrast, unrestrained whole-body plethysmography (UWBP) offers a precise, non-invasive, quantitative way by which to analyze respiratory parameters. This technique avoids the use of anesthesia and restraints, which is common to traditional plethysmography techniques. This video will demonstrate the UWBP procedure including the equipment set up, calibration and lung function recording. It will explain how to analyze the collected data, as well as identify experimental outliers and artefacts that results from animal movement. The respiratory parameters obtained using this technique include tidal volume, minute volume, inspiratory duty cycle, inspiratory flow rate and the ratio of inspiration time to expiration time. UWBP does not rely on specialized skills and is inexpensive to perform. A key feature of UWBP, and most appealing to potential users, is the ability to perform repeated measures of lung function on the same animal.

The assessment of respiratory physiology has traditionally relied upon techniques, which require restraint or sedation of the animal. Unrestrained whole-body plethysmography, however, provides precise, non-invasive, quantitative analysis of respiratory physiology in animal models. In addition, the technique allows repeated respiratory assessment of mice allowing for longitudinal studies.

Mesure de la fonction respiratoire chez la souris utilisant effrénée pléthysmographie corps entier

Respiratory dysfunction is one of the leading causes of morbidity and mortality in the world and the rates of mortality continue to rise. Quantitative ...

Recherche

Biologie

Chitosan/Interfering RNA Nanoparticle Mediated Gene Silencing in Disease Vector Mosquito Larvae

Vector mosquitoes inflict more human suffering than any other organism&#8212;and kill more than one million people each year. The mosquito genome projects facilitated research in new facets of mosquito biology, including functional genetic studies in the primary African malaria vector Anopheles gambiae and the dengue and yellow fever vector Aedes aegypti. RNA interference- (RNAi-) mediated gene silencing has been used to target genes of interest in both of these disease vector mosquito species. Here, we describe a procedure for preparation of chitosan/interfering RNA nanoparticles that are combined with food and ingested by larvae. This technically straightforward, high-throughput, and relatively inexpensive methodology, which is compatible with long double stranded RNA (dsRNA) or small interfering RNA (siRNA) molecules, has been used for the successful knockdown of a number of different genes in A. gambiae and A. aegypti larvae. Following larval feedings, knockdown, which is verified through qRT-PCR or in situ hybridization, can persist at least through the late pupal stage. This methodology may be applicable to a wide variety of mosquito and other insect species, including agricultural pests, as well as other non-model organisms. In addition to its utility in the research laboratory, in the future, chitosan, an inexpensive, non-toxic and biodegradable polymer, could potentially be utilized in the field.

Here we describe a procedure for inhibiting gene function in disease vector mosquitoes through the use of chitosan/interfering RNA nanoparticles that are ingested by larvae.

Chitosane / ARN interférant nanoparticules Mediated Gene Silencing dans la maladie vectorielle larves de moustiques

Vector mosquitoes inflict more human suffering than any other organism&#8212;and kill more than one million people each year. The mosquito genome projects ...

A Method for Selecting Structure-switching Aptamers Applied to a Colorimetric Gold Nanoparticle Assay

Small molecules provide rich targets for biosensing applications due to their physiological implications as biomarkers of various aspects of human health and performance. Nucleic acid aptamers have been increasingly applied as recognition elements on biosensor platforms, but selecting aptamers toward small molecule targets requires special design considerations. This work describes modification and critical steps of a method designed to select structure-switching aptamers to small molecule targets. Binding sequences from a DNA library hybridized to complementary DNA capture probes on magnetic beads are separated from nonbinders via a target-induced change in conformation. This method is advantageous because sequences binding the support matrix (beads) will not be further amplified, and it does not require immobilization of the target molecule. However, the melting temperature of the capture probe and library is kept at or slightly above RT, such that sequences that dehybridize based on thermodynamics will also be present in the supernatant solution. This effectively limits the partitioning efficiency (ability to separate target binding sequences from nonbinders), and therefore many selection rounds will be required to remove background sequences. The reported method differs from previous structure-switching aptamer selections due to implementation of negative selection steps, simplified enrichment monitoring, and extension of the length of the capture probe following selection enrichment to provide enhanced stringency. The selected structure-switching aptamers are advantageous in a gold nanoparticle assay platform that reports the presence of a target molecule by the conformational change of the aptamer. The gold nanoparticle assay was applied because it provides a simple, rapid colorimetric readout that is beneficial in a clinical or deployed environment. Design and optimization considerations are presented for the assay as proof-of-principle work in buffer to provide a foundation for further extension of the work toward small molecule biosensing in physiological fluids.

A protocol is provided to select structure-switching aptamers for small molecule targets based on a tunable stringency magnetic bead selection method. Aptamers selected with structure-switching properties are beneficial for assays that require a conformational change to signal the presence of a target, such as the described gold nanoparticle assay.

Une méthode de sélection aptamères Structure commutation Appliqué à un colorimétrique Or nanoparticules Assay

Small molecules provide rich targets for biosensing applications due to their physiological implications as biomarkers of various aspects of human health ...

Design and Development of Aptamer&#8211;Gold Nanoparticle Based Colorimetric Assays for In-the-field Applications

The design and development of an aptamer&#8211;gold nanoparticle (AuNP) colorimetric assay for the detection of small molecules for in-the-field applications was examined. Target selective AuNP based color assays have been developed in controlled proof-of-concept laboratory settings. However, these schemes have not been exerted to a point of failure to determine their practical use beyond laboratory settings. This work describes a generic approach to design, develop, and troubleshoot an aptamer-AuNP colorimetric assay for small molecule analytes and using the assay for in-the-field settings. The assay is advantageous because adsorbed aptamers passivate the nanoparticle surfaces and provide a means to reduce and eliminate false positive responses to non-target analytes. Transitioning this system to practical uses required defining not only the shelf-life of the aptamer-AuNP assay, but establishing methods and procedures for extending the long-term storage capabilities. Also, one of the recognized concerns with colorimetric readout is the burden placed on analysts to accurately identify often subtle changes in color. To lessen the responsibility on analysts in the field, a color analysis protocol was designed to perform the color identification duties without the need for performing this task on laboratory grade equipment. The method for creating and testing the data analysis protocol is described. However to understand and influence the design of adsorbed aptamer assays, the interactions associated with the aptamer, target, and AuNPs require further study. The knowledge gained could lead to tailoring aptamers for improved functionality.

The design and development of an aptamer&#8211;gold nanoparticle colorimetric assay for the detection of small molecules for in-the-field applications was examined. Additionally, a smart-device colorimetric application (app) was validated and long-term storage of the assay was established for use in the field.

Conception et développement d&#39;aptamères-or à base de nanoparticules colorimétriques Assays pour In-the-champ Applications

The design and development of an aptamer&#8211;gold nanoparticle (AuNP) colorimetric assay for the detection of small molecules for in-the-field ...

An Air-liquid Interface Bronchial Epithelial Model for Realistic, Repeated Inhalation Exposure to Airborne Particles for Toxicity Testing

For toxicity testing of airborne particles, air-liquid interface (ALI) exposure systems have been developed for in vitro tests in order to mimic realistic exposure conditions. This puts specific demands on the cell culture models. Many cell types are negatively affected by exposure to air (e.g., drying out) and only remain viable for a few days. This limits the exposure conditions that can be used in these models: usually relatively high concentrations are applied as a cloud (i.e., droplets containing particles, which settle down rapidly) within a short period of time. Such experimental conditions do not reflect realistic long-term exposure to low concentrations of particles. To overcome these limitations the use of a human bronchial epithelial cell line, Calu-3 was investigated. These cells can be cultured at ALI conditions for several weeks while retaining a healthy morphology and a stable monolayer with tight junctions. In addition, this bronchial model is suitable for testing the effects of repeated exposures to low, realistic concentrations of airborne particles using an ALI exposure system. This system uses a continuous airflow in contrast to other ALI exposure systems that use a single nebulization producing a cloud. Therefore, the continuous flow system is suitable for repeated and prolonged exposure to airborne particles while continuously monitoring the particle characteristics, exposure concentration, and delivered dose. Taken together, this bronchial model, in combination with the continuous flow exposure system, is able to mimic realistic, repeated inhalation exposure conditions that can be used for toxicity testing.

Described is the cell culture and exposure method of an in vitro bronchial model for realistic, repeated inhalation exposure to particles for toxicity testing.

Un modèle épithélial bronchique d’interface air-liquide pour l’exposition réaliste et répétée par inhalation aux particules aéroportées pour l’essai de toxicité

For toxicity testing of airborne particles, air-liquid interface (ALI) exposure systems have been developed for in vitro tests in order to mimic realistic ...

Dosimetry for Cell Irradiation using Orthovoltage (40-300 kV) X-Ray Facilities

The importance of dosimetry protocols and standards for radiobiological studies is self-evident. Several protocols have been proposed for dose determination using low energy X-ray facilities, but depending on the irradiation configurations, samples, materials or beam quality, it is sometimes difficult to know which protocol is the most appropriate to employ. We, therefore, propose a dosimetry protocol for cell irradiations using low energy X-ray facility. The aim of this method is to perform the dose estimation at the level of the cell monolayer to make it as close as possible to real cell irradiation conditions. The different steps of the protocol are as follows: determination of the irradiation parameters (high voltage, intensity, cell container etc.), determination of the beam quality index (high voltage-half value layer couple), dose rate measurement with ionization chamber calibrated in air kerma conditions, quantification of the attenuation and scattering of the cell culture medium with EBT3 radiochromic films, and determination of the dose rate at the cellular level. This methodology must be performed for each new cell irradiation configuration as the modification of only one parameter can strongly impact the real dose deposition at the level of the cell monolayer, particularly involving low energy X-rays.

Dosimetry for Cell Irradiation using Orthovoltage 40-300 kV X-Ray Facilities

This document describes a new dosimetry protocol for cell irradiations using low energy X-ray equipment. Measurements are performed in conditions simulating real cell irradiation conditions as much as possible.

Dosimétrie pour l’irradiation cellulaire à l’aide d’installations de radiographie Orthovoltage (40-300 kV)

The importance of dosimetry protocols and standards for radiobiological studies is self-evident. Several protocols have been proposed for dose ...

Construction of a Realistic, Whole-Body, Three-Dimensional Equine Skeletal Model using Computed Tomography Data

Therapies based upon whole-body biomechanical assessments are successful for injury prevention and rehabilitation in human athletes. Similar approaches have rarely been used to study equine athletic injury. Degenerative osteoarthritis caused by mechanical stress can originate from chronic postural dysfunction, which, because the primary dysfunction is often distant from the site of tissue injury, is best identified through modeling whole-body biomechanics. To characterize whole-body equine kinematics, a realistic skeletal model of a horse was created from equine computed tomography (CT) data that can be used for functional anatomical and biomechanical modeling. Equine CT data were reconstructed into individual three-dimensional (3D) data sets (i.e., bones) using 3D visualization software and assembled into a complete 3D skeletal model. The model was then rigged and animated using 3D animation and modeling software. The resulting 3D skeletal model can be used to characterize equine postures associated with degenerative tissue changes as well as to identify postures that reduce mechanical stress at the sites of tissue injury. In addition, when animated into 4D, the model can be used to demonstrate unhealthy and healthy skeletal movements and can be used to develop preventative and rehabilitative individualized therapies for horses with degenerative lamenesses. Although the model will soon be available for download, it is currently in a format that requires access to the 3D animation and modeling software, which has quite a learning curve for new users. This protocol will guide users in (1) developing such a model for any organism of interest and (2) using this specific equine model for their own research questions.

The purpose of this protocol is to describe the method of creation of a realistic, whole-body, skeletal model of a horse that can be used for functional anatomical and biomechanical modeling to characterize whole-body mechanics.

Construction d’un modèle squelettique équin réaliste, en trois dimensions, à l’aide de données de tomodensitométrie

Therapies based upon whole-body biomechanical assessments are successful for injury prevention and rehabilitation in human athletes. Similar approaches ...

Nanoparticle Tracking Analysis for the Quantification and Size Determination of Extracellular Vesicles

The physiological and pathophysiological roles of extracellular vesicles (EVs) have become increasingly recognized, making the EV field a quickly evolving area of research. There are many different methods for EV isolation, each with distinct advantages and disadvantages that affect the downstream yield and purity of EVs. Thus, characterizing the EV prep isolated from a given source by a chosen method is important for interpretation of downstream results and comparison of results across laboratories. Various methods exist for determining the size and quantity of EVs, which can be altered by disease states or in response to external conditions. Nanoparticle tracking analysis (NTA) is one of the prominent technologies used for high-throughput analysis of individual EVs. Here, we present a detailed protocol for quantification and size determination of EVs isolated from mouse perigonadal adipose tissue and human plasma using a breakthrough technology for NTA representing major advances in the field. The results demonstrate that this method can deliver reproducible and valid total particle concentration and size distribution data for EVs isolated from different sources using different methods, as confirmed by transmission electron microscopy. The adaptation of this instrument for NTA will address the need for standardization in NTA methods to increase rigor and reproducibility in EV research.

We demonstrate how to use a novel nanoparticle tracking analysis instrument to estimate the size distribution and total particle concentration of extracellular vesicles isolated from mouse perigonadal adipose tissue and human plasma.

Analyse de suivi des nanoparticules pour la quantification et la détermination de la taille des vésicules extracellulaires

The physiological and pathophysiological roles of extracellular vesicles (EVs) have become increasingly recognized, making the EV field a quickly evolving ...

Efficacité antimicrobienne des tissus enduits de nano-herbes

An Antimicrobial Fabric Using Nano-Herbal Encapsulation of Essential Oils

Lab coats are widely used in biohazard laboratories and healthcare facilities as protective garments to prevent direct exposure to pathogens, spills, and burns. These cotton-based protective coats provide ideal conditions for microbial growth and attachment sites due to their porous nature, moisture-holding capacity, and retention of warmth from the user&#39;s body. Several studies have demonstrated the survival of pathogenic bacteria on hospital garments and lab coats, acting as vectors of microbial transmission.
A common approach to fix these problems is the application of antimicrobial agents in textile finishing, but concerns have been raised due to the toxicity and environmental effects of many synthetic chemicals. The ongoing pandemic has also opened a window for the investigation of effective antimicrobials and eco-friendly and toxic-free formulations. This study uses two natural bioactive compounds, carvacrol and thymol, encapsulated in chitosan nanoparticles, which guarantee effective protection against four human pathogens with up to a 4-log reduction (99.99%). These pathogens are frequently detected in lab coats used in biohazard laboratories.
The treated fabrics also resisted up to 10 wash cycles with 90% microbial reduction, which is sufficient for the intended use. We made modifications to the existing standard fabric tests to better represent the typical scenarios of lab coat usage. These refinements allow for a more accurate evaluation of the effectiveness of antimicrobial lab coats and for the simulation of the fate of any accidental microbial spills that must be neutralized within a short time. Further studies are recommended to investigate the accumulation of pathogens over time on antimicrobial lab coats compared to regular protective coats.

Pleins feux sur l’auteur : Un tissu antimicrobien utilisant l’encapsulation d’huiles essentielles à base de nanoplantes  

Antimicrobial lab coats prevent the cross-contamination of pathogen accumulation and accidental bio-spills. Here, we describe the protocol for developing a skin-friendly antimicrobial fabric using nano-herbal encapsulation and modified standard tests to precisely evaluate the efficacy and suitability for typical usage of the lab coat.

Un tissu antimicrobien utilisant l’encapsulation nano-végétale d’huiles essentielles

Lab coats are widely used in biohazard laboratories and healthcare facilities as protective garments to prevent direct exposure to pathogens, spills, and ...