Lista de confirmações e fontes de financiamento. NIH-ES015022 e ES018274 (TRN) Acordo NSF-Cooperativa 1003907 (VCM)

Os procedimentos operacionais de todo o corpo por inalação de nanopartículas de exposição passo-a-passo são descritas a seguir. Nota: 1) os passos 1 e 3 deve ser realizado em um exaustor, 2) os operadores devem usar equipamento de protecção pessoal adequado (respiradores, óculos de proteção e luvas de borracha). 1. Condicionado TiO 2 nanopartículas pós secos <ol><li> Coloque nano-TiO2 em pó em um recipiente não transparente. </li><li> Deixe a tampa do recipiente aberto. </li><li> Coloque o recipiente em um secador secar por pelo menos 24 horas para o condicionamento. </li></ol> 2. Aquecendo Aquisição de Dados e Sistema de Controle, SMPS e ELPI e todos os transdutores <ol><li> Ligue o monitoramento do ar e sistema de aquisição de dados e interruptores para SMPS monitoramento de aerossóis (TSI Inc., Shoreview, MN) e elpi (Dekati, Tampere, Finlândia), e aquecer os sistemas por pelo menos 1 hora. </li><li> Ligue o aparelhointerruptores em todos os transdutores para aquecê-los por pelo menos 1 hora. </li></ol> 3. Carregando TiO 2 Nanopartículas de pós secos em geradores de aerossóis <ol><li> Abra as tampas dos cilindros sobre os geradores de aerossóis, e substituir os filtros nos geradores de aerossóis. Nota: Um gerador de aerossol possui um cilindro. O número de geradores de aerossol para ser usado depende da concentração desejada massa das partículas na câmara de exposição. </li><li> Pesar ~ 4 g nano-TiO2 em pó e carregá-los em cada cilindro. </li><li> Substituir as tampas de cilindro. </li><li> Todas as áreas suspeito de TiO 2 contaminação deve ser molhado apagado. </li></ol> 4. Conectando geradores de aerossóis para inalação câmara de exposição <ol><li> Ligação todas as saídas dos geradores de aerossóis, através de um colector para um separador de ciclone, que está na entrada da câmara de inalação de exposição (TSE Systems GmbH, Bad Homburg, Alemanha). </li><li> Ligação de ar comprimido tubulação paraos dispersores Venturi nos geradores de aerossóis. </li></ol> 5. Conectando Monitoramento do Ar e aerossol Inlets amostragem para a câmara de exposição Inalação <ol><li> Ligação de temperatura e umidade relativa (UR), pressão, O 2 e CO 2 sensores fornecidos por sistemas TSE para testar portas monitorização da atmosfera na câmara de exposição por inalação. </li><li> Ligação à entrada de um diluidor de aerossol a uma das portas de amostragem do aerossol na câmara de exposição por inalação, e, em seguida, ligar a sua saída para a entrada do ELPI. </li><li> Ligação SMPS para uma das portas de amostragem do aerossol na câmara de exposição por inalação. </li><li> Ligação de entrada de um monitor de concentração de partículas (Sistemas TSE) para uma das portas de amostragem do aerossol na câmara de exposição. </li><li> Pesar filtro de membrana PTFE (P / N 66149, Pall Corporation, Ann Arbor, Michigan) e carregá-filtro em um suporte de filtro de aço inoxidável (produtos In-Tox, Moriarty Nm). </li><li> Ligação a entrada deo suporte do filtro de aço inoxidável com um filtro previamente pesado para uma das portas de amostragem do aerossol na câmara de exposição por inalação, e ligar a sua saída a uma bomba de amostragem. </li></ol> 6. Ative Sistemas de Aquisição de Dados <ol><li> Software Activate ELPI aquisição de dados, ELPIVI, verifique os parâmetros de configuração, e ligue a bomba de descarga para ~ 5 min e em seguida zerar o ELPI. Concentração de pré-exposição Record. </li><li> Ativar o software de aquisição de dados SMPS. Concentração de pré-exposição Record. </li><li> Software Activate, Daco (TSE Systems), para monitorar e controlar o fluxo de ar, a temperatura ea pressão da câmara de RH, temperatura &amp; RH, O 2 e CO 2. </li></ol> 7. Animais Experimentais carregando na câmara de exposição Inalação <ol><li> Pesar os animais experimentais. </li><li> Marque os animais experimentais e gaiolas para que os animais podem ser colocados de volta nas mesmas jaulas após a exposição se needed. </li><li> Abra a porta da câmara de inalação de exposição, os animais experimentais e carregar nas gaiolas com fio. </li><li> A água pode ser fornecida aos animais. </li><li> Feche e prenda a porta da câmara de exposição por inalação. </li><li> Frequentemente observar animais através das janelas de observação da câmara de exposição para sinais de sofrimento. Os animais devem estar relaxados e se comportando normalmente. Pare a exposição se rápida / dificuldade para respirar, a aparência anormal, alterações posturais ou imobilidade são observados. Retire os animais, devolvê-los às suas gaiolas originais, entre em contato frequentar veterinário e / ou iniciar apropriado Institutional Animal Care e do Comitê Use procedimentos. </li></ol> Nota: Os operadores devem usar equipamentos de proteção individual ao executar passos 8,7, 8,8 e 8,17. 8. Expor Pequenos Animais de aerossóis de nanopartículas <ol><li> Ligar a bomba de vácuo de exaustão da câmara de inalação. </li><li>Executar o software de aquisição de dados, Daco, de: a) fornecimento de ar seco e filtrou-se para a câmara de exposição, b) controlar a pressão na câmara de exposição, e c) recolher os dados de exposição ao ambiente, tais como pressão, temperatura, RH, ó 2 e CO 2. </li><li> Estabelecer uma pressão ligeiramente negativa (set point = -0,2 mbar) na pressão da câmara. </li><li> Ligue os geradores de aerossóis. </li><li> Executar ELPI e software de aquisição de dados SMPS para monitorar continuamente tamanho das partículas e concentração de massa relativa na câmara de exposição por inalação. </li><li> Quando a concentração de aerossol é estável, ou seja, o perfil de concentração no monitor ELPI chegou planalto (Normalmente: isso leva 20 min após os geradores de aerossóis estão em operação), configure o tempo de amostragem (por exemplo, 1 hr) e ligue a amostragem de aerossol bombear para coletar amostra representativa de nanopartículas com filtros. </li><li> Uma vez atingido o tempo de amostragem, remova os filtros e conecte o sampling portas com tampões de borracha para evitar que materiais de teste a partir de escapar da câmara de exposição. </li><li> Pesar os filtros, e calcular a concentração de massa médio na câmara de exposição, tal como descrito acima. </li><li> Se a concentração média é a concentração alvo, ajustar manualmente o fluxo de ar nos geradores para assegurar a concentração alvo seja atingida. </li><li> Calcular a deposição das partículas nos pulmões de animais como D = C x V m XTX F r, onde D = Dose, C = concentração de massa média de material de teste, V m = volume minuto, t = tempo de exposição, e F r = fracção de material que é depositado ou absorvido. </li><li> Substituir os filtros nos suportes de filtros com filtros limpos, pré-ponderados, e repita os passos 8.6 e 8.8. </li><li> Com base na concentração da massa real na câmara de exposição e deposição de partículas-alvo nos pulmões de animais, estimar o exp restantetempo osure como, t permanecer = (D alvo-D) / (C x V m x F r), onde permanecem t = permanecer duração da exposição, D = Dose alvo segmentado, C = concentração média em massa de material de teste, V m = Volume minuto, r F = fracção de material que é depositado ou absorvido. </li><li> Desligue o gerador de aerossol, quando t permanecem é atingido. </li><li> Antes de retirar os animais a partir da câmara de exposição, lave a câmara de inalação com o ar filtrado até que a concentração de partículas indicado no monitor está perto da concentração de partículas de pré-exposição da câmara. </li><li> Desligue a bomba de vácuo de exaustão da câmara. </li><li> Pare de software de aquisição de dados, Daco. </li><li> Após a exposição, observar os animais para verificar a respiração normal e comportamento, e documento que nenhum outro estudo complicações exist. Se corrimento nasal, dificuldades respiratórias ou outras complicações bem-estar animal são observados, entre em contato frequentar veterinário e / ou iniciar apropriado Institutional Animal Care e do Comitê Use procedimentos. </li><li> Pare ELPI e software de aquisição de dados SMPS. </li></ol> 9. Criando Relatório de Ensaio 9.1 Condições de ensaio incluem <ol><li> Descrição do sistema de geração de aerossol e os seus parâmetros operacionais utilizados no presente ensaio. </li><li> Descrição do aparelho de exposição incluindo projecto, tipo, dimensões e seus parâmetros operacionais utilizados durante a exposição. </li><li> Equipamento para a medição de temperatura, a humidade, tamanho de partícula, e a concentração real. </li><li> Tratamento do ar de exaustão e do método de abrigar os animais na câmara de ensaio, quando utilizado. </li></ol> 9.2 Dados atmosfera de exposição incluem <ol><li> Taxas de fluxo de ar através do equipamento de inalação. </li><li> Temperatura e umidade deo ar. </li><li> Actual concentração (analítica ou gravimétrica) na zona de amostragem aerosol que é perto das gaiolas dos animais. </li><li> Distribuição de tamanho de partículas, e calculou contagem média de diâmetro aerodinâmico e o desvio padrão geométrico. </li><li> Explicação para a concentração câmara pretendida e / ou tamanho de partícula não poderia ser alcançado (se aplicável), e os esforços levados para cumprir estes aspectos das orientações. </li></ol> 9.3 Outras <ol><li> Um pouco de pressão negativa na sala de inalação contendo facilidade deve ser mantida para evitar que materiais de teste de escapar laboratório exposição por inalação. </li><li> Limpe a câmara de exposição diária para eliminar as influências dos dejetos animais. </li><li> ELPI, SMPS e outros instrumentos devem ser limpos e calibrados com base nos manuais do usuário. </li></ol>

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	<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>

Os resultados e conclusões deste relatório são de responsabilidade dos autores e não representam, necessariamente, a opinião do Instituto Nacional de Segurança e Saúde Ocupacional. A menção de quaisquer nomes de empresas ou produtos não implica o aval da NIOSH, nem implica que produtos alternativos não estão disponíveis, ou incapaz de ser substituído após avaliação adequada.

Reunimos e aqui descrito em um sistema de corpo inteiro de nanopartículas aerosol inalação de exposição. A funcionalidade do sistema foi validado com nanopartículas de técnicas de caracterização de aerossóis state-of-the-art. Com um novo sistema de geração de aerossol de nanopartículas, este sistema de inalação pode fornecer um bem caracterizado, nanopartículas atmosfera de ensaio aerossol controlada e uniforme com a temperatura relativamente consistente, a humidade, o fluxo de ar, e o teor de oxigénio ...

<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

A inalação é a via de exposição mais provável para as pessoas que trabalham com aerosolizable engenharia nano-materiais (ENM). Para executar correctamente nanopartículas estudos de toxicologia de inalação, os aerossóis na câmara de um invólucro dos animais experimentais que deve ter: 1) uma concentração constante mantido a um nível desejado para o período de exposição de todo, 2) uma composição homogénea livre de contaminantes, e 3) um estábulo distribuição de tamanho com um diâmetro médio geométrico &lt;200 nm, e um desvio padrão geométrico σ g &lt;2.5 5. A geração de aerossóis contendo nanopartículas é um grande desafio, porque as nanopartículas facilmente aglomerado. Isto é principalmente devido às fortes forças inter-partículas e a formação de grandes estruturas fractal em dezenas ou centenas de micra de tamanho 6, que são difíceis de ser cindida. Vários geradores de aerossóis comuns, incluindo nebulizadores, camas fluidizado, Venturi aspiradores ea alimentação poeira Wright, quenovamente testado, no entanto, nenhuma delas foi capaz de produzir aerossóis de nanopartículas que satisfazem todos os critérios 5. Um sistema de exposição de corpo inteiro de nanopartículas inalação de aerossóis foi fabricado, validado e utilizado para nano-TiO 2 estudos de toxicologia de inalação. Componentes críticos: 1) romance nano-TiO2 gerador de aerossol, 2) 0,5 m 3 corpo inteiro da câmara exposição por inalação, e 3) do monitor e sistema de controle. Nano-TiO 2 aerossóis gerados a partir de massa seca de nano-TiO 2 em pó (diâmetro principal de 21 nm, a densidade de 3,8 g / cm 3) foram entregues na câmara de exposição, com um caudal de 90 LPM (10,8 mudanças de ar / h) . Perfis de concentração de distribuição de tamanho de partículas e massa foram medidos continuamente com uma mobilidade de varredura de partículas sizer (SMPS), e um pêndulo de baixa pressão elétrica (ELPI). A concentração de massa de aerossóis (C) foi verificada por gravimetria (mg / m 3). A massa (M) De partículas recolhidas foi determinada como M = (M-M pós pré-), onde M e M pré pós são massas de filtro antes e após a amostragem (mg). A concentração de massa foi calculada como C = M / (Q * t), onde Q é a amostragem de caudais (m 3 / min), e t é o tempo de amostragem (minuto). A pressão da câmara, temperatura, umidade relativa (UR), O 2 e concentrações de CO 2 foram monitorados e controlados de forma contínua. Nano-TiO 2 aerossóis recolhidas em filtros Nuclepore foram analisadas com um microscópio eletrônico de varredura (MEV) e análise de raios-X de energia dispersiva (EDX). Em resumo, informamos que os aerossóis nano-partículas gerada e entregue à nossa câmara de exposição tem-se: 1) concentração de massa constante, 2) composição homogênea livre de contaminantes, 3) distribuição de tamanho de partículas estáveis ​​com uma aerodinâmica contagem mediananâmico diâmetro de 157 nm durante a geração de aerossol. Este sistema confiável e repetidamente cria ambientes de testes que simulam, ENM exposições ocupacionais aerossóis ambientais ou doméstica.

Um estudo de inalação tipicamente envolve a manutenção de um animal experimental, por um ambiente de teste é conhecida e constante, mas expondo o animal experimental para uma concentração definida de um material de teste 8,9. O sistema de inalação de nanopartículas de corpo inteiro é mostrado na Figura 1. A câmara de corpo inteiro foi operado numa base de fluxo dinâmico, onde havia um fluxo contínuo de 90 LPM de ar através da câmara. Este fluxo de ar fornecido 10,8 trocas de a...

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Whole-Body Nanoparticle Aerosol Inhalation Exposures

A inalação de nanopartículas de aerossóis facilidade de exposição de corpo inteiro foi construído para o dióxido de titânio nano-sized (TiO<sub&gt; 2</sub&gt;) Estudos de toxicologia de inalação. Este sistema proporciona nano-TiO<sub&gt; 2</sub&gt; Atmosferas de teste de aerossol que têm: 1) uma concentração de equilíbrio de massa, 2) uma composição homogénea livre de contaminantes, e 3) uma distribuição de tamanho de partícula estável durante a geração de aerossol.

Todo o corpo de nanopartículas de aerossóis exposições por inalação

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 visualizações.  West Virginia University. A inalação de nanopartículas de aerossóis facilidade de exposição de corpo inteiro foi construído para o dióxido de titânio nano-sized (TiO 2) Estudos de toxicologia de inalação. Este sistema proporciona nano-TiO 2 Atmosferas de teste de aerossol que têm: 1) uma concentração de equilíbrio de massa, 2) uma composição homogénea livre de contaminantes, e 3) uma distribuição de tamanho de partícula estável durante a gera...

Vídeo: Whole-Body Nanoparticle Aerosol Inhalation Exposures

Measuring Respiratory Function in Mice Using Unrestrained Whole-body Plethysmography

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

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

Medir a função respiratória em ratos usando Unrestrained pletismografia de corpo inteiro

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

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.

A quitosana / RNA de interferência Nanoparticle Mediated silenciamento gênico na Doença Vector Mosquito Larvas

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.

Um método para selecionar Aptamers de comutação Estrutura Aplicado a um colorimétrico nanopartículas de ouro 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.

Concepção e desenvolvimento de aptâmero-nanopartículas de ouro Baseadas colorimétricos Ensaios para Aplicações In-the-campo

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.

Um modelo epitelial de interface ar-líquido para exposição de inalação realista e repetida a partículas aéreas para testes de toxicidade

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 para Irradiação Celular usando instalações de raios-X ortovoltage (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.

Construção de um modelo esquelético equino realista, de corpo inteiro e tridimensional usando dados de tomografia computadorizada

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.

Análise de rastreamento de nanopartículas para a quantificação e determinação de tamanho de vesículos extracelulares

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

Eficácia antimicrobiana de tecidos nano-herbáceos

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.

Autor em destaque: um tecido antimicrobiano usando encapsulamento nano-herbal de óleos essenciais  

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.

Um tecido antimicrobiano usando encapsulação nano-herbal de óleos essenciais

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