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* Estes autores contribuíram igualmente
Detalhamos os procedimentos consistentes e de alta qualidade usados ao longo dos processos de amostragem biológica e aérea em campos indianos durante um grande ensaio clínico randomizado e controlado. Os insights obtidos a partir da supervisão de aplicações de tecnologias inovadoras, adaptadas para avaliação de exposição em regiões rurais, permitem melhores práticas de coleta de dados de campo com resultados mais confiáveis.
Aqui, apresentamos uma representação visual de procedimentos padrão para coletar dados em nível populacional sobre exposições pessoais à poluição do ar doméstica (PAH) de dois locais de estudo diferentes em um ambiente com recursos limitados de Tamil Nadu, Índia. Material particulado PM 2.5 (partículas menores que2,5 mícrons em diâmetro aerodinâmico), monóxido de carbono (CO) e carbono negro (BC) foram medidos em mães grávidas (M), outras mulheres adultas (OAW) e crianças (C) em vários momentos durante um período de 4 anos. Além disso, foram realizados monitoramentos do uso do fogão (SUMs) com termômetros de registro de dados e medições ambientais de poluição do ar. Além disso, a viabilidade de coletar amostras biológicas (urina e amostras de sangue em papel-filtro [DBSs]) dos participantes do estudo nos locais de campo foi demonstrada com sucesso. Com base nos resultados deste e de estudos anteriores, os métodos usados aqui melhoraram a qualidade dos dados e evitaram problemas com a poluição do ar doméstico e a coleta de amostras biológicas em situações com recursos limitados. Os procedimentos estabelecidos podem ser uma ferramenta educacional valiosa e um recurso para pesquisadores que conduzem estudos semelhantes sobre poluição do ar e saúde na Índia e em outros países de baixa e média renda (PBMRs).
Globalmente, a exposição à poluição atmosférica doméstica (PAS), principalmente por combustível sólido, é uma das principais causas de morbidade e mortalidade 1,2,3. O cozimento e o aquecimento com combustíveis sólidos (biomassa - como madeira, esterco, resíduos de culturas e carvão) são amplamente difundidos em países de baixa e média renda (PBMRs), apresentando várias questões de saúde, ambientais e econômicas. A PM 2.5 é um "assassino silencioso", ocorrendo tanto em ambientes fechados quanto externos 4,5. A qualidade do ar interior na Índia é muitas vezes consideravelmente pior do que a qualidade do ar exterior, e tem merecido atenção suficiente para ser considerada um grande perigo para a saúde ambiental4. A escassez de dados quantitativos de exposição baseados em medidas tem impedido as avaliações da carga global de doença (GBD) relacionadas à HAP 6,7.
A pesquisa atual muitas vezes ignora que a medição das exposições ao HAP é complicada e varia dependendo de muitos fatores, incluindo o tipo de combustível, o tipo de fogão e um uso misto de muitos fogões limpos e impuros, um fenômeno conhecido como "empilhamento de fogão". Outras influências sobre a exposição incluem a quantidade de combustível consumido, os níveis de ventilação da cozinha, o tempo gasto na proximidade do fogão, a idade e o sexo8. O mais amplamente medido e, sem dúvida, o melhor indicador de exposição ao PAH é o PM2,5; no entanto, devido à falta de instrumentação acessível, fácil de usar e confiável, a medição do material particulado fino (PM2.5) tem sido particularmente difícil.
Vários estudos têm relatado a mensuração do nível de poluentes atmosféricos únicos ou múltiplos utilizando diferentes métodos 8,9,10,11,12. Nos últimos anos, têm surgido sensores relativamente de baixo custo capazes de medir esses poluentes em ambientes internos e ambientais. No entanto, nem todos esses sensores são viáveis para o trabalho de campo por várias razões, incluindo custos de manutenção, desafios de implantação, questões de comparabilidade com métodos de medição convencionais, recursos humanos limitados para validar esses sensores em relação a métodos de referência, a dificuldade de verificações regulares de qualidade de dados (através da nuvem) e instalações de solução de problemas limitadas ou inexistentes. Muitos dos estudos com esses tipos de medidas as utilizaram como proxy da exposição ou combinando medidas ambientais com reconstrução da exposição utilizando avaliações de tempo de atividade 8,9,12,13,14.
O monitoramento pessoal - no qual um monitor é realizado ou por um indivíduo através do espaço e do tempo - pode capturar melhor sua exposição total "verdadeira". Estudos que medem a exposição pessoal muitas vezes comunicam apenas brevemente seus protocolos exatos, muitas vezes em materiais complementares a manuscritos científicos 9,12,13,14,15. Embora as técnicas detalhadas nesses estudos forneçam um sólido senso geral da metodologia de amostragem, muitas vezes há ausência das especificidades das etapas de coleta de dados de campo12,16.
Inúmeras características adicionais, além das concentrações de poluentes, podem ser monitoradas nessas residências. O monitoramento do uso do fogão, método de avaliação do tempo e da intensidade de uso de eletrodomésticos domésticos, é parte importante de muitas avaliações recentes de impacto e exposição16,17,18,19. Muitos desses monitores se concentram em medir a temperatura no ponto de combustão ou próximo a ele em fogões de cozinha. Enquanto termopares e termistores são empregados, há uma falta de protocolos de operação para os monitores, incluindo a melhor forma de colocá-los em fogões para capturar a variabilidade nos padrões de uso do fogão.
O biomonitoramento, da mesma forma, é uma ferramenta eficaz para avaliar exposições ambientais, embora vários fatores influenciem a escolha de uma matriz biológica ótima20. Em circunstâncias ideais, a coleta de amostras deve ser não ou minimamente invasiva. Os métodos utilizados devem garantir facilidade de manuseio, transporte e armazenamento não restritivos, uma boa correspondência entre o biomarcador proposto e a matriz biológica, um custo relativamente baixo e nenhuma preocupação ética.
A coleta de amostras de urina tem algumas vantagens importantes para o biomonitoramento. Tal como acontece com outras técnicas de recolha de amostras, existe uma variedade de métodos potenciais. A coleta de urina miccional de 24 horas pode ser complicada para os participantes, levando à não adesão à coleta da amostra20,21. Nesses casos, recomendam-se amostras pontuais, primeiros vazios matinais ou outras amostragens "convenientes". O volume de urina coletado pode ser uma grande desvantagem na coleta de amostras pontuais, levando à variabilidade nas concentrações de substâncias químicas endógenas e exógenas. Nesse caso, o ajuste utilizando concentrações de creatinina na urina é um método comumente utilizado para correções de diluição22.
Outro bioespécime comumente coletado é o sangue venoso. Amostras de sangue venoso são muitas vezes difíceis de obter para biomonitoramento; Eles são intrusivos, indutores de medo e exigem manuseio, armazenamento e transporte adequados de amostras. Uma abordagem alternativa utilizando amostras de sangue em papel-filtro (EEP) pode ser útil na coleta de amostras em adultos e crianças para biomonitoramento23.
Existe uma lacuna substancial na literatura entre a simples descrição de métodos de campo e a publicação de instruções detalhadas e replicáveis sobre o uso e a implantação do monitor, o que reflete a verdadeira complexidade da coleta de dados de campo de amostras com qualidade assegurada24,25. Alguns estudos delinearam procedimentos operacionais padrão (POP) para medição de poluentes atmosféricos (internos e ambientais) e monitoramento do uso de fogões.
No entanto, as etapas essenciais por trás da medição de campo, suporte laboratorial e transporte de instrumentos de monitoramento e amostras são muito raramente descritas 8,11,25. Os desafios e limitações do monitoramento em campo em ambientes de alto e baixo recurso podem ser adequadamente capturados por meio de vídeo, o que poderia complementar os procedimentos operacionais escritos e fornecer um método mais direto de mostrar como os dispositivos e as técnicas de amostragem e análise são realizados.
No ensaio clínico randomizado controlado Household Air Pollution Intervention Network (HAPIN), utilizamos protocolos em vídeo e escritos para descrever os procedimentos de medição de três poluentes (PM2,5, CO e BC), monitoramento do uso do fogão e coleta de bioamostras. O HAPIN envolve o uso de protocolos harmonizados que exigem estrita adesão aos POPs para maximizar a qualidade dos dados de amostras coletadas em vários pontos de tempo em quatro locais de estudo (no Peru, Ruanda, Guatemala e Índia).
Os critérios para desenho do estudo, seleção do local e recrutamento são descritos anteriormente24,26. O estudo HAPIN foi conduzido em quatro países; descreveram detalhadamente os cenários do estudo26. Cada local de estudo recrutou 800 domicílios (400 de intervenção e 400 de controle) com gestantes entre 18 e 35 anos, de 9 a 20 semanas de gestação, que usam biomassa para cozinhar em casa e não são fumantes. Em um subconjunto desses domicílios (~120 por país), outras mulheres adultas também foram incluídas neste estudo.
Após o recrutamento, foram realizadas oito visitas. A primeira, basal (LB), ocorreu antes da randomização. Os sete seguintes foram divididos por antes do nascimento (24-28 semanas de gestação [P1], 32-36 semanas de gestação [P2]), ao nascimento (B0) e após o nascimento (3 meses [B1], 6 meses [B2], 9 meses [B3] e 12 meses [B4]). Para M, foram realizadas três avaliações (LB, P1 e P2), para os SAEs, seis avaliações (LB, P1, P2, B1, B2 e B4) e para C, quatro avaliações (B0, B1, B2 e B4). No B0, foram realizadas avaliações de biomarcadores e de saúde, enquanto apenas avaliações de saúde foram realizadas na visita B3.
Os quatro países seguiram protocolos idênticos. Neste manuscrito, descrevemos os passos seguidos na Índia. O estudo foi realizado em dois locais em Tamil Nadu: Kallakurichi (KK) e Nagapattinam (NP). Esses locais estão localizados entre 250 e 500 quilômetros da instalação de pesquisa central do Departamento de Engenharia de Saúde Ambiental do Sri Ramachandra Institute of Higher Education and Research (SRIHER) em Chennai, Índia. A complexidade dos protocolos de coleta de dados de campo requer o emprego de muitas pessoas com diferentes níveis de habilidades e experiências.
Apresentamos uma descrição escrita e visual das etapas envolvidas na estimativa de amostras de exposição microambiental e pessoal em mães grávidas (M), outras/idosas (OAW) e crianças (C) a material particulado fino, monóxido de carbono (CO) e carbono negro (BC). Protocolos de campo para (1) monitoramento da qualidade do ar ambiente com monitores de grau de referência e sensores de baixo custo, (2) monitoramento do uso de estufas em estufas convencionais e liquefeitos de gás de petróleo e (3) coleta de amostras biológicas (urina e DBSs) para biomonitoramento também são apresentados. Isso inclui métodos para transportar, armazenar e arquivar amostras ambientais e biológicas.
O Comitê de Ética Institucional do Sri Ramachandra Institute of Higher Education and Research (IEC-N1/16/JUL/54/49), o Emory University Institutional Review Board (00089799) e o Indian Council of Medical Research-Health Ministry Screening Committee (5/8/4-30/(Env)/ Indo-US/2016-NCD-I) aprovaram o estudo HAPIN. O estudo HAPIN é identificado como NCT02944682 em clinicaltrials.gov. Consentimento informado por escrito foi coletado dos participantes do estudo antes de sua participação e o estudo foi conduzido de acordo com as diretrizes éticas.
NOTA: Os formulários de relato de caso (CRF) administrados durante a amostragem e coleta de dados estão disponíveis no banco de dados RedCap, armazenado na Emory University, e são mantidos com o acordo de compartilhamento de dados entre todos os colaboradores, que pode ser fornecido aos leitores mediante solicitação.
1. Instrumentos e materiais
2. Condicionamento e pesagem do filtro
3. Microambiente/amostragem de ar pessoal
NOTA: Um esboço detalhado da instrumentação e das etapas envolvidas na amostragem de ar microambiente/pessoal é apresentado na Figura Suplementar 2.
4. Monitoramento do uso do fogão
5. Monitoramento ambiental
NOTA: O instrumento PM 2.5 ambiente registra em tempo real o PM 2.5 aerotransportado e possui um filtro embutido de 47 mm que pode coletar PM2.5 para avaliação gravimétrica19,26,29. Um esboço detalhado da instrumentação e das etapas envolvidas no monitoramento ambiental da coleta de dados no laboratório central, laboratório de campo e atividades no local de campo são apresentados na Figura Suplementar 6.
6. Biomonitoramento
7. Cadeia de custódia (COC) dos filtros amostrados
Microambiente/metodologias pessoais de amostragem de ar:
A Figura 1Ai mostra uma gestante usando o colete personalizado durante o período de amostragem de 24 horas. O colete inclui o ECM, o registrador de CO e o registrador de tempo e localização com o banco de energia. Garantiu-se que os participantes usassem o colete durante todo o período de amostragem, exceto durante o banho e o sono. O suporte que foi fornecido para pendurar o colete dentro da pe...
Demonstramos e representamos visualmente procedimentos padrão para coletar dados em nível populacional sobre exposições pessoais à poluição do ar doméstica no estudo HAPIN multipaíses19,24. Os métodos de amostragem ambiental e de biomarcadores baseados em campo descritos aqui são apropriados e viáveis, particularmente em populações vulneráveis em ambientes com recursos limitados, onde as exposições a PM2.5 são várias ordens de magnit...
*4 As descobertas e conclusões deste relatório são dos autores e não representam necessariamente a posição oficial dos Institutos Nacionais de Saúde dos EUA ou do Departamento de Saúde e Serviços Humanos ou da Fundação Bill e Melinda Gates. As agências de fomento não tiveram nenhum papel na coleta e análise dos dados apresentados no artigo.
Os investigadores gostariam de agradecer aos membros do comitê consultivo - Patrick Brysse, Donna Spiegelman e Joel Kaufman - por sua valiosa visão e orientação durante a implementação do ensaio. Também gostaríamos de agradecer a todos os pesquisadores e participantes do estudo por sua dedicação e participação neste importante estudo.
Este estudo foi financiado pelos Institutos Nacionais de Saúde dos EUA (acordo de cooperação 1UM1HL134590) em colaboração com a Fundação Bill & Melinda Gates (OPP1131279). Um Conselho de Monitoramento de Dados e Segurança (DSMB) multidisciplinar e independente nomeado pelo National Heart, Lung, and Blood Institute (NHLBI) monitora a qualidade dos dados e protege a segurança dos pacientes inscritos no estudo HAPIN. NHLBI DSMB: Nancy R. Cook, Stephen Hecht, Catherine Karr (Presidente), Joseph Millum, Nalini Sathiakumar, Paul K. Whelton, Gail Weinmann e Thomas Croxton (Secretários Executivos). Coordenação do Programa: Gail Rodgers, Fundação Bill e Melinda Gates; Claudia L. Thompson, Instituto Nacional de Ciências da Saúde Ambiental; Mark J. Parascandola, Instituto Nacional do Câncer; Marion Koso-Thomas, Instituto Nacional de Saúde Infantil e Desenvolvimento Humano Eunice Kennedy Shriver; Joshua P. Rosenthal, Centro Internacional Fogarty; Conceição R. Nierras, NIH Office of Strategic Coordination Common Fund; Katherine Kavounis, Dong-Yun Kim, Antonello Punturieri e Barry S. Schmetter, NHLBI.
Investigadores do HAPIN: 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.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
BD adult lancet | BD Biosciences | 366594 | DBS collection from finger |
BD Quikheek infant safety lancet | BD Biosciences | 368100 & 368101 | Heel prick DBS collection |
Beacon | Roximity | O/EM | Time and location monitor [TLM] (Personal monitor) |
Beacon Logger | Berkley Air Monitoring group | xxxx | Time and location logger [TLL] (Indirect measurement) |
Cr![]() | Peli Biothermal USA | Cooler bag | |
Enhanced Children MicroPEM (ECM) | RTI International, Durham, NC, US | xxxx | Personal monitor of PM2.5 |
E-sampler | Met One Instruments | 9800 | Indirect measurement of ambient PM2.5 |
Geocene | Geocene Inc., Vallejo,CA | xxxx | for stove use monitoring |
Humidity indicating card | DESSICARE, INC. | 04BV14C10 | Sample integrity indicator |
Lascar | Lascar Electronics | EL-USB-300 | Carbon monoxide (CO) data logger |
PTS collect capillary tubes- 40 µL | PTS collect | 2866 | To collect heel prick DBS from children |
Sartorius | Sartorius Lab Instruments, GmbH & Co, Germany | MSA6-6S-000-DF | Microbalance (Weighing filters) |
SootScanTM | Magee Scientific Co, Berkeley, USA | OT21 | Black carbon measurement |
Vaccine Bag | Apex International, India | AIVC-46 | Vaccine Bag |
Whatman 903 Protein Saver card | GE Healthcare Life Sciences | 10534612 | Collection of capillary blood samples (Dried Blood Spot) |
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