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In questo articolo

  • Riepilogo
  • Abstract
  • Introduzione
  • Protocollo
  • Risultati
  • Discussione
  • Divulgazioni
  • Riconoscimenti
  • Materiali
  • Riferimenti
  • Ristampe e Autorizzazioni

Riepilogo

Descriviamo in dettaglio le procedure coerenti e di alta qualità utilizzate durante i processi di campionamento dell'aria e biologici nei siti di campo indiani durante un ampio studio controllato randomizzato. Le conoscenze raccolte dalla supervisione delle applicazioni di tecnologie innovative, adattate per la valutazione dell'esposizione nelle regioni rurali, consentono migliori pratiche di raccolta dei dati sul campo con risultati più affidabili.

Abstract

Qui, presentiamo una rappresentazione visiva delle procedure standard per raccogliere dati a livello di popolazione sulle esposizioni personali all'inquinamento atmosferico domestico (HAP) da due diversi siti di studio in un ambiente limitato di risorse del Tamil Nadu, in India. Il particolato PM 2,5 (particelle più piccole di2,5 micron di diametro aerodinamico), il monossido di carbonio (CO) e il carbonio nero (BC) sono stati misurati in madri incinte (M), altre donne adulte (OAW) e bambini (C) in vari momenti per un periodo di 4 anni. Inoltre, sono stati effettuati il monitoraggio dell'utilizzo delle stufe (SUM) con termometri di registrazione dei dati e misurazioni ambientali dell'inquinamento atmosferico. Inoltre, è stata dimostrata con successo la fattibilità della raccolta di campioni biologici (macchie di urina e sangue secco [DBS]) dai partecipanti allo studio nei siti sul campo. Sulla base dei risultati di questo e di studi precedenti, i metodi utilizzati qui hanno migliorato la qualità dei dati ed evitato problemi con l'inquinamento atmosferico domestico e la raccolta di campioni biologici in situazioni con risorse limitate. Le procedure stabilite possono essere un prezioso strumento educativo e risorsa per i ricercatori che conducono studi simili sull'inquinamento atmosferico e sulla salute in India e in altri paesi a basso e medio reddito (LMIC).

Introduzione

A livello globale, l'esposizione all'inquinamento atmosferico domestico (HAP), principalmente dovuto alla cottura a combustibile solido, è una delle principali cause di morbilità e mortalità 1,2,3. La cottura e il riscaldamento con combustibili solidi (biomassa, come legno, letame, residui di colture e carbone) sono diffusi nei paesi a basso e medio reddito (LMIC), ponendo vari problemi sanitari, ambientali ed economici. PM2.5 è un "killer silenzioso", che si verifica sia all'interno che all'esterno 4,5. La qualità dell'aria interna in India è spesso considerevolmente peggiore della qualità dell'aria esterna e ha guadagnato abbastanza attenzione da essere considerata un grave pericolo per la salute ambientale4. La scarsità di dati quantitativi sull'esposizione basati su misurazioni ha ostacolato le valutazioni globali dell'onere della malattia (GBD) connesse con HAP 6,7.

La ricerca attuale spesso ignora che la misurazione delle esposizioni HAP è complicata e varia a seconda di molti fattori, tra cui il tipo di combustibile, il tipo di stufa e un uso misto di molte stufe pulite e sporche, un fenomeno noto come "impilamento della stufa". Altre influenze sull'esposizione includono la quantità di carburante consumato, i livelli di ventilazione della cucina, il tempo trascorso in prossimità del fornello, l'età e il sesso8. Il più ampiamente misurato e probabilmente il miglior indicatore di esposizione all'HAP è il PM2,5; tuttavia, a causa della mancanza di strumentazione economica, facile da usare e affidabile, la misurazione del particolato fine (PM2,5) è stata particolarmente difficile.

Vari studi hanno riportato la misurazione del livello di inquinanti atmosferici singoli o multipli utilizzando metodi diversi 8,9,10,11,12. Negli ultimi anni sono emersi sensori relativamente a basso costo in grado di misurare questi inquinanti in ambienti interni e ambientali. Tuttavia, non tutti questi sensori sono utilizzabili per il lavoro sul campo per vari motivi, tra cui costi di manutenzione, sfide di implementazione, problemi di comparabilità con i metodi di misurazione convenzionali, risorse umane limitate per convalidare questi sensori rispetto ai metodi di riferimento, difficoltà di controlli regolari della qualità dei dati (attraverso il cloud) e strutture di risoluzione dei problemi decentralizzate limitate o assenti. Molti degli studi con questi tipi di misurazioni li hanno utilizzati come proxy per l'esposizione o combinando misurazioni ambientali con la ricostruzione dell'esposizione utilizzando valutazioni dell'attività temporale 8,9,12,13,14.

Il monitoraggio personale, in cui un monitor viene effettuato su o da un individuo attraverso lo spazio e il tempo, può catturare meglio la loro "vera" esposizione totale. Gli studi che misurano l'esposizione personale spesso comunicano solo brevemente i loro protocolli esatti, spesso in materiali supplementari ai manoscritti scientifici 9,12,13,14,15. Sebbene le tecniche descritte in questi studi forniscano un solido senso generale della metodologia di campionamento, vi è spesso un'assenza delle specifiche delle fasi di raccolta dei dati sul campo12,16.

Numerose caratteristiche aggiuntive, oltre alle concentrazioni di inquinanti, possono essere monitorate in queste residenze. Il monitoraggio dell'uso delle stufe, un metodo per valutare il tempo e l'intensità di utilizzo degli elettrodomestici, è una parte importante di molte recenti valutazioni dell'impatto e dell'esposizione16,17,18,19. Molti di questi monitor si concentrano sulla misurazione della temperatura in corrispondenza o vicino al punto di combustione sui fornelli di cottura. Mentre vengono impiegate termocoppie e termistori, mancano protocolli operativi per i monitor, incluso il modo migliore per metterli sui fornelli per catturare la variabilità nei modelli di utilizzo della stufa.

Il biomonitoraggio, allo stesso modo, è uno strumento efficace per valutare le esposizioni ambientali, sebbene diversi fattori influenzino la scelta di una matrice biologica ottimale20. In circostanze ideali, la raccolta del campione deve essere non o minimamente invasiva. I metodi impiegati dovrebbero garantire facilità di manipolazione, spedizione e stoccaggio non restrittivi, una buona corrispondenza tra il biomarcatore proposto e la matrice biologica, un costo relativamente basso e nessuna preoccupazione etica.

La raccolta di campioni di urina presenta alcuni importanti vantaggi per il biomonitoraggio. Come per altre tecniche di raccolta dei campioni, esiste una serie di potenziali metodi. La raccolta di urina vuota di 24 ore può essere ingombrante per i partecipanti, portando alla non aderenza alla raccolta del campione20,21. In questi casi, si raccomandano campioni spot, vuoti del primo mattino o altri campionamenti "convenienti". Il volume di urina raccolta può essere uno dei principali svantaggi quando si raccolgono campioni spot, portando alla variabilità delle concentrazioni di sostanze chimiche endogene ed esogene. In questo caso, l'aggiustamento utilizzando le concentrazioni di creatinina nelle urine è un metodo comunemente usato per le correzioni della diluizione22.

Un altro biospecimen comunemente raccolto è il sangue venoso. I campioni di sangue venoso sono spesso difficili da ottenere per il biomonitoraggio; Sono invadenti, inducono paura e richiedono un'adeguata gestione, conservazione e trasporto dei campioni. Un approccio alternativo che utilizza macchie di sangue secco (DBS) può essere utile per raccogliere campioni negli adulti e nei bambini per il biomonitoraggio23.

Esiste un sostanziale divario nella letteratura tra la semplice descrizione dei metodi di campo e la pubblicazione di istruzioni dettagliate e replicabili sull'uso e la distribuzione dei monitor che riflettono la reale complessità della raccolta dei dati sul campo di campioni di qualità garantita24,25. Alcuni studi hanno delineato procedure operative standard (SOP) per la misurazione degli inquinanti atmosferici (interni e ambientali) e il monitoraggio dell'uso della stufa.

Tuttavia, i passaggi essenziali dietro la misurazione sul campo, il supporto di laboratorio e il trasporto di strumenti di monitoraggio e campioni sono descritti molto raramente 8,11,25. Le sfide e i limiti del monitoraggio sul campo in contesti ad alte e basse risorse possono essere adeguatamente catturati attraverso video, che potrebbero integrare le procedure operative scritte e fornire un metodo più diretto per mostrare come vengono eseguiti i dispositivi e le tecniche di campionamento e analisi.

Nello studio controllato randomizzato Household Air Pollution Intervention Network (HAPIN), abbiamo utilizzato protocolli video e scritti per descrivere le procedure per misurare tre inquinanti (PM2.5, CO e BC), per il monitoraggio dell'uso della stufa e per la raccolta di campioni biologici. HAPIN prevede l'utilizzo di protocolli armonizzati che richiedono una stretta aderenza alle SOP per massimizzare la qualità dei dati da campioni raccolti in più punti temporali in quattro siti di studio (in Perù, Ruanda, Guatemala e India).

I criteri per la progettazione dello studio, la selezione del sito e il reclutamento sono descritti in precedenza24,26. Lo studio HAPIN è stato condotto in quattro paesi; Clasen et al. hanno descritto le impostazioni dello studio in dettaglio26. Ogni sito di studio ha reclutato 800 famiglie (400 interventi e 400 di controllo) con donne incinte di età compresa tra 18 e 35 anni, che hanno da 9 a 20 settimane di gestazione, usano la biomassa per cucinare a casa e sono non fumatori. In un sottogruppo di queste famiglie (~ 120 per paese), anche altre donne adulte sono state arruolate in questo studio.

Dopo il reclutamento, sono state effettuate un totale di otto visite. Il primo, al basale (BL), si è verificato prima della randomizzazione. I successivi sette sono stati divisi prima della nascita (a 24-28 settimane di gestazione [P1], 32-36 settimane di gestazione [P2]), alla nascita (B0) e dopo la nascita (3 mesi [B1], 6 mesi [B2], 9 mesi [B3] e 12 mesi [B4]). Per M, ci sono state tre valutazioni (BL, P1 e P2), per OAW, sei valutazioni (BL, P1, P2, B1, B2 e B4) e per C sono state eseguite quattro valutazioni (B0, B1, B2 e B4). A B0 sono state effettuate valutazioni di biomarcatori e salute, mentre solo valutazioni sanitarie sono state effettuate alla visita B3.

Tutti e quattro i paesi hanno seguito protocolli identici. In questo manoscritto, descriviamo i passi seguiti in India. Lo studio è stato condotto in due località del Tamil Nadu: Kallakurichi (KK) e Nagapattinam (NP). Questi siti si trovano tra 250 e 500 chilometri dalla struttura di ricerca principale presso il Dipartimento di Ingegneria della Salute Ambientale presso lo Sri Ramachandra Institute of Higher Education and Research (SRIHER) a Chennai, in India. La complessità dei protocolli di raccolta dei dati sul campo richiede l'impiego di molto personale con diversi livelli di competenze e background.

Presentiamo una rappresentazione scritta e visiva dei passaggi coinvolti nella stima di campioni di esposizione micro-ambientale e personale in madri incinte (M), donne adulte altre / anziane (OAW) e bambini (C) a particolato fine, monossido di carbonio (CO) e carbonio nero (BC). Vengono inoltre presentati protocolli sul campo per (1) monitoraggio della qualità dell'aria ambiente con monitor di riferimento e sensori a basso costo, (2) monitoraggio dell'uso a lungo termine delle stufe su stufe a gas di petrolio convenzionali e liquefatte e (3) raccolta di campioni biologici (urina e DBS) per il biomonitoraggio. Ciò include metodi per il trasporto, la conservazione e l'archiviazione di campioni ambientali e biologici.

Protocollo

Il Comitato etico istituzionale presso lo Sri Ramachandra Institute of Higher Education and Research (IEC-N1/16/JUL/54/49), l'Emory University Institutional Review Board (00089799) e l'Indian Council of Medical Research-Health Ministry Screening Committee (5/8/4-30/(Env)/ Indo-US/2016-NCD-I) hanno approvato lo studio HAPIN. Lo studio HAPIN è identificato come NCT02944682 su clinicaltrials.gov. I consensi informati scritti sono stati raccolti dai partecipanti allo studio prima della loro partecipazione e lo studio è stato condotto secondo le linee guida etiche.

NOTA: I moduli di segnalazione dei casi (CRF) somministrati durante il campionamento e la raccolta dei dati sono disponibili nel database RedCap, conservato presso la Emory University, e sono mantenuti con l'accordo di condivisione dei dati tra tutti i collaboratori, che può essere fornito ai lettori su richiesta.

1. Strumenti e materiali

  1. Utilizzare i seguenti strumenti per il monitoraggio dell'inquinamento atmosferico: una microbilancia per la pesatura dei filtri, per il microambiente/campionamento personale-MicroPEM per bambini potenziato (ECM) per PM 2,5, un trasmissometro ottico per la misurazione del carbonio nero (BC), registratori di dati per CO e beacon basati su Bluetooth, beacon logger per la misurazione indiretta di PM 2,5 (durante ogni visita: BL, P1, P2, B1, B2 e B4), un monitor gravimetrico e nefelometrico combinato per PM ambientale2,5 misurazioni e registratori di temperatura per il monitoraggio dell'utilizzo della stufa.
  2. Utilizzare i seguenti strumenti per il biomonitoraggio: refrigeratore e sacche per il vaccino per la spedizione di campioni biologici, schede di risparmio proteico, schede di indicatori di umidità, una lancetta per adulti, una lancetta di sicurezza infantile e tubi capillari (40 μL).

2. Condizionamento e pesatura del filtro

  1. Utilizzare guanti puliti e privi di polvere per maneggiare i filtri. Controllare i filtri (dimensione dei pori 2 μm, diametro 15 e 47 mm) per eventuali danni utilizzando una lightbox e posizionare i filtri controllati in un portafiltro pulito in una stanza climatizzata (19-23 °C e 35% -45% di umidità relativa [RH]) per 24 ore.
  2. Posizionare un pezzo di pellicola pulito sulla scrivania e accendere la microbilancia. Impostare l'unità di scala su milligrammi (0,001 mg) e seguire la calibrazione interna.
  3. Registrare la data/ora, il nome del tecnico, l'umidità relativa, la temperatura, il numero di lotto del filtro, le dimensioni del filtro e l'ID del filtro nel foglio di immissione dati.
  4. Prendi il filtro condizionato e deionizza per 10 secondi. Posizionare con attenzione il filtro sul vassoio di pesata e registrare il peso come "Peso 1" nel CRF (Figura supplementare 1).
  5. Rimuovere il filtro, metterlo in una capsula di Petri/portafiltro e attendere che la bilancia torni a zero prima di pesare il filtro successivo.
  6. Ripetere i passaggi 2.4 e 2.5 e inserirlo come "Peso 2" nel CRF.

3. Microambiente/campionamento personale dell'aria

NOTA: Una descrizione dettagliata della strumentazione e delle fasi coinvolte nel microambiente/campionamento personale dell'aria è fornita nella figura supplementare 2.

  1. Per il monitoraggio personale, posizionare gli strumenti in un giubbotto (Figura 1 Ai) e consigliare al partecipante di indossarlo per 24 ore, tranne durante il bagno e il sonno.
  2. Durante il bagno e il sonno, istruire i partecipanti a posizionare il giubbotto a <1 m di distanza su un supporto metallico personalizzato (Figura 1Aii) fornito dalla squadra sul campo.
  3. Per il monitoraggio microambientale, scegliere una posizione appropriata e posizionare i supporti metallici con gli strumenti (Figure 1C,D; Tabella supplementare 1) a 1,5 m dal livello del suolo, a 1 m di distanza da porte e finestre se possibile, e a 1 m dalla zona di combustione del fornello primario (se collocato nelle cucine).
  4. Eseguire una procedura dettagliata di 5 minuti nell'area di monitoraggio, registrare l'ora di INIZIO e FINE per tutti gli strumenti di monitoraggio (PM2.5, BC, CO e monitor di tempo e posizione) nei rispettivi CRF.
  5. Il giorno della rimozione (giorno 2, dopo le 24 ore), raccogliere e avvolgere gli strumenti in un foglio di alluminio e posizionarlo in una copertura richiudibile per il trasporto all'ufficio sul campo. Fino alla rimozione del filtro, posizionare il campionatore ECM nella scatola di raffreddamento (per mantenere la catena del freddo).
  6. Misurazione PM2,5
    NOTA: Utilizzare ECM, che è adatto per questa applicazione grazie alle sue dimensioni ridotte (altezza: 12 cm; larghezza: 6,7 cm) e al peso (~ 150 g). L'ECM raccoglie campioni nefelometrici e gravimetrici a 0,3 L/min (fino a 48 h) aspirando aria attraverso un dispositivo d'urto collegato ad una cassetta contenente filtri in politetrafluoroetilene da 15 mm 19,26,27.
    1. Pulire tutte le parti ECM (testa di ingresso, pezzi del dispositivo d'urto, blocco a cassetta a forma di U) utilizzando un tampone imbevuto di alcool (alcool isopropilico al 70%) e avviare il campionatore utilizzando il software ECM (ad esempio, docking station MicroPEM).
    2. Posizionare il tappo di calibrazione sull'ingresso dell'ECM e collegare un flussometro con un filtro HEPA al tappo di calibrazione.
    3. Dopo aver impostato il gruppo di calibrazione, premere il pulsante Start e attendere 5 minuti affinché si stabilizzi. Regolare la portata (entro il 5% di 0,3 L/min) e registrare in CRF-H48.
    4. Collegare il filtro HEPA direttamente all'ingresso ECM, regolare l'offset del nefelometro fino a quando il valore non legge 0,0 e registrare la lettura in CRF-H48.
    5. Impostare il programma per 24 h e premere il pulsante Submit Calibration Values ; l'ECM è ora pronto per il campionamento.
    6. Dopo il campionamento, lasciare gli ECM campionati a temperatura ambiente per un minimo di 20 minuti e registrare la portata post-campionamento in CRF-H48. Scaricare e salvare i dati ECM utilizzando la convenzione del nome file.
    7. Rimuovere il filtro, inserirlo in un portafiltri e conservarlo a -20 °C.
  7. Misurazione del carbonio nero (BC)
    1. Utilizzare un trasmissometro per misurare l'attenuazione della luce attraverso il filtro a una lunghezza d'onda di 880 nm 19,26,27.
    2. Accendere e stabilizzare per 15 minuti. Assicurarsi che le cartucce di dimensioni corrette (cioè cartucce da 15 e 47 mm) siano disponibili sia nello slot vuoto che in quello campione dello strumento BC.
    3. Eseguire la scansione su una densità neutra (ND) e un filtro vuoto con l'ID assegnato (Figura supplementare 3 e Tabella supplementare 2).
    4. Dopo aver scansionato il filtro bianco, posizionare il bianco da laboratorio nello slot della cartuccia campione sopra il diffusore del campione e inserirlo nello slot dello strumento in posizione 2.
    5. Rimuovere lo spazio vuoto del lab e continuare la scansione con i filtri di test e i filtri di esempio.
    6. Dopo aver completato la scansione del filtro, rimuovere il filtro e restituirlo ai custodi della capsula di Petri. Selezionare i dati acquisiti, fare clic sul pulsante Accetta e quindi su Salva i dati.
  8. Misurazione del monossido di carbonio (CO)
    NOTA: Lo strumento CO è piccolo (circa le dimensioni di una penna grande), può registrare continuamente per ~ 32.000 punti, ha un intervallo di 0-1.000 ppm ed è stato utilizzato per valutare esposizioni e HAP in vari altri sforzi di monitoraggio 19,26,27.
    1. Avviare e configurare il data logger CO per 1 minuto utilizzando il software. La schermata mostra "CO logger è stato configurato correttamente". Lo strumento è pronto per il campionamento.
    2. Dopo il campionamento, aprire il CO logger utilizzando il software, premere Stop per arrestare il data logger USB e salvare i dati dopo il download.
    3. Calibrare il registratore di CO
      1. Impostare il registratore di CO alla frequenza di campionamento di 1 min e posizionarlo nella scatola di calibrazione, con lo sfiato di ingresso dei sensori rivolto verso la porta di ingresso dell'aria della scatola di calibrazione.
      2. Per 5 minuti, impostare una portata di 2 L/min di aria di grado zero o aria ambiente. Prendi nota dell'ora di inizio e di fine. Ridurre il flusso d'aria a 1 L/min. Ancora una volta prendi nota dell'ora di inizio e di fine.
      3. Ripetere la procedura con gas di calibrazione (50-150 ppm standard di CO in aria di grado zero), seguita da aria di grado zero come descritto nel passaggio precedente.
      4. Scarica i dati calibrati in una cartella specifica. Aprire il file dei dati di calibrazione e inserire i dati del monitor CO logger in CRF-H47.
  9. Time and location logger (TLL)
    NOTA: utilizzare due tipi di strumento Bluetooth per monitorare l'ora e la posizione del bambino. Chiedi al bambino di indossare un giubbotto contenente due monitor di tempo e posizione (TLM) delle dimensioni di una moneta, collegati a un logger situato vicino agli ECM e al giubbotto di campionamento della madre, come mostrato nella Figura 1Aiii. Calcola le esposizioni del bambino integrando le corrispondenti concentrazioni di area nel tempo trascorso in quel luogo 19,26,27.
    1. Caricare il power bank e assicurarsi che il logger funzioni collegandosi ad esso.
    2. Monitor di tempo e posizione (TLM)
      1. Inserire una batteria CR2032 nel monitor (le spie dovrebbero lampeggiare alcune volte se la batteria ha una potenza sufficiente).
      2. Per il modello TLM "O", premere il coperchio morbido per sentire un clic e una luce verde dovrebbe lampeggiare, indicando che il TLM è ora "ON" e trasmettendo il suo segnale. Per il modello TLM "EM", premere il coperchio morbido per attivare la prima modalità (la spia dovrebbe lampeggiare in verde). Premere di nuovo per entrare in modalità centrale (la spia dovrebbe lampeggiare di nuovo in verde).
      3. Dopo il campionamento, scaricare i dati dall'unità di avvio che appare nella scheda SD del logger. Copiare e salvare i file dalla cartella 'TLL' specificata.

4. Monitoraggio dell'uso della stufa

  1. Raccogli dettagli sui modelli di utilizzo delle stufe attraverso sondaggi e l'implementazione di misure oggettive basate su sensori. Posizionare i registratori di temperatura sia sulle stufe GPL che su quelle a biomassa18,19,28. Una descrizione dettagliata della strumentazione e delle fasi coinvolte nel monitoraggio dell'uso della stufa della raccolta dei dati nel laboratorio centrale, nel laboratorio sul campo e nelle attività del sito sul campo sono fornite nella figura supplementare 4.
  2. Posizionare la sonda della termocoppia vicino alla zona ingombrante del fornello, come mostrato nella Figura 5 supplementare, e installare i punti.
  3. Apri l'app Geocene e inserisci il nome della missione, l'intervallo di campionamento, l'ID famiglia, i tipi di stufa, i dettagli di randomizzazione, la campagna, i tag e le note. Premi Inizia nuova missione. Registrare i dettagli di installazione in CRF-H40.
  4. Ogni 2 settimane, scarica i dati utilizzando l'app e trasferisci tramite Bluetooth dal Dot al server cloud. Registrare le informazioni in CRF-H40.

5. Monitoraggio ambientale

NOTA: Lo strumento ambientale PM 2.5 registra in tempo reale PM 2.5 in volo e ha un filtro integrato da 47 mm che può raccogliere PM2.5 per la valutazione gravimetrica19,26,29. Una descrizione dettagliata della strumentazione e delle fasi coinvolte nel monitoraggio ambientale della raccolta dei dati nel laboratorio centrale, nel laboratorio sul campo e nelle attività del sito sul campo sono fornite nella figura supplementare 6.

  1. Seguire le linee guida US EPA30 sullo strumento e sul posizionamento dell'ingresso: a) >2 m dalle pareti; b) >10 m dagli alberi; c) 2-7 m dal suolo; e d) >2 m dalle strade.
  2. Montare lo strumento ambiente PM2.5 su una piattaforma di cemento con messa a terra. Assicurarsi che non vi sia inquinamento atmosferico di fondo ambientale e inserire i dettagli di campionamento in CRF-H46.
    1. Dall'opzione di menu, impostare l'intervallo di campionamento su 5 min. Annotare l'ora di inizio ed eseguire la calibrazione del flusso utilizzando un filtro nullo. Raccogli dati in tempo reale per 6 giorni.
    2. Il giorno di inizio del campionamento gravimetrico, scaricare e salvare i dati in tempo reale.
    3. Rimuovere il filtro nullo precedentemente installato e pulire il portafiltro utilizzando fazzoletti da laboratorio. Posizionare un filtro pre-pesato e riempire CRF-H46.
    4. Dopo 24 h, arrestare il campionatore e scaricare i dati in tempo reale. Registrare le informazioni di campionamento in CRF-H46. Rimuovere il filtro, avvolgerlo con un foglio di alluminio e metterlo in un sacchetto richiudibile durante il trasporto della catena del freddo.

6. Biomonitoraggio

  1. Raccolta, elaborazione e conservazione dei campioni di urina
    NOTA: Seguire i passaggi necessari per raccogliere campioni di urina vuoti mattutini a casa del partecipante secondo le linee guida CDC statunitensi 19,31,32. Raccogliere i campioni di urina da madri incinte (visite BL, P1 e P2) e altre donne adulte (visite BL, P1, P2, B1, B2 e B4); nei bambini (visite B1, B2 e B4) con la somministrazione del rispettivo CRF-B10 il giorno 2. Una descrizione dettagliata delle fasi coinvolte nel biomonitoraggio nel laboratorio centrale, nel laboratorio sul campo e nelle attività del sito sul campo è fornita nella Figura 7 supplementare.
    1. Per la raccolta del campione di urina, fornire la tazza di raccolta delle urine (M e OAW) il giorno 1. Allo stesso modo, istruire la madre a raccogliere il campione di urina del bambino al mattino del giorno successivo in una sacca di urina o direttamente nella tazza e conservarlo in una sacca di vaccino.
    2. Nel laboratorio sul campo, conservare i campioni di urina raccolti tra 1-8 °C. Prima di aliquotare, scongelare la tazza di urina.
    3. Per aliquota, elaborare un campione di urina alla volta. Aspirare 2 mL del campione e aggiungere in due crioviali da 4 ml, 5 mL in due crioviali da 10 ml, 15 mL in una provetta di archiviazione e conservare a -20 °C.
    4. La stessa procedura di aliquotazione viene seguita per il campione bianco di campo (acqua).
  2. Raccolta, essiccazione e conservazione DBS
    NOTA: addestrare i topografi a raccogliere DBS tramite puntura del dito nelle madri incinte (visite BL, P1 e P2) e in altre donne adulte (visite BL, P1, P2, B1, B2 e B4) e puntura del tallone o puntura del dito nei bambini (visite B0, B1, B2 e B4), seguendo le raccomandazioni dell'OMS33,34. Una procedura dettagliata di raccolta DBS da M e OAW è fornita nell'allegato H del fascicolo supplementare.
    1. Per il bambino, raccogliere le DBS di puntura del tallone in base alle linee guida dell'OMS, utilizzando le lancette appropriate.
    2. Scegli il tallone sinistro o destro e pulisci il sito di puntura con un tampone imbevuto di alcool.
    3. Mantenere la lancetta in posizione orizzontale nella posizione di puntura della pelle e pungere. Dopo la puntura, asciugare la prima goccia di sangue con una garza di cotone sterile.
    4. Posizionare il tubo capillare vicino al sito di puntura sullo strato del sangue e consentire al sangue di fluire nel tubo attraverso l'azione capillare.
    5. Dopo aver riempito abbastanza volume di sangue nel tubo capillare, applicare immediatamente il sangue all'interno del cerchio della carta di risparmio proteico.
    6. Lasciare asciugare il campione all'aria (durante la notte) in direzione orizzontale a temperatura ambiente.
    7. Assicurati che le macchie di sangue siano di un colore marrone scuro e che non siano visibili aree rosse.
    8. Dopo l'essiccazione, inserire la scheda DBS in un sacchetto bio-campione richiudibile contenente essiccante (almeno due bustine) con una scheda indicatore di umidità e conservarla a -20 °C.

7. Catena di custodia (COC) dei filtri campionati

  1. Fare riferimento al file supplementare per i passaggi dettagliati. Le fasi che spiegano il condizionamento del filtro sono descritte nell'allegato A, il campionamento del microambiente/aria personale del PM2,5 è presente nell'allegato B, la misurazione BC è descritta nell'allegato C, la misurazione del CO nell'allegato D, il monitoraggio del tempo e del luogo nell'allegato E, il monitoraggio dell'uso della stufa nell'allegato F, il monitoraggio ambientale nell'allegato G, il biomonitoraggio nell'allegato H e il trasporto dei campioni nell'allegato I . L'elenco delle CRF utilizzate figura nella tabella supplementare 3.
    NOTA: La figura 2A mostra l'ECM raccolto dopo il campionamento e avvolto in un foglio di alluminio. I filtri avvolti sono stati confezionati in sacchetti di campioni biologici separati e collocati in sacchetti di vaccino contenenti un pacchetto di gel pre-congelato. I filtri campionati sono stati trasportati al laboratorio sul campo (Figura 2B). Come mostrato nella figura 2C, i filtri trasportati dal sito di campo sono stati conservati in un congelatore (- 20 °C) presso il laboratorio sul campo e mantenuti indisturbati fino al trasporto al laboratorio centrale. Ogni 15-30 giorni, i campioni venivano spediti su strada al laboratorio centrale; i filtri campionati sono stati confezionati su ghiaccio secco e confezioni di gel con COC. Dopo aver ricevuto i campioni dall'ufficio sul campo, i campioni sono stati sottoposti a controlli incrociati con il COC e archiviati in un congelatore (-20 °C).

Risultati

Metodologie di campionamento dell'aria microambiente/personale:
La figura 1Ai mostra una madre incinta che indossa il giubbotto personalizzato durante il periodo di campionamento di 24 ore. Il gilet include ECM, CO logger e time and location logger con il power bank. È stato assicurato che i partecipanti indossassero il giubbotto per tutto il periodo di campionamento, tranne durante il bagno e il sonno. Il supporto che è stato fornito per appendere il g...

Discussione

Abbiamo dimostrato e rappresentato visivamente le procedure standard per raccogliere dati a livello di popolazione sulle esposizioni personali all'inquinamento atmosferico domestico nello studio multinazionale HAPIN19,24. I metodi di campionamento ambientale e dei biomarcatori basati sul campo qui descritti sono appropriati e fattibili, in particolare nelle popolazioni vulnerabili in ambienti con risorse limitate in cui le esposizioni al PM 2,5 sono di diversi or...

Divulgazioni

*4 I risultati e le conclusioni di questo rapporto sono quelli degli autori e non rappresentano necessariamente la posizione ufficiale del National Institutes of Health o del Department of Health and Human Services degli Stati Uniti o della Bill and Melinda Gates Foundation. Le agenzie di finanziamento non hanno avuto alcun ruolo nella raccolta e nell'analisi dei dati presentati nel documento.

Riconoscimenti

Gli investigatori desiderano ringraziare i membri del comitato consultivo - Patrick Brysse, Donna Spiegelman e Joel Kaufman - per la loro preziosa intuizione e guida durante l'attuazione del processo. Desideriamo anche ringraziare tutto il personale di ricerca e i partecipanti allo studio per la loro dedizione e partecipazione a questo importante studio.

Questo studio è stato finanziato dal National Institutes of Health degli Stati Uniti (accordo di cooperazione 1UM1HL134590) in collaborazione con la Bill & Melinda Gates Foundation (OPP1131279). Un Data and Safety Monitoring Board (DSMB) multidisciplinare e indipendente nominato dal National Heart, Lung, and Blood Institute (NHLBI) monitora la qualità dei dati e protegge la sicurezza dei pazienti arruolati nello studio HAPIN. NHLBI DSMB: Nancy R. Cook, Stephen Hecht, Catherine Karr (presidente), Joseph Millum, Nalini Sathiakumar, Paul K. Whelton, Gail Weinmann e Thomas Croxton (segretari esecutivi).  Coordinamento del programma: Gail Rodgers, Bill & Melinda Gates Foundation; Claudia L. Thompson, Istituto Nazionale di Scienze della Salute Ambientale; Mark J. Parascandola, National Cancer Institute; Marion Koso-Thomas, Eunice Kennedy Shriver National Institute of Child Health and Human Development; Joshua P. Rosenthal, Fogarty International Center; Conception R. Nierras, NIH Office of Strategic Coordination Common Fund; Katherine Kavounis, Dong- Yun Kim, Antonello Punturieri e Barry S. Schmetter, NHLBI.

HAPIN Investigatori: Vanessa Burrowes, Alejandra Bussalleu, Devan Campbell, Eduardo Canuz, Adly Castañaza, Howard Chang, Yunyun Chen, Marilú Chiang, Rachel Craik, Mary Crocker, Victor Davila-Roman, Lisa de las Fuentes, Oscar De León, Ephrem Dusabimana, Lisa Elon, Juan Gabriel Espinoza, Irma Sayury Pineda Fuentes, Dina Goodman, Meghan Hardison, Stella Hartinger, Phabiola M Herrera, Shakir Hossen, Penelope Howards, Lindsay Jaacks, Shirin Jabbarzadeh, Abigail Jones, Katherine Kearns, Jacob Kremer, Margaret A Laws, Pattie Lenzen, Jiawen Liao, Fiona Majorin, McCollum, John McCracken, Julia N McPeek, Rachel Meyers, Erick Mollinedo, Lawrence Moulton, Luke Naeher, Abidan Nambajimana, Florien Ndagijimana, Azhar Nizam, Jean de Dieu Ntivuguruzwa, Aris Papageorghiou, Usha Ramakrishnan, Davis Reardon, Barry Ryan, Sudhakar Saidam, Priya Kumar, Meenakshi Sundaram, Om Prashanth, Jeremy A Sarnat, Suzanne Simkovich, Sheela S Sinharoy, Damien Swearing, Ashley Toenjes, Jean Damascene Uwizeyimana, Viviane Valdes, Kayla Valentine, Amit Verma, Lance Waller, Megan Warnock, Wenlu Ye.

Materiali

NameCompanyCatalog NumberComments
BD adult lancetBD Biosciences366594DBS collection from finger
BD Quikheek infant safety lancetBD Biosciences368100 & 368101Heel prick DBS collection
BeaconRoximityO/EMTime and location monitor [TLM] (Personal monitor)
Beacon LoggerBerkley Air Monitoring groupxxxxTime and location logger [TLL] (Indirect measurement)
Crfigure-materials-702do ProMed Pelican BagPeli Biothermal USACooler bag 
Enhanced Children MicroPEM (ECM) RTI International, Durham, NC, USxxxxPersonal monitor of PM2.5
E-samplerMet One Instruments9800Indirect measurement of ambient PM2.5
Geocene Geocene Inc., Vallejo,CAxxxxfor stove use monitoring
Humidity indicating cardDESSICARE, INC.04BV14C10Sample integrity indicator
LascarLascar ElectronicsEL-USB-300 Carbon monoxide (CO) data logger
PTS collect capillary tubes- 40 µLPTS collect2866To collect heel prick DBS from children
SartoriusSartorius Lab Instruments, GmbH & Co, GermanyMSA6-6S-000-DFMicrobalance (Weighing filters)
SootScanTM Magee Scientific Co, Berkeley, USAOT21Black carbon measurement
Vaccine BagApex International, IndiaAIVC-46 Vaccine Bag
Whatman 903 Protein Saver cardGE Healthcare Life Sciences10534612Collection of capillary blood samples (Dried Blood Spot)

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