Lista riconoscimenti e fonti di finanziamento. NIH-ES015022 e ES018274 (TRN) Accordo NSF-Cooperative 1003907 (VCM)

Le procedure operative di tutto il corpo per inalazione di nanoparticelle di esposizione passo-passo sono descritte come segue. Nota: 1) i punti 1 e 3 devono essere eseguite sotto cappa; 2) gli operatori devono indossare dispositivi di protezione adeguati (respiratori, occhiali di protezione e guanti di gomma). 1. Condizionata TiO2 Nanoparticelle polveri secche <ol><li> Posizionare nano-TiO2 polveri in un contenitore non trasparente. </li><li> Lasciare il coperchio del contenitore aperto. </li><li> Mettere il recipiente in un essiccatore asciutto per almeno 24 ore per il condizionamento. </li></ol> 2. Il riscaldamento di acquisizione dati e di controllo, SMPS e ELPI e tutti i trasduttori <ol><li> Accendere il monitoraggio dell&#39;aria e sistema di acquisizione dati e di interruttori di alimentazione SMPS monitoraggio aerosol (TSI Inc., Shoreview, MN) e Elpi (Dekati, Tampere, Finlandia), e riscaldare il sistema per almeno 1 ora. </li><li> Attivare l&#39;alimentazioneinterruttori in tutti i trasduttori per riscaldarsi per almeno 1 ora. </li></ol> 3. Caricamento di TiO2 Nanoparticelle polveri secche in aerosol <ol><li> Aprire i coperchi dei cilindri sui generatori di aerosol, e sostituire i filtri nei generatori aerosol. Nota: Un generatore di aerosol ha un cilindro. Il numero delle bombolette aerosol da utilizzare dipende dalla concentrazione di massa desiderata delle particelle nella camera di esposizione. </li><li> Pesare ~ 4 g nano-TiO2 polveri e caricarli in ogni cilindro. </li><li> Sostituire i tappi dei cilindri. </li><li> Tutte le aree sospette di TiO2 contaminazione deve essere bagnato spazzati. </li></ol> 4. Collegamento aerosol per inalazione camera di esposizione <ol><li> Collegare tutte le uscite dei generatori aerosol tramite un collettore ad un separatore a ciclone che è al ingresso della camera di esposizione per inalazione (TSE Systems GmbH, Bad Homburg, Germania). </li><li> Collegare il tubo di aria compressa ai dispersori Venturi nei generatori aerosol. </li></ol> 5. Collegamento di monitoraggio dell&#39;aria e Aerosol Ingressi di campionamento per l&#39;inalazione camera di esposizione <ol><li> Temperatura e di umidità relativa (RH), pressione, O 2 e CO 2 sensori forniti da TSE sistemi per testare le porte monitoraggio atmosferico sulla camera di esposizione per inalazione Connect. </li><li> Collegare l&#39;ingresso di un diluitore aerosol ad una delle porte di campionamento aerosol sulla camera di esposizione per inalazione, e poi collegare la sua uscita all&#39;ingresso del ELPI. </li><li> Collegare SMPS a una delle porte di campionamento di aerosol sulla camera di esposizione per inalazione. </li><li> Collegare ingresso di un monitor di concentrazione di particelle (TSE Systems) a una delle porte di campionamento aerosol sulla camera di esposizione. </li><li> Pesare PTFE filtro a membrana (P / N 66149, Pall Corporation, Ann Arbor, Michigan) e caricare il filtro in un porta filtro in acciaio inox (prodotti In-Tox, Moriarty NM). </li><li> Collegare l&#39;ingresso diil portafiltro acciaio inossidabile con un filtro di pre-pesato con una delle porte di campionamento aerosol sulla camera di esposizione per inalazione, e collegare il suo sbocco ad una pompa di campionamento. </li></ol> 6. Attivare Sistemi di Acquisizione Dati <ol><li> Attiva ELPI software di acquisizione dati, ELPIVI, controllare i parametri di configurazione, e accendere la pompa di scarico per ~ 5 min e poi azzerare il ELPI. Concentrazione pre-esposizione Record. </li><li> Attivare il software di acquisizione dati SMPS. Concentrazione pre-esposizione Record. </li><li> Software Attiva, Daco (TSE Systems), per il monitoraggio e il controllo della portata d&#39;aria, la temperatura e la pressione in camera di umidità relativa, temperatura e umidità relativa, O 2 e CO 2. </li></ol> 7. Caricamento di animali sperimentali nella camera di esposizione inalatoria <ol><li> Pesare gli animali da esperimento. </li><li> Segna gli animali sperimentali e gabbie in modo che gli animali possano essere rimessi nelle stesse gabbie dopo l&#39;esposizione se needed. </li><li> Aprire la porta della camera di esposizione per inalazione, e caricare gli animali da esperimento nelle gabbie cablate. </li><li> L&#39;acqua può essere previsto per gli animali. </li><li> Chiudere e bloccare la porta della camera di esposizione per inalazione. </li><li> Osservare frequentemente gli animali attraverso le finestre di osservazione camera di esposizione per i segni di sofferenza. Gli animali devono essere rilassate e di comportarsi normalmente. Fermare l&#39;esposizione se rapida / respiro affannoso, aspetto anomalo, anomalie posturali o immobilità sono osservati. Rimuovere gli animali, rimetterli nelle loro gabbie originali, contattare frequentando veterinario e / o avviare appropriato Animal Care and Utilizzare procedure di comitato. </li></ol> Nota: Gli operatori devono indossare dispositivi di protezione individuale durante l&#39;esecuzione di operazioni 8.7, 8.8 e 8.17. 8. Esponendo Piccoli Animali di aerosol di nanoparticelle <ol><li> Accendere la pompa di aspirazione gas di scarico della camera di esposizione per inalazione. </li><li>Eseguire il software di acquisizione dati, Daco, a: a) fornire aria secca filtrata alla camera di esposizione, b) controllano la pressione nella camera di esposizione, e c) raccogliere i dati dell&#39;ambiente di esposizione, quali pressione, temperatura, umidità relativa, O 2 e CO 2. </li><li> Stabilire una pressione leggermente negativa (set point = -0.2 mbar) in camera di pressione. </li><li> Accendere i generatori di aerosol. </li><li> Esegui ELPI e software di acquisizione dati SMPS per monitorare continuamente la dimensione delle particelle e la concentrazione di massa relativa nella camera di esposizione per inalazione. </li><li> Quando la concentrazione di aerosol è stabile, cioè il profilo di concentrazione sul monitor del ELPI raggiunto plateau (Normalmente: questo richiede 20 minuti dopo i generatori aerosol sono in funzione), impostare il tempo di campionamento (per esempio, 1 ora) e accendere il campionamento dell&#39;aerosol pompa per raccogliere campione rappresentativo di nanoparticelle con filtri. </li><li> Una volta raggiunto il tempo di campionamento, rimuovere i filtri e inserire il SAmpling porti con tappi in gomma per evitare che materiali di prova di fuggire la camera di esposizione. </li><li> Pesare i filtri, e calcolare la concentrazione di massa medio nella camera di esposizione come descritto sopra. </li><li> Se la concentrazione media è spento la concentrazione mirata, regolare manualmente il flusso dell&#39;aria nei generatori di assicurare la concentrazione mirata è raggiunta. </li><li> Calcola il deposito di particelle nei polmoni degli animali come D = C x V m XTX F r, dove D = dose, C = concentrazione di massa media del materiale di prova, V m = volume minuto, t = durata di esposizione, e F r = frazione di materiale che si deposita o assorbito. </li><li> Sostituire i filtri nei portafiltri con filtri puliti, pre-pesate, e ripetere i punti 8.6 e 8.8. </li><li> Sulla base della concentrazione di massa reale nella camera di esposizione e deposito di particelle mirata nei polmoni animali, stimare la restante exptempo osure come, t rimangono = (D mirata-D) / (C x V x m F r), dove rimangono t = rimanere durata dell&#39;esposizione, D = mirato dosaggio mirato, C = concentrazione media di massa del materiale di prova, V m = Volume minuto, F r = frazione di materiale che viene depositato o assorbita. </li><li> Spegnere il generatore di aerosol, quando viene raggiunto t rimangono. </li><li> Prima di togliere gli animali dalla camera di esposizione, lavare la camera di esposizione per inalazione con l&#39;aria filtrata finché la concentrazione di particelle indicato nel monitor è vicino alla concentrazione di particelle pre-esposizione nella camera. </li><li> Spegnere la pompa di scarico camera a vuoto. </li><li> Arrestare il software di acquisizione dati, Daco. </li><li> Dopo l&#39;esposizione, osservare gli animali per verificare la normale respirazione e di comportamento, e il documento che nessun altro complicazioni studio exist. Se secrezione nasale, difficoltà respiratoria o altre complicazioni benessere degli animali si osservano, contattare frequentando veterinario e / o avviare appropriato Animal Care and Utilizzare procedure di comitato. </li><li> Smettere ELPI e software di acquisizione dati SMPS. </li></ol> 9. Creazione di report di prova 9.1 Condizioni di prova includono <ol><li> Descrizione del sistema di generazione di aerosol e suoi parametri operativi utilizzato in questa prova. </li><li> Descrizione dell&#39;apparecchiatura di esposizione inclusi progettazione, tipo, dimensioni e dei suoi parametri di funzionamento utilizzato durante l&#39;esposizione. </li><li> Attrezzatura per misurare la temperatura, l&#39;umidità, granulometria e concentrazione effettiva. </li><li> Trattamento dell&#39;aria di scarico e il metodo di accogliere gli animali nella camera di prova quando viene utilizzato. </li></ol> 9.2 Dati atmosfera di esposizione comprendono <ol><li> Tassi di flusso d&#39;aria attraverso l&#39;apparecchiatura di inalazione. </li><li> Temperatura e umidità dil&#39;aria. </li><li> Concentrazione effettiva (analitica o gravimetrico) nella zona di campionamento dell&#39;aerosol che si trova vicino le gabbie degli animali. </li><li> Distribuzione granulometrica delle particelle, e calcolato conteggio diametro mediano aerodinamico e la deviazione standard geometrica. </li><li> Spiegazione del perché la concentrazione di camera desiderata e / o la dimensione delle particelle non potrebbe essere raggiunto (se applicabile), e l&#39;impegno assunto di rispettare tali aspetti delle linee guida. </li></ol> 9.3 Altro <ol><li> Lievemente pressione negativa nella struttura inalazione contenente stanza deve essere mantenuta per impedire la fuoriuscita di materiali di prova inalazione laboratorio esposizione. </li><li> Pulire la camera di esposizione giornaliera per eliminare le influenze dei rifiuti animali. </li><li> ELPI, SMPS e gli altri strumenti devono essere puliti e calibrati in base ai manuali d&#39;uso. </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>

I risultati e le conclusioni di questo rapporto sono quelle degli autori e non rappresentano necessariamente il punto di vista dell &#39;Istituto Nazionale per la sicurezza e la salute. La menzione di nomi di società o di prodotti non implica l&#39;approvazione da NIOSH, né implica che i prodotti alternativi non sono disponibili, o in grado di essere sostituito dopo la valutazione del caso.

Abbiamo montato e descritto qui in un corpo intero-nanoparticella aerosol sistema di esposizione per inalazione. La funzionalità del sistema è stato validato con state-of-the-art tecniche di caratterizzazione di nanoparticelle di aerosol. Con una nanoparticella sistema di generazione di aerosol romanzo, questo sistema di esposizione per inalazione può fornire un ben caratterizzato, nanoparticelle aerosol atmosfera di prova controllato ed uniforme con la temperatura relativamente costante, l&#39;umidità, il flusso d&...

<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;inalazione è la via di esposizione più probabile per le persone che lavorano con aerosolizable ingegnerizzato nano-materiali (ENM). Per svolgere adeguatamente nanoparticelle studi tossicologici per inalazione, l&#39;aerosol in una camera di alloggiamento degli animali sperimentali devono avere: 1) una concentrazione costante mantenuta ad un livello desiderato per l&#39;intero periodo di esposizione; 2) una composizione omogenea e priva di contaminanti e 3) una stalla distribuzione dimensionale con un diametro geometrico medio &lt;200 nm e una deviazione standard geometrica σ g &lt;2,5 5. La formazione di aerosol contenenti nanoparticelle è abbastanza impegnativo, perché le nanoparticelle facilmente agglomerato. Ciò è in gran parte dovuto al molto forti forze inter-particelle e la formazione di grandi strutture frattali in decine o centinaia di micron di dimensione 6, che sono difficili da demolire. Diversi aerosol comuni, tra nebulizzatori, letti fluidi, aspiratori Venturi e l&#39;alimentazione polvere Wright, abbiamonuovamente testato, tuttavia, nessuno era in grado di produrre aerosol di nanoparticelle che soddisfano tutti i criteri 5. Una nanoparticella aerosol sistema di esposizione per inalazione di tutto il corpo è stato fabbricato, validato ed utilizzato per la nano-TiO2 studi di tossicologia per inalazione. Componenti critici: 1) romanzo nano-TiO2 generatore di aerosol, 2) 0,5 m 3 di tutto il corpo per inalazione camera di esposizione, e 3) il monitoraggio e il sistema di controllo. Nano-TiO2 aerosol generati da carichi solidi nano-TiO2 polveri (diametro principale di 21 nm, densità di 3,8 g / cm 3) sono state consegnate nella camera di esposizione ad una portata di 90 LPM (10,8 ricambi d&#39;aria / ora) . Dimensioni e distribuzione di massa profili di concentrazione di particelle sono stati misurati in continuo con una scansione mobilità particella sizer (SMPS), ed una bassa pressione urto elettrico (ELPI). La concentrazione di massa di aerosol (C) è stato verificato gravimetrica (mg / m 3). La massa (M) Delle particelle raccolte stato determinato come M = (M alberino pre-M), dove M e M pre alberino sono masse del filtro prima e dopo il campionamento (mg). La concentrazione di massa è stato calcolato come C = M / (Q * t), dove Q è campionamento portata (m 3 / min), e t è il tempo di campionamento (minuto). La camera di pressione, temperatura, umidità relativa (RH), O 2 e concentrazioni di CO 2 sono stati monitorati e controllati continuamente. Nano-TiO2 aerosol raccolti su filtri Nuclepore sono stati analizzati con un microscopio elettronico a scansione (SEM) e raggi X (EDX) analisi a dispersione di energia. In sintesi, si segnala che le nano-particelle di aerosol generato e consegnato alla nostra camera di esposizione sono: 1) la concentrazione di massa costante, 2) composizione omogenea e priva di contaminanti; 3) distribuzioni granulometriche stabili con una aerodinamica conta-medianadiametro namic di 157 nm durante la generazione di aerosol. Questo sistema affidabile e ripetutamente crea atmosfere di prova che simulano le esposizioni professionali, aerosol ENM ambientali o domestici.

Uno studio di esposizione per inalazione in genere comporta il mantenimento di un animale da esperimento in un ambiente di test noto e costante, esponendo l&#39;animale sperimentale di una concentrazione definita di un materiale di prova 8,9. La nanoparticella sistema di esposizione per inalazione corpo intero è mostrato in Figura 1. La camera di corpo intero è stato operato su base flusso dinamico dove c&#39;era un 90 LPM flusso continuo di aria attraverso la camera. Questo flusso d&#39;ar...

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Whole-Body Nanoparticle Aerosol Inhalation Exposures

A tutto il corpo nanoparticelle aerosol impianto esposizione per inalazione è stato costruito per dimensioni nanometriche di biossido di titanio (TiO<sub&gt; 2</sub&gt;) Studi di tossicologia per inalazione. Questo sistema fornisce nano-TiO<sub&gt; 2</sub&gt; Aerosol atmosfere di test che hanno: 1) una concentrazione costante di massa, 2) una composizione omogenea e priva di contaminanti, e 3) la distribuzione delle dimensioni delle particelle stabili durante la generazione di aerosol.

Tutto il corpo Nanoparticelle Aerosol esposizioni inalatorie

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 Views.  West Virginia University. A tutto il corpo nanoparticelle aerosol impianto esposizione per inalazione è stato costruito per dimensioni nanometriche di biossido di titanio (TiO 2) Studi di tossicologia per inalazione. Questo sistema fornisce nano-TiO 2 Aerosol atmosfere di test che hanno: 1) una concentrazione costante di massa, 2) una composizione omogenea e priva di contaminanti, e 3) la distribuzione delle dimensioni delle particelle stabili durante la generazi...

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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.

Misurare funzione respiratoria nei topi mediante sfrenato Pletismografia corpo intero

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

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Biologia

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.

Il chitosano / interferenti RNA nanoparticelle mediata silenziamento genico in Disease Vector Mosquito Larve

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.

Un metodo per la selezione di aptameri-struttura di commutazione Applicato ad una colorimetrico oro nanoparticelle 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.

Progettazione e sviluppo di aptameri delle nanoparticelle d&#39;oro Based colorimetriche saggi per applicazioni in-the-field

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 modello epiteliale bronchiale interfaccia aria-liquido per un'esposizione realistica e ripetuta all'inalazione alle particelle trasportate dall'aria per i test di tossicità

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.

Dosimetria per l'irradiazione cellulare mediante impianti a raggi X ortovolta (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.

Costruzione di un modello scheletrico equino realistico, a tutto corpo e tridimensionale utilizzando dati di tomografia computerizzata

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.

Analisi di tracciamento delle nanoparticelle per la quantificazione e la determinazione delle dimensioni delle vescicole extracellulari

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

Efficacia antimicrobica dei tessuti rivestiti con nano-erbe

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.

Autore in primo piano: Un tessuto antimicrobico che utilizza l'incapsulamento nano-erboristico di oli essenziali  

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 tessuto antimicrobico che utilizza l'incapsulamento nano-erboristico di oli essenziali

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