The authors are grateful for the financial support given to this study by EU FP7 project ``Managing Risks of Nanomaterials`` (MARINA) (grant agreement no: 263215).

1. Sistema de Preparación de <ol><li> Asegúrese de utilizar nuevos o bien limpia la tubería de transporte de partículas y conectores para armar el sistema. Asegúrese de que las paredes de la cámara se limpian y libre de partículas (se refieren a los métodos de limpieza al final del protocolo). </li><li> Para eliminar posibles partículas de fondo, conectar un flujo filtrado secar al aire (5-10 L / min) directamente a la cámara de mezcla (sin necesidad de instalar el embudo entre las posiciones A y B en la Figura 1), durante al menos 30 min. </li><li> Medir la concentración del número de partículas en la cámara de medición con los SMPS según el protocolo del fabricante. Si la concentración es inferior a 10 # / cm 3 después de tres exploraciones, y luego considerar el ambiente limpio. Tenga en cuenta que el caudal puede disminuir cuando se mide utilizando la SMPS. </li><li> Detener el flujo de aire y cerrar las salidas de tubos de muestreo y la salida del tubo de salida con un tapón de plástico o de goma (posición C en la Figure 1) para evitar que las partículas ambiente entre en el sistema. </li><li> Preparar y calentar los instrumentos de medición (SMPS y OPC) y muestreadores de partículas para el análisis microscópico. </li></ol> 2. Preparación de materiales <ol><li> materiales reactivas en un ambiente controlado correctamente con respecto a la temperatura y la humedad. Esto es muy importante para asegurar resultados reproducibles en experimentos de seguimiento. </li><li> Pesar el polvo con cuidado utilizando una balanza balanza analítica o de alta precisión, en un espacio bien ventilado (por ejemplo, campana de laboratorio). Nota: Los pesos de 250-500 mg de TiO2, SiO2, ZnO y CeO2 polvos de nanopartículas fueron probados, y estos generalmente han demostrado ser suficiente para al menos 30 minutos de aerosolización estable. Sin embargo, la cantidad apropiada depende en gran medida del tipo de polvo y puede variar de manera significativa para materiales a granel, cemento o polvos orgánicos. </li><li> Fijar el generador de aerosol verticalesLy, y alimentar el polvo de la abertura superior del generador de aerosol usando un embudo de laboratorio limpiado. Antes del experimento, enjuagar el embudo con agua y secar por aire filtrado, para eliminar cualquier deposición de polvo en la pared interior. Golpear suavemente el embudo para asegurar que todas las partículas de polvo se introducen en el proceso. No agite el embudo duro con el fin de evitar la pérdida significativa del material al uso de aerosol temprano. <ol><li> Asegúrese de que la mayoría de las partículas de polvo llega a la parte inferior del generador, en lugar de caer en las paredes inclinadas de los alrededores. Golpear suavemente las paredes laterales del generador para mover las partículas de polvo depositado hasta la parte inferior. </li><li> Alternativamente, utilizar un conducto largo que directamente depósitos las partículas de polvo en la parte inferior del generador. Por razones de seguridad, llevar a cabo estas operaciones bajo una campana de ventilación o en el interior de una cámara de presión negativa. </li></ol></li><li> Como material unsticky puede deslizarse a través de la abertura en la parte inferiordel generador, utilizar una aguja de 2 mm de diámetro para bloquear temporalmente la abertura antes de la alimentación en el polvo. </li><li> Retire el embudo y cerrar las aberturas superior e inferior del generador con el fin de evitar la emisión de partículas durante la transferencia. </li></ol> 3. La aerosolización <ol><li> Instalar el generador de aerosol, retire los bloques en los tubos de entrada y salida para el embudo, conecte la parte inferior de suministro de aire filtrado y su parte superior salida a la cámara de mezcla (posiciones A y B, respectivamente, en la Figura 1), y adjuntarlo verticalmente con una andamio metálico. </li><li> Retire los bloques en la salida de configuración (posición C en la Figura 1). </li><li> Encienda el flujo de aerosol. Poco a poco aumentar la velocidad de 0 a 0,3-0,5 l / min usando el sintonizador de flujo. No mueva a altas velocidades de flujo demasiado rápido el objetivo es alcanzar una velocidad de flujo que puede proporcionar generación de aerosol estable durante al menos 30 min. <ol><li> Lograr esto,no consumen la cantidad de polvo significativamente durante este período de aerosolización estable. Como una regla empírica, utilizar una altura de lecho fluidizado de aproximadamente 1 cm (denotado por H en la Figura 1) para generar un flujo de aerosol sólido mientras se mantiene una concentración estable durante un período relativamente largo. Si la energía puesta en el proceso de aerosolización es demasiado fuerte, entonces el material será utilizado rápidamente, en su defecto para sostener una generación de aerosol estable durante el resto del experimento. Tenga en cuenta que el rango de caudal puede variar para los diferentes polvos; los valores mencionados anteriormente se utilizaron para los nanopolvos mencionados anteriormente ensayados. </li></ol></li><li> Encienda el flujo de dilución. Poco a poco aumentar la velocidad de 0 a 2 L / min. El flujo de dilución total necesaria se determina por el equipo de muestreo. El SMPS, OPC, y el mini-sampler utilizado en el sistema que aquí se presenta requieren un flujo total de 1.6 hasta 1.8 L / min. </li></ol> 4. Caracterización <ol><li> Iniciar elinstrumentos de medición en línea simultáneamente (en este caso, la SMPS y OPC) tan pronto como aerosolización y flujos de diluciones se introducen. Nota: Si se alcanza un estado estable de aerosolización, la concentración del número de partículas de aerosol y la distribución de tamaños deben ser estable después de aproximadamente 30 minutos. Utilizar las mediciones a partir de este punto en el tiempo para la comparación de las propiedades del aerosol bajo diferentes condiciones (por ejemplo, humedad) y el uso de diferentes polvos. Analizar los resultados de 10 exploraciones SMPS consecutivos para calcular las concentraciones promedio y distribuciones de tamaño. </li><li> Una vez que la aerosolización es estable, encender la bomba conectada a la toma de muestras de TEM para iniciar el muestreo de las partículas en el aire. Utilice una velocidad de flujo de 0,3 L / min usando la cuadrícula TEM recubierto con película de carbono holey. La película delgada de la parrilla puede resultar dañado si el caudal es demasiado alto. Información detallada sobre el uso del muestreador está disponible 21. Típicamente, el proceso de muestreo tiene una duración de abcabo de 3 min. <ol><li> Variar la duración del muestreo de acuerdo con las diferentes concentraciones de partículas, y aproximada considerando una cobertura de la superficie moderado de la cuadrícula TEM por deposición de partículas (por ejemplo, 50%). deposiciones gruesas pueden modificar la morfología de las partículas debido a la aglomeración en el lugar. </li></ol></li></ol> 5. Operaciones posteriores a la toma de muestras y de limpieza <ol><li> Después de terminar las mediciones, apague el flujo de dilución y entonces el flujo de aerosol. </li><li> Desconectar el generador de aerosol del sistema, bloquear sus aberturas superior e inferior, y la transfiere al espacio de limpieza. Limpio en una instalación de limpieza buena ventilación, o un espacio cerrado, especialmente si los materiales peligrosos han sido tratados. </li><li> Dispersar los residuos de polvo con agua o disolventes orgánicos, en función de la hidrofilia de la superficie de la partícula. Se vierte la solución de apagado en recipientes de productos químicos para el reciclaje seguro. Después de experimentos largos, los polvos de prueba tienden a STICk firmemente sobre la pared de cristal y no se disuelven fácilmente. Si esto ocurre, utilizar ácidos o bases, junto con un limpiador ultrasónico para disolver materiales pegajosos. </li><li> Con el fin de eliminar cualquier contenido de humedad que queda en la pared y secar completamente el interior del generador, pasar aire seco a través de ella durante al menos 1 hora. Asegúrese de que no hay llamas o fuentes de ignición cuando se trabaja con disolventes orgánicos, y asegurar una buena ventilación del espacio. </li><li> Desconectar el tubo de transporte de partículas y los conectores. Enjuague con agua o disolventes. Limpiar las paredes internas de las cámaras de mezcla y medición con un pañuelo de papel o un paño mojado. Secarlos en un espacio abierto durante al menos un día o con el flujo de aire seco durante 1 hora antes de la siguiente experimento. </li><li> Regularmente limpiar el impactador SMPS (si se utiliza). </li></ol>

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The authors declare that they have no competing financial interests.

La configuración de aerosolización basado embudo puede activar eficazmente las partículas de polvo en un nivel de entrada de energía elegido (puede ser cuantificada por la velocidad de flujo de aire durante la aerosolización). movimientos de partículas y las colisiones en el sitio de generación llegan a un estado de equilibrio, rompiendo aglomerados de polvo y de emisión de partículas en el aire de la misma distribución de tamaño a una velocidad constante. A aerosolización estable puede durar desde 30 min hasta un máximo de 2 horas, que es tiempo suficiente para que incluso los instrumentos de medición lenta con altas resoluciones de tamaño, como el SMPS, para producir resultados estadísticamente significativos. El programa de instalación sólo requiere pequeñas cantidades de materiales de prueba, que puede ser una ventaja para el ensayo de materiales preciosos tales como polvos de nanopartículas. Sin embargo, los parámetros del entorno y de procesos del sistema pueden influir significativamente en los resultados de las pruebas. Para producir datos repetibles, procedimientos operativos estándar deben seguirse estrictamente durante todo el expementos. Al llevar a cabo pruebas de formación de aerosol que usan este sistema, los siguientes aspectos deben ser considerados cuidadosamente. En primer lugar, para obtener resultados significativos, es fundamental que las partes internas de la instalación proporcionan un ambiente limpio para las pruebas. Las fuentes potenciales de contaminantes son las partículas ambientales y materiales de prueba de los experimentos anteriores. El efecto de partículas ambientales generalmente desapareció de forma relativamente rápida, tan pronto como se introdujeron los flujos de formación de aerosol y de dilución. Sin embargo, la interferencia a partir de materiales residuales puede persistir durante todo el experimento. Como las partículas de aerosol generadas fluyen a través del sistema, que se pueden depositar en las paredes internas de los tubos de transporte, los puntos de flexión y los canales estrechos de los conectores, y las superficies interiores de la mezcla y las cámaras de medición. Si estas partes no se limpian adecuadamente antes de nuevos experimentos, los materiales previamente depositados pueden ser constantemente re-suspendido en la corriente principaldel flujo de aerosol, perturbando así los resultados de la prueba. En segundo lugar, el proceso de llenado de polvo debe realizarse con mucho cuidado. La cuestión más importante aquí es la cantidad de polvo alimentado a la instalación, especialmente cuando se utilizan cantidades muy pequeñas de materiales. A un caudal de aerosolización dado, cantidades más pequeñas de polvo generan concentraciones de aerosoles más bajos, y posiblemente partículas con tamaños más pequeños, debido a la mayor entrada de energía por unidad de peso de polvo. Por otra parte, se ha demostrado que las condiciones de almacenamiento de los materiales de prueba (por ejemplo, humedad relativa y temperatura) para influir en el comportamiento de aerosolización de polvo y los niveles de formación de polvo 22. Por lo tanto, polvos primas deben mantenerse siempre en las mismas condiciones atmosféricas, siempre que sea posible. En tercer lugar, los ajustes a la aerosolización de flujo al comienzo del experimento afectan en gran medida los resultados de la prueba. Los fuertes aumentos en el flujo soplan grandes partículas de polvo up en el aire y a todos ellos, repartidas en la superficie de embudo, lo que reduce drásticamente la cantidad de material disponible para el resto del experimento. Las consecuencias podrían ser una prueba fallida debido al polvo insuficiente. Debido a la configuración descrita aquí no se construye mediante equipos de laboratorio normalizado, al intentar reproducir las piezas de la base de este sistema, se deben considerar los siguientes aspectos. embudos de separación de laboratorio estándar pueden utilizarse como el generador de aerosol (tenga en cuenta que no deben ser usados ​​bajo condiciones presurizadas). embudos de separación de diferentes geometrías se ensayaron en los experimentos, y proporcionan una funcionalidad similar a la ampolla de la medida. Un bloque de sellado de goma con un tubo de transporte integrado se puede utilizar como la tapa del embudo. De mezcla y medición de compartimentos de diferentes geometrías pero volúmenes similares pueden ser utilizados. Tenga en cuenta que los compartimentos que son demasiado grandes van a retrasar significativamente el tiempo needed para alcanzar condiciones estables de aerosol (concentración). El tiempo requerido puede ser estimado tomando en cuenta el caudal de aire total y el volumen del compartimento. Aunque el proceso se puede acelerar mediante el uso de un flujo de dilución grande, se debe recordar que la concentración del número de partículas final puede ser disminuido dramáticamente debido a la dilución, y esto puede influir en la distribución de tamaño de aerosol, así como el rendimiento de los instrumentos de medida (dependiendo en sus límites de detección). Eléctricamente se recomiendan materiales conductores. La longitud de la tubería de transporte puede variar, dependiendo de la configuración general de laboratorio. Sin embargo, la longitud debe mantenerse lo más corta posible con el fin de evitar pérdidas de partículas significativas durante su transporte. La eficiencia de penetración de las partículas puede calcularse teniendo en cuenta el diámetro de las partículas, velocidad de flujo de aire, tubo de diámetro y la longitud, y teniendo en cuenta, ya sea deposición gravitacional opérdida de difusión, o ambos. Se pueden emplear diferentes métodos de caracterización. Sin embargo, el suministro de aire (flujo de dilución) se debe ajustar para que coincida con la velocidad de flujo de muestreo total. suministro de aire insuficiente resultará en una presión negativa en la cámara de medición, dibujo en partículas ambientales lo que conduce a errores en las conclusiones. Las diferentes fuentes de suministro de aire se pueden utilizar, pero hay que asegurarse de que están o libre de partículas pre-tratar el aire con un filtro de alta eficiencia. Una limitación principal de este método de aerosolización es que requiere buena fluidez de los polvos de prueba a fin de mantener la generación de partículas estables durante un período relativamente largo. materiales pegajosos, tales como polvos hidrófilos con un alto contenido de humedad, a menudo dejan de fluir en una etapa temprana del proceso de aerosolización y producen concentraciones muy bajas de partículas. maneras potenciales de la solución de este problema podrían incluir un pre-tratamiento de la materia prima en polvo tal como secado-so de mejorar su fluidez. Las condiciones de almacenamiento de las materias primas después de usos debe estar bien mantenida, por ejemplo, se mantiene en un ambiente seco y bajo temperatura adecuada. Durante los experimentos, una mayor velocidad de flujo de aerosolización (0,5-1 L / min) y más grandes cantidades de materia prima (por ejemplo, 500 mg) se podrían utilizar. Además, la reducción de la velocidad de flujo de dilución puede aumentar la concentración de partículas en la cámara de medición. Otra limitación de este método es la reproducibilidad de la tasa de generación de partículas en el aire (por lo tanto de partículas concentración del número en la cámara de medición). Cierto nivel de variación todavía existe. Las posibles vías de mejora son un proceso de alimentación mejor definidos para reducir las pérdidas de material, y la tasa de flujo de aerosol bien controlada. El sistema y protocolos descritos aquí podrían ser usados ​​para varias aplicaciones. El uso de cantidades relativamente pequeñas de materiales de prueba hace que el método potencialmente valuable como una herramienta alternativa para la formación de polvo en polvo de pruebas. La clasificación de los niveles de partículas en el aire generados por nuestro sistema para algunos materiales comunes fue similar a las observadas en los sistemas de formación de aerosol existentes 19, tales como el tambor giratorio 15,17, gota continua 23, y los métodos de vórtice Shaker 24. Además, la entrada de energía ajustable (tasa de flujo de aire) también se puede utilizar para el estudio de la estabilidad de los aglomerados de polvo de nanopartículas. Por último, la generación de aerosol estable puede servir como una fuente confiable de las nanopartículas modificadas en el aire para in vivo o in vitro en estudios toxicológicos. La concentración de partículas controlable permitiría un análisis de las respuestas biológicas dependientes de la dosis. En comparación con otros métodos de formación de aerosol que utilizan suspensiones líquidas, el método presentado evita problemas potenciales, tales como capacidad de suspensión de material y modificación de las propiedades físico-químicas de las partículas en suspensión (por ejemplo, unagglomeration, propiedades de la superficie).

Polvos nanomateriales son ampliamente utilizados en diversos sectores industriales, como las materias primas para la fabricación de nuevos productos o como aditivos para sus aplicaciones funcionales 1-4. Sin embargo, el potencial de exposición de los trabajadores a los aerosoles nanopowder se ha observado durante las diversas actividades de manipulación ocupacionales 5-8, y los riesgos para la salud asociados han sido investigados en el in-vivo e in vitro estudios toxicológicos 9-12. Con el fin de facilitar el desarrollo de estrategias eficaces para proteger a los trabajadores que se ocupan de los nanomateriales, los profesionales de la salud ocupacional requieren una mejor comprensión de cómo los aerosoles de nanopartículas se generan a partir de materiales en polvo sometidos a las entradas de energía externos. Diferentes sistemas de laboratorio se han desarrollado para simular el comportamiento de aerosolización de polvo en condiciones realistas. Entre ellos, dos procedimientos estándar son los métodos de referencia establecidos <sup&gt; 13 para formación de polvo en polvo de pruebas, que se define como la tendencia de un polvo, se somete a una entrada de energía dada, para liberar partículas en el aire. El primer método utiliza un tambor giratorio como el medio para la entrada de energía y de la aerosolización de las partículas de polvo 14,15. El segundo método de gotas de un polvo a una velocidad constante a través de un cilindro vertical y aerosoliza las partículas de polvo por medio de un flujo de aire ascendente 16. Sin embargo, estos métodos requieren relativamente grandes cantidades de materiales de prueba (35 cm 3 o 500 g), y esto puede ser un problema con los polvos de nanomateriales debido a su alto costo y los riesgos potenciales de exposición. Se desarrolló un sistema de prueba a escala reducida la combinación de una sola gota y la rotación de los procesos de tambor, lo que permite el uso de cantidades más pequeñas de polvos de prueba (6 g muestras) 17. Un sistema de aerosolización recientemente desarrollado basado en agitadores de vórtices también se ha utilizado para nanopolvos, permitiendo pruebas hasta 1 cm 3 de las materias primas <sup&gt; 18. A continuación, presentamos un novedoso sistema de desaglomeración y aerosolización para las pruebas nanopowder basado en embudos de laboratorio. Se proporciona un proceso de generación de aerosol estable utilizando menos de 1 g de polvo de prueba. aerosolización Steady puede mantenerse durante largos períodos suficientemente robustos para caracterizaciones de aerosol. El rendimiento del sistema ha sido descrito en detalle en dos publicaciones anteriores 19,20. La configuración de prueba se compone de un generador de aerosol, mezcla y medición de los compartimentos, y los instrumentos de caracterización, como se muestra en la Figura 1. Tubería de transporte de partículas y los conectores enlazan estos elementos diferentes. Un sintonizador de flujo y dos medidores de flujo controlar y supervisar las condiciones de flujo de aire en el sistema. Un manómetro y un sensor de temperatura y humedad supervisar el ambiente dentro de la cámara de medición. aire comprimido seco se filtró usando un Hyperfilter antes de entrar en el sistema. Unalargado, en forma de V, generador de aerosol de vidrio se utiliza para la aerosolización de polvo. Esta geometría facilita un proceso de aerosolización robusto y transporte de partículas sin problemas en el compartimiento posterior. El régimen de flujo en la parte inferior del embudo es turbulento debido a la interacción con las partículas de polvo, mientras que es laminar en la sección superior (Re-número &lt;15). El espesor de las paredes del generador se ha diseñado específicamente para resistir las altas presiones (hasta 400 kPa? P) necesarios para las pruebas de desaglomeración utilizando orificios críticos. Un sintonizador de flujo de alta precisión controla el caudal en incrementos de 0,01 L / min. tubo conductor (6 mm de diámetro exterior, espesor 1 mm) se utiliza para evitar pérdidas de partículas debido a la deposición electrostática durante el transporte. La longitud del tubo es de aproximadamente 50 cm entre el generador de aerosol y la cámara de mezcla, de 20 cm entre la cámara de mezcla y la cámara de medición, y 100 cm para los tubos de muestreo. Una botella metálica 1 L se utiliza como el Cham de mezclaBER, y un tambor metálico 12 L se utiliza como la cámara de medición. muestras de partículas se han extraído de la parte superior de la cámara de medición. Un puerto de salida dirige el flujo adicional en un sistema de filtración. Las cámaras de mezcla y medición estén conectados a tierra para evitar pérdidas de partículas electrostáticas. Los instrumentos de medición se compone de un medidor de partículas movilidad de barrido (SMPS) y un contador de partículas óptico (OPC) para la concentración del número de partículas y distribución de tamaño, y un muestreador de microscopía electrónica de transmisión (TEM) (MPS) para el análisis de la morfología de las partículas. procedimiento de aerosolización de la configuración se asemeja a un proceso de lecho fluidizado. El flujo de aire entra desde la abertura inferior en el (2 mm de diámetro) de embudo y aerosoliza el polvo. Las partículas de polvo se mueven de una manera similar al agua en una fuente. El aerosol generado se encuentra con un flujo de dilución en la cámara de mezcla. El flujo de aire de dilución puede ser condicionado para diferentes niveles de humedad si el efectode este parámetro requiere un análisis. El aire de la cámara también sirve como un volumen de tampón de mezclar suavemente el aerosol con aire de dilución seco de acuerdo con las necesidades de muestreo. El flujo de aerosol se introduce entonces en la cámara de medición a través de una salida normal de tubo (para el ensayo de aerosolización) o un orificio crítico (para las pruebas de desaglomeración). El orificio puede proporcionar diferentes condiciones de caída de presión, la aplicación de fuerzas de cizallamiento a las partículas que pasan a través de él. Este mecanismo permite el estudio de su potencial de desaglomeración (estabilidad mecánica). <img alt="Figura 1" src="/files/ftp_upload/54414/54414fig1.jpg" /> Figura 1. Esquema del sistema de aerosolización y desaglomeración. Por defecto, un tubo conecta la cámara de mezcla con la cámara de medición. El orificio que se muestra es un add-on opcional (no descrito en este protocolo). <a href="https://jove.unicartagenaproxy.elogim.com/files/ftp_upload/54414/54414fig1large.jpg" target="_blank">Por favor, haga clic aquí t</a>o ver una versión más grande de esta figura.

<table><tbody><tr><td>titanium dioxide nanopowder</td><td>JRC</td><td>NM-103/104</td><td>Reference materials provided within EU FP7 MARINA project</td></tr><tr><td>silicon dioxide nanopowder</td><td>AEROSIL</td><td>R974</td><td></td></tr><tr><td>silicon dioxide nanopowder</td><td>JRC</td><td>NM-200</td><td>Reference materials provided within EU FP7 MARINA project</td></tr><tr><td>zinc oxide nanopowder</td><td>JRC</td><td>NM-110/111</td><td>Reference materials provided within EU FP7 MARINA project</td></tr><tr><td>cerium dioxide nanopowder</td><td>JRC</td><td>NM-211/212</td><td>Reference materials provided within EU FP7 MARINA project</td></tr><tr><td>The V-shaped aerosol generator</td><td>Souffleur de verre S.A.</td><td></td><td>Specially made based on conditions required in the experiments (e.g., geometry, thickness)</td></tr><tr><td>scanning mobility particler sizer (SMPS)</td><td>GRIMM</td><td>Model N&amp;deg; 5.403</td><td>Size range: 11.1&amp;ndash;1083.3&amp;nbsp;nm (impactor: d50=1,082&amp;nbsp;nm); composed of a condensation particle counter (CPC) and a dynamic mobility analyzer (DMA); sampling flow ate: 0.3&amp;nbsp;L/min; sheath flow rate: 3.0&amp;nbsp;L/min; with standard multiple charge correction and diffusion loss correction.</td></tr><tr><td>optical particle counter (OPC)</td><td>GRIMM</td><td>Model N&amp;deg; 5.403</td><td>Size range: 0.25-32 &amp;micro;m</td></tr><tr><td>mini-particle sampler (MPS)</td><td>ECOMESURE</td><td></td><td></td></tr><tr><td>transport tubes</td><td>Milian S.A.</td><td>8 mm-conductive</td><td>6 mm inner diameter</td></tr></tbody></table>

a system to create stable nanoparticle aerosols from nanopowders

Nanoparticle aerosols released from nanopowders in workplaces are associated with human exposure and health risks. We developed a novel system, requiring minimal amounts of test materials (min. 200 mg), for studying powder aerosolization behavior and aerosol properties. The aerosolization procedure follows the concept of the fluidized-bed process, but occurs in the modified volume of a V-shaped aerosol generator. The airborne particle number concentration is adjustable by controlling the air flow rate. The system supplied stable aerosol generation rates and particle size distributions over long periods (0.5-2 hr and possibly longer), which are important, for example, to study aerosol behavior, but also for toxicological studies. Strict adherence to the operating procedures during the aerosolization experiments ensures the generation of reproducible test results. The critical steps in the standard protocol are the preparation of the material and setup, and the aerosolization operations themselves. The system can be used for experiments requiring stable aerosol concentrations and may also be an alternative method for testing dustiness. The controlled aerosolization made possible with this setup occurs using energy inputs (may be characterized by aerosolization air velocity) that are within the ranges commonly found in occupational environments where nanomaterial powders are handled. This setup and its operating protocol are thus helpful for human exposure and risk assessment.

La figura 2 muestra un ejemplo típico del total de partículas de aerosol de concentración y tamaño de número cambia con el tiempo, utilizando los protocolos anteriores en un experimento de aerosolización con SiO 2 hidrófobo. Las concentraciones de partículas comenzaron a subir tan pronto como se introdujo el flujo de aerosol. El tamaño medio geométrico de las partículas aumenta gradualmente también. Después de aproximadamente 10 exploraciones SMPS (3,5 min / scan), el aerosol comenzaron a entrar en un estado de equilibrio, donde la concentración de partículas y el diámetro medio ya no varió en cualquier cantidad significativa. Este estado duró más de 30 min, lo cual fue suficiente para completar las exploraciones SMPS diez 3 min. La figura 3 muestra el cambio en la concentración de partículas en forma de distribuciones de tamaño individuales (en base a los mismos datos que en la Figura 2). El pico se elevó lentamente con el tiempo, y una vez que el aerosol se hizo estable, se mantuvo dentro del mismo rango de tamaño a lo largo de THe resto de la prueba. El muy pequeño diámetro medio se indica al comienzo del experimento no fue debido a la aerosolización del polvo inestable. Más bien, fue causado por el aire ambiente residual dentro del embudo después del procedimiento de llenado de polvo. Este volumen de aire fue el primero a fluir en la cámara de medición y se tomaron muestras por la SMPS durante sus exploraciones iniciales (Figura 4). Esto podría evitarse llevando a cabo todos los experimentos en una habitación limpia si esto fuera requerido por la pregunta científica que nos ocupa. De hecho, la distribución del tamaño de la primera exploración fue muy similar a la del aire ambiente. Como las partículas de aerosol en polvo continuaron fluyendo en, la interferencia de las partículas ambientales disminuyó rápidamente, y el efecto casi habían desaparecido después de unos exploraciones SMPS. <img alt="Figura 2" src="/files/ftp_upload/54414/54414fig2.jpg" /> Figura 2. Cambioen la concentración total del número de partículas y el diámetro medio en un experimento de aerosolización (241 mg SiO2 hidrófobo; aerosolización flujo de 0,3 l / min). <a href="https://jove.unicartagenaproxy.elogim.com/files/ftp_upload/54414/54414fig2large.jpg" target="_blank">Por favor, haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.</a> <img alt="figura 3" src="/files/ftp_upload/54414/54414fig3.jpg" /> Figura 3. Cambio en la distribución del tamaño de partícula en un experimento de aerosolización. <a href="https://jove.unicartagenaproxy.elogim.com/files/ftp_upload/54414/54414fig3large.jpg" target="_blank">Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.</a> <img alt="Figura 4" src="/files/ftp_upload/54414/54414fig4.jpg" /> Figura 4. aerosol distribuciones de tamaño de partícula al comienzo de la prueba de aerosolización. Concentración de partículas se presenta en una escala relativa (t normalizadoo el número total) con el fin de comparar el espectro que va desde la primera exploración en una concentración muy baja a los espectros de los análisis posteriores en concentraciones más altas. <a href="https://jove.unicartagenaproxy.elogim.com/files/ftp_upload/54414/54414fig4large.jpg" target="_blank">Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.</a> Los cambios en la concentración de partículas no siempre siguen el mismo patrón. Cuatro posibilidades por lo general se pueden ver en un ensayo de aerosolización. En la figura 5A, la concentración aumentó lentamente a una región &quot;meseta&quot;, a continuación, se mantuvo casi sin cambios para el resto del experimento. En la Figura 5B, la concentración aumentó primero a un punto máximo, disminuye gradualmente a un nivel bajo, y luego permaneció estable durante más de 1,5 horas. En la Figura 5C, la concentración continuó disminuyendo a cero. En la figura 5D, la concentración aumentó a un nivel máximo, remained allí por un cierto período, y luego disminuyó de nuevo. Escenario (a) generalmente se observa cuando se sigue el procedimiento operativo estándar. El flujo de aire de aerosol se introduce poco a poco y finalmente se estabilizó dentro del rango apropiado. La cantidad de materia prima es suficiente con respecto al nivel de aerosolización, y una tasa de generación de aerosol constante puede ser mantenida durante un largo período de tiempo. Escenario (b) es más probable debido a un flujo excesivo de aerosolización durante todo el experimento, en combinación con una cantidad insuficiente de polvo. El polvo se consume rápidamente y no es capaz de sostener la generación de aerosol estable. Escenario (c) muestra una caída similar en la concentración del número de partículas con la hipótesis (b), excepto que después de un corto período de tiempo, la tasa de flujo de aire se volvió a ajustar a una gama adecuada y se mantiene constante durante todo el resto de la prueba. Esto permitió que la concentración de partículas de alcanzar gradualmente una gama estable. Escenario (d) unappears cuando se utiliza una cantidad insuficiente de materia prima. En la última fase del experimento, ya no es suficiente polvo de prueba para generar partículas de aerosol a una velocidad constante, como era posible en la fase temprana de la aerosolización. En consecuencia, la concentración de partículas en el sistema disminuye. <img alt="Figura 5" src="/files/ftp_upload/54414/54414fig5.jpg" /> Figura 5. Los patrones típicos para el cambio de las concentraciones totales de partículas durante los experimentos de formación de aerosol: (A) aumentan lentamente hasta que se alcanza una meseta; (B) disminuir gradualmente a cero; (C) alcanzan rápidamente un pico y luego disminuye a un nivel estable; (D) aumenta hasta un estado de equilibrio y mantener durante un cierto período de tiempo, y luego disminuir. <a href="https://jove.unicartagenaproxy.elogim.com/files/ftp_upload/54414/54414fig5large.jpg" target="_blank">Por favor, haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.</a> </p&gt; Diferentes velocidades de flujo de formación de aerosol se probaron con el fin de estudiar su influencia sobre la generación de aerosol. Las velocidades de flujo de 0,3 a 1,1 L / min se utilizaron, y las distribuciones de tamaño de partícula resultantes se muestran en la Figura 6. El pico del espectro de color de rosa como el flujo aumenta. A la velocidad de flujo más alta (1,1 L / min), partículas en el aire de tamaño micrométrico comenzaron a entrar en el sistema (el pico secundario). Los tamaños modales de las partículas de aerosol se quedaron similar cuando bajo el mismo flujo de aerosolización, sin embargo, disminuyeron gradualmente cuando el flujo de aire se incrementó a través de la gama de 0,3 a 0,7 L / min (Figura 7). La tasa de generación de partículas el aumento y la disminución de diámetro de partícula medio como el aumento de las tasas de flujo sugieren que el proceso de aerosolización más dinámico (con movimientos de partículas significativas y colisiones) facilitó la desaglomeración de las partículas de polvo, lo que resulta en una distribución de tamaños modificada del aerosolpartículas generadas. <img alt="Figura 6" src="/files/ftp_upload/54414/54414fig6.jpg" /> Figura 6. Cambio de distribuciones de tamaño de partícula con el aumento de las tasas de flujo de aire (0.3- 1.1 L / min). <a href="https://jove.unicartagenaproxy.elogim.com/files/ftp_upload/54414/54414fig6large.jpg" target="_blank">Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.</a> <img alt="Figura 7" src="/files/ftp_upload/54414/54414fig7.jpg" /> Figura 7. Comparación de las distribuciones de tamaño de partícula bajo diferentes caudales. Los espectros se convirtió en alturas similares en escala relativa (normalizadas con respecto al número total de partículas), lo que muestra mejor el desplazamiento del pico. <a href="https://jove.unicartagenaproxy.elogim.com/files/ftp_upload/54414/54414fig7large.jpg" target="_blank">Por favor, haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.</a> <p class="jove_content" fo:keep-together.within-page = &quot;1&quot;&gt; Las concentraciones de número de partículas de los aerosoles generados en pruebas repetidas pueden variar hasta en varios pliegues, pero por lo general bien dentro de un orden de magnitud. El tamaño medio de las partículas, por otra parte, es altamente reproducible. La figura 8 muestra un ejemplo de la variación en la distribución de tamaño de partícula de cuatro pruebas repetidas utilizando el mismo material. La desviación estándar fue de 39,7% para la concentración total de partículas y 6,6% para el tamaño de la media geométrica. La variación de la concentración del número podría ser debido a varias razones: 1) diferentes estados de la materia prima (por ejemplo, el nivel de aglomeración); 2) factores humanos en el proceso de llenado de polvo (influyen en la cantidad de polvo depositado en la parte inferior del embudo, por tanto, la cantidad disponible de generación de aerosoles); o 3) de ajuste del flujo de aire en el comienzo de la aerosolización. <img alt="Figura 8" src="/files/ftp_upload/54414/54414fig8.jpg" /> <strong&gt; Figura 8. Variación de los resultados de las pruebas de los experimentos de aerosolización replicados con SiO2 hidrófobo. Las barras de error representan la desviación estándar de la concentración del número de partículas en los canales de tamaño individual. <a href="https://jove.unicartagenaproxy.elogim.com/files/ftp_upload/54414/54414fig8large.jpg" target="_blank">Por favor, haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.</a>

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A System to Create Stable Nanoparticle Aerosols from Nanopowders

We designed and developed an effective nanopowder aerosolization setup and operating protocol. The system generated nanoparticle aerosols with stable number concentrations and size distributions for long durations, requiring only small quantities of test material (min. 200 mg).

Un sistema para crear aerosoles de nanopartículas estables de nanopolvos

Nanoparticle aerosols released from nanopowders in workplaces are associated with human exposure and health risks. We developed a novel system, requiring ...

a-system-to-create-stable-nanoparticle-aerosols-from-nanopowders

Universidad de Cartagena UDEC

Research

JoVE Journal

Engineering

9.5K vistas.  Universities of Lausanne and Geneva. We designed and developed an effective nanopowder aerosolization setup and operating protocol. The system generated nanoparticle aerosols with stable number concentrations and size distributions for long durations, requiring only small quantities of test material (min. 200 mg). 

Video: A System to Create Stable Nanoparticle Aerosols from Nanopowders

Using Polystyrene-block-poly(acrylic acid)-coated Metal Nanoparticles as Monomers for Their Homo- and Co-polymerization

We present a template-free method for &#8220;polymerizing&#8221; nanoparticles into long chains without side branches. A variety of nanoparticles are encapsulated in polystyrene-block-poly(acrylic acid) (PSPAA) shells and then used as monomers for their self-assembly. Spherical PSPAA micelles upon acid treatment are known to assemble into cylindrical micelles. Exploiting this tendency, the core-shell nanoparticles are induced to aggregate, coalesce, and then transform into long chains. When more than one type of nanoparticles are used, random and block &#8220;copolymers&#8221; of nanoparticles can be obtained. Detailed procedures are reported for the PSPAA encapsulation of nanoparticles, homo- and co-polymerization of the core-shell nanoparticles, separation and purification of the resulting nanoparticle chains. Transformations of single-line chains into double- and triple-line chains are also presented. The synergy between the polymer shell and the embedded nanoparticles leads to an unusual chain-growth polymerization mode, giving long nanoparticle chains that are distinct from the products of the traditional step-growth aggregation process.

Using Polystyrene-block-polyacrylic acid-coated Metal Nanoparticles as Monomers for Their Homo- and Co-polymerization

We report protocols for &#8220;polymerizing&#8221; various types of polymer-encapsulated metal nanoparticles into long chains of &#8220;homo-&#8220; and &#8220;co-polymers&#8221;.

El uso de poliestireno<em&gt; Bloque</em&gt; Poli (ácido acrílico) presenta el revestimiento de metal nanopartículas como monómeros para su homo- y co-polimerización

We present a template-free method for &#8220;polymerizing&#8221; nanoparticles into long chains without side branches. A variety of nanoparticles are ...

Investigación

Química

Generation of Zerovalent Metal Core Nanoparticles Using n-(2-aminoethyl)-3-aminosilanetriol

In this work, a facile one-pot reaction for the formation of metal nanoparticles in a water solution through the use of n-(2-aminoethyl)-3-aminosilanetriol is presented. This compound can be used to effectively reduce and complex metal salts into metal core nanoparticles coated with the compound. By controlling the concentrations of salt and silane one is able to control reaction rates, particle size, and nanoparticle coating. The effects of these changes were characterized through transmission electron microscopy (TEM), UV-Vis spectrometry (UV-Vis), Nuclear Magnetic Resonance spectroscopy (NMR) and Fourier Transform Infrared spectroscopy (FTIR). A unique aspect to this reaction is that usually silanes hydrolyze and cross-link in water; however, in this system the silane is water-soluble and stable. It is known that silicon and amino moieties can form complexes with metal salts. The silicon is known to extend its coordination sphere to form penta- or hexa-coordinated species. Furthermore, the silanol group can undergo hydrolysis to form a Si-O-Si silica network, thereby transforming the metal nanoparticles into a functionalized nanocomposites.

Generation of Zerovalent Metal Core Nanoparticles Using n-2-aminoethyl-3-aminosilanetriol

A novel method for metal core nanoparticle synthesis using a water stable silanol is described.

Generación de valencia cero metal Core nanopartículas usando N- (2-aminoetil) -3-aminosilanetriol

In this work, a facile one-pot reaction for the formation of metal nanoparticles in a water solution through the use of ...

Dispersion of Nanomaterials in Aqueous Media: Towards Protocol Optimization

The sonication process is commonly used for de-agglomerating and dispersing nanomaterials in aqueous based media, necessary to improve homogeneity and stability of the suspension. In this study, a systematic step-wise approach is carried out to identify optimal sonication conditions in order to achieve a stable dispersion. This approach has been adopted and shown to be suitable for several nanomaterials (cerium oxide, zinc oxide, and carbon nanotubes) dispersed in deionized (DI) water. However, with any change in either the nanomaterial type or dispersing medium, there needs to be optimization of the basic protocol by adjusting various factors such as sonication time, power, and sonicator type as well as temperature rise during the process. The approach records the dispersion process in detail. This is necessary to identify the time points as well as other above-mentioned conditions during the sonication process in which there may be undesirable changes, such as damage to the particle surface thus affecting surface properties. Our goal is to offer a harmonized approach that can control the quality of the final, produced dispersion. Such a guideline is instrumental in ensuring dispersion quality repeatability in the nanoscience community, particularly in the field of nanotoxicology.

Here, we present a step-wise protocol for the dispersion of nanomaterials in aqueous media with real-time characterization to identify the optimal sonication conditions, intensity, and duration for improved stability and uniformity of nanoparticle dispersions without impacting the sample integrity.

Dispersión de los nanomateriales en medios acuosos: hacia la optimización del Protocolo

The sonication process is commonly used for de-agglomerating and dispersing nanomaterials in aqueous based media, necessary to improve homogeneity and ...

Medio ambiente

Experimental Protocol to Investigate Particle Aerosolization of a Product Under Abrasion and Under Environmental Weathering

The present article presents an experimental protocol to investigate particle aerosolization of a product under abrasion and under environmental weathering, which is a fundamental element to the approach of nanosafety-by-design of nanostructured products for their durable development. This approach is basically a preemptive one in which the focus is put on minimizing the emission of engineered nanomaterials' aerosols during the usage phase of the product's life cycle. This can be attained by altering its material properties during its design phase without compromising with any of its added benefits. In this article, an experimental protocol is presented to investigate the nanosafety-by-design of three commercial nanostructured products with respect to their mechanical solicitation and environmental weathering. The means chosen for applying the mechanical solicitation is an abrasion process and for the environmental weathering, it is an accelerated UV exposure in the presence of humidity and heat. The eventual emission of engineered nanomaterials is studied in terms of their number concentration, size distribution, morphology and chemical composition. The purpose of the protocol is to study the emission for test samples and experimental conditions which are corresponding to real life situations. It was found that the application of the mechanical stresses alone emits the engineered nanomaterials' aerosols in which the engineered nanomaterial is always embedded inside the product matrix, thus, a representative product element. In such a case, the emitted aerosols comprise of both nanoparticles as well as microparticles. But if the mechanical stresses are coupled with the environmental weathering, the experimental protocol reveals then the eventual deterioration of the product, after a certain weathering duration, may lead to the emission of the free engineered nanomaterial aerosols too.

In this article, an experimental protocol to investigate particle aerosolization of a product under abrasion and under environmental weathering is presented. Results on the emission of engineered nanomaterials, in the form of aerosols are presented. The specific experimental set-up is described in detail.

Protocolo experimental para investigar las partículas aerosolización del producto objeto de la abrasión y Bajo El desgaste del Medio Ambiente

The present article presents an experimental protocol to investigate particle aerosolization of a product under abrasion and under environmental ...

Ingeniería

Fabrication of Spherical and Worm-shaped Micellar Nanocrystals by Combining Electrospray, Self-assembly, and Solvent-based Structure Control

Micellar nanocrystals (micelles with encapsulated nanocrystals) have become an emerging major class of nanobiomaterials. We describe a method of fabricating micellar nanocrystals based on combining top-down electrospray, bottom-up self-assembly, and solvent-based structure control. This method involves first using electrospray to generate uniform ultrafine liquid droplets, each of which functions as a micro-reactor in which self-assembly reaction occurs forming micellar nanocrystals, with the structures (micelle shape and nanocrystal encapsulation) controlled by the organic solvent used. This method is largely continuous and produces high quality micellar nanocrystal products with an inexpensive structure control approach. By using a water-miscible organic solvent tetrahydrofuran (THF), worm-shaped micellar nanocrystals can be produced due to solvent-induced/facilitated micelle fusion. Compared with the common spherical micellar nanocrystals, worm-shaped micellar nanocrystals can offer minimized non-specific cellular uptake, thus enhancing biological targeting. By co-encapsulating multiple nanocrystals into each micelle, multifunctional or synergistic effects can be achieved. Current limitations of this fabrication method, which will be part of the future work, primarily include imperfect encapsulation in the micellar nanocrystal product and the incompletely continuous nature of the process.

The present work describes a method to fabricate micellar nanocrystals, an emerging major class of nanobiomaterials. This method combines top-down electrospray, bottom-up self-assembly, and solvent-based structure control. The fabrication method is largely continuous, can produce high quality products, and possesses an inexpensive means of structure control.

Fabricación de nanocristales micelar esférica y en forma de gusano combinando Electrospray, uno mismo-Asamblea y Control de la estructura de base solvente

Micellar nanocrystals (micelles with encapsulated nanocrystals) have become an emerging major class of nanobiomaterials. We describe a method of ...

Development of a Nose-only Inhalation Toxicity Test Chamber That Provides Four Exposure Concentrations of Nano-sized Particles

Using a numerical analysis based on computerized fluid dynamics, a nose-only inhalation toxicity chamber with four different exposure concentrations is designed and validated for flow field uniformity and cross-contamination among the exposure ports for each concentration. The designed flow field values are compared with the measured values from exposure ports located horizontally and vertically. For this purpose, nanoscale sodium chloride particles are generated as test particles and introduced to the inhalation chamber to evaluate the cross-contamination and concentration maintenance among the chambers, for each concentration group. The results indicate that the designed multiconcentration inhalation chamber can be used in animal inhalation toxicity testing without cross-contamination among concentration groups. Moreover, the designed multiconcentration inhalation toxicity chamber can also be converted to a single-concentration inhalation chamber. Further testing with gas, organic vapor, or non-nanoscale particles will ensure the use of the chamber in the inhalation testing of other test articles.

A nose-only inhalation toxicity chamber capable of testing inhalation toxicity at four different exposure concentrations was designed and validated for flow field uniformity and cross-contamination between the exposure ports for each concentration. Here, we present a protocol to confirm that the designed chamber is effective for inhalation toxicity testing.

Desarrollo de una cámara de prueba de toxicidad de inhalación sólo nariz que proporciona cuatro concentraciones de la exposición de partículas de tamaño nanométrico

Using a numerical analysis based on computerized fluid dynamics, a nose-only inhalation toxicity chamber with four different exposure concentrations is ...

Preparation of Nanoparticles for ToF-SIMS and XPS Analysis

Nanoparticles have gained increasing attention in recent years due to their potential and application in different fields including medicine, cosmetics, chemistry, and their potential to enable advanced materials. To effectively understand and regulate the physico-chemical properties and potential adverse effects of nanoparticles, validated measurement procedures for the various properties of nanoparticles need to be developed. While procedures for measuring nanoparticle size and size distribution are already established, standardized methods for analysis of their surface chemistry are not yet in place, although the influence of the surface chemistry on nanoparticle properties is undisputed. In particular, storage and preparation of nanoparticles for surface analysis strongly influences the analytical results from various methods, and in order to obtain consistent results, sample preparation must be both optimized and standardized. In this contribution, we present, in detail, some standard procedures for preparing nanoparticles for surface analytics. In principle, nanoparticles can be deposited on a suitable substrate from suspension or as a powder. Silicon (Si) wafers are commonly used as substrate, however, their cleaning is critical to the process. For sample preparation from suspension, we will discuss drop-casting and spin-coating, where not only the cleanliness of the substrate and purity of the suspension but also its concentration play important roles for the success of the preparation methodology. For nanoparticles with sensitive ligand shells or coatings, deposition as powders is more suitable, although this method requires particular care in fixing the sample.

A number of different procedures for preparing nanoparticles for surface analysis are presented (drop casting, spin coating, deposition from powders, and cryofixation). We discuss the challenges, opportunities, and possible applications of each method, particularly regarding the changes in the surface properties caused by the different preparation methods.

Preparación de nanopartículas para análisis ToF-SIMS y XPS

Nanoparticles have gained increasing attention in recent years due to their potential and application in different fields including medicine, cosmetics, ...

Rapid, Scalable Assembly and Loading of Bioactive Proteins and Immunostimulants into Diverse Synthetic Nanocarriers Via Flash Nanoprecipitation

Nanomaterials present a wide range of options to customize the controlled delivery of single and combined molecular payloads for therapeutic and imaging applications. This increased specificity can have significant clinical implications, including decreased side effects and lower dosages with higher potency. Furthermore, the in situ targeting and controlled modulation of specific cell subsets can enhance in vitro and in vivo investigations of basic biological phenomena and probe cell function. Unfortunately, the required expertise in nanoscale science, chemistry and engineering often prohibit laboratories without experience in these fields from fabricating and customizing nanomaterials as tools for their investigations or vehicles for their therapeutic strategies. Here, we provide protocols for the synthesis and scalable assembly of a versatile non-toxic block copolymer system amenable to the facile formation and loading of nanoscale vehicles for biomedical applications. Flash nanoprecipitation is presented as a methodology for rapid fabrication of diverse nanocarriers from poly(ethylene glycol)-bl-poly(propylene sulfide) copolymers. These protocols will allow laboratories with a wide range of expertise and resources to easily and reproducibly fabricate advanced nanocarrier delivery systems for their applications. The design and construction of an automated instrument that employs a high-speed syringe pump to facilitate the flash nanoprecipitation process and to allow enhanced control over the homogeneity, size, morphology and loading of polymersome nanocarriers is described.

Nanomaterials provide versatile mechanisms of controlled therapeutic delivery for both basic science and translational applications, but their fabrication often requires expertise that is unavailable in most biomedical laboratories. Here, we present protocols for the scalable fabrication and therapeutic loading of diverse self-assembled nanocarriers using flash nanoprecipitation.

Montaje rápido, escalable y la carga de proteínas bioactivas y los inmunoestimulantes en diversos Nanocarriers sintético vía Flash Nanoprecipitation

Nanomaterials present a wide range of options to customize the controlled delivery of single and combined molecular payloads for therapeutic and imaging ...

Bioingeniería

Flash NanoPrecipitation for the Encapsulation of Hydrophobic and Hydrophilic Compounds in Polymeric Nanoparticles

The formulation of a therapeutic compound into nanoparticles (NPs) can impart unique properties. For poorly water-soluble drugs, NP formulations can improve bioavailability and modify drug distribution within the body. For hydrophilic drugs like peptides or proteins, encapsulation within NPs can also provide protection from natural clearance mechanisms. There are few techniques for the production of polymeric NPs that are scalable. Flash NanoPrecipitation (FNP) is a process that uses engineered mixing geometries to produce NPs with narrow size distributions and tunable sizes between 30 and 400 nm. This protocol provides instructions on the laboratory-scale production of core-shell polymeric nanoparticles of a target size using FNP. The protocol can be implemented to encapsulate either hydrophilic or hydrophobic compounds with only minor modifications. The technique can be readily employed in the laboratory at milligram scale to screen formulations. Lead hits can directly be scaled up to gram- and kilogram-scale. As a continuous process, scale-up involves longer mixing process run time rather than translation to new process vessels. NPs produced by FNP are highly loaded with therapeutic, feature a dense stabilizing polymer brush, and have a size reproducibility of &#177; 6%.

Flash NanoPrecipitation (FNP) is a scalable approach to produce polymeric core-shell nanoparticles. Lab-scale formulations for the encapsulation of hydrophobic or hydrophilic therapeutics are described.

Flash NanoPrecipitation para la encapsulación de compuestos hidrofóbicos e hidrofílicos en nanopartículas poliméricas

The formulation of a therapeutic compound into nanoparticles (NPs) can impart unique properties. For poorly water-soluble drugs, NP formulations can ...

Dry Powder and Nebulized Aerosol Inhalation of Pharmaceuticals Delivered to Mice Using a Nose-only Exposure System

Obstructive respiratory diseases like asthma and chronic obstructive pulmonary disease (COPD) are currently treated by inhaled anti-inflammatory and bronchodilator drugs. Despite the availability of multiple treatments, both diseases are growing public health concerns. The majority of asthma patients are well controlled on current inhaled therapies but a substantial number of patients with severe asthma are not. Asthma affects an estimated 300 million people worldwide and approximately 20 percent have a severe form of the disease. In contrast to asthma, there are few effective therapies for COPD. An estimated 10% of the population has COPD and the trend in death rates is increasing for COPD while decreasing for other major diseases. Although developing drugs for inhaled delivery is challenging, the nose-only inhalation unit enables direct delivery of novel drugs to the lung of rodents for pre-clinical efficacy and safety/toxicology studies. Inhaled drug delivery has multiple advantages for respiratory diseases, where high concentration in the lung improves efficacy and minimizes systemic side effects. Inhaled corticosteroids and bronchodilators benefit from these advantages and inhaled delivery may also hold potential for future biologic therapies. The inhalation unit described herein can generate, sample for characterization, and uniformly deposit a drug aerosol in the lungs of rodents. This enables the pre-clinical determination of the efficacy and safety of drug doses deposited in the lungs of rodents, key data required before initiating clinical development.

The inhalation unit described herein can generate, sample for characterization, and uniformly deposit a drug aerosol in the lungs of rodents. This enables the pre-clinical determination of the efficacy and safety of drug doses deposited in the lungs; key data enabling clinical inhaled drug development.

De polvo seco y nebulizada de inhalación de aerosol de productos farmacéuticos entregado a ratones utilizando un sólo Nose sistema de exposición

Obstructive respiratory diseases like asthma and chronic obstructive pulmonary disease (COPD) are currently treated by inhaled anti-inflammatory and ...