Yuichiro Kudo

Departamentul de Medicină Preventivă și Sănătate Publică, Școala de Medicină a Universității Kitasato, 1-15-1 Kitasato, Sagamihara, Kanagawa 228-8555 Japonia

Yoshiharu Aizawa

Departamentul de Medicină Preventivă și Sănătate Publică, Școala de Medicină a Universității Kitasato, 1-15-1 Kitasato, Sagamihara, Kanagawa 228-8555 Japonia

Abstract

Pentru a evalua siguranța lânii de rocă (fibre RW), am examinat biopersistența unei probe RW în plămânii șobolanilor, pe baza modificărilor numărului de fibre și a dimensiunii fibrelor în termeni de lungime și lățime, printr-un studiu de expunere la inhalare numai pentru nas. . Douăzeci de șobolani masculi Fischer 344 (cu vârsta de 6-10 săptămâni) au fost expuși la fibre RW la o concentrație de 70 (21) fibre/m 3 și 30 (6,6) mg/m 3, medie aritmetică (deviație standard geometrică), continuu timp de 3 h zilnic timp de cinci zile consecutive. Cinci șobolani au fost sacrificați la scurt timp și la 1, 2 și 4 săptămâni după expunere, iar țesuturile pulmonare au fost cenușate de un cenușă cu plasmă la temperatură scăzută. Apoi, numerele și dimensiunile fibrelor din probele de cenușă au fost determinate folosind un microscop cu contrast de fază și un analizor de imagine calculat. Numărul de fibre din plămâni la 4 săptămâni după expunere a scăzut semnificativ de la valoarea inițială, adică la scurt timp după expunere (P Cuvinte cheie: Lână de rocă, inhalare numai pentru nas, degajare, biopersistență

Introducere

Pe piața actuală, diferite tipuri de fibre vitroase artificiale (MMVF) au fost utilizate ca înlocuitori ai azbestului. Lâna de stâncă (RW), un fel de MMVF, este fabricată din zgură moale topită, cum ar fi zgură de fier, zgură de cupru, zgură de nichel etc. și piatră naturală, cum ar fi andezit, bazalt și amfibolit. Deoarece RW excelează în rezistența la căldură, rezistența la foc și absorbția sunetului, este utilizat în principal ca material rezistent la foc și căldură, ca material izolant termic și ca material de absorbție fonică [7]. Într-un studiu anterior al experimentelor in vivo folosind RW, fibroza pulmonară a fost observată la șobolani, dar dezvoltarea tumorilor pulmonare nu a fost raportată [8], iar β-glucuronidaza și lactatul dehidrogenază (LDH) eliberate din macrofage [9] și celule gigantice au fost raportate formarea de celule cultivate [10], deși astfel de efecte ale RW au fost mai slabe decât cele ale crisotilului. Pe baza acestor studii, Agenția Internațională pentru Cercetarea Cancerului (IARC) clasifică RW ca grupa 3: carcinogenitate limitată sau imatură la animale și carcinogenitate neclasificabilă la om [11].

Pentru a evalua efectele biologice ale MMVF, cum ar fi RW, s-au efectuat multe studii de experimente in vivo, inclusiv expunerea la inhalare pe termen scurt și lung, injectarea MMVF în pleură și peritoneu și injecția în trahee. Rapoartele IARC [11] au dovedit că studiile de expunere la inhalare sunt cea mai potrivită metodă de evaluare a efectelor asupra sănătății publice.

În studiul de față, pentru a examina persistența RW în plămâni ca un indice al efectului RW asupra sistemului respirator, am efectuat un studiu pe termen scurt de expunere la inhalare, numai pe nas, la șobolani.

Materiale și metode

Materiale

Ca material analit, am folosit o probă RW fabricată de NC Co. Ltd., Japonia, furnizat de Rock Wool Association, Japonia. Spectroscopia cu raze X fluorescente a arătat că proba RW era compusă chimic din 39% SiO2, 33% CaO, 14% Al2O3, 5% MgO, 1,8% Fe2O3 și 0,6% S.

Inițial, RW este prezent sub formă de bucăți de fibre de diferite dimensiuni (lungime și lățime). În general, au fost efectuate experimente pe animale pentru a evalua efectele biologice ale MMVF. Deoarece se știe că efectul biologic al fibrelor variază în funcție de dimensiune, dimensiunea fibrei este importantă pentru a cunoaște efectul nociv maxim. Prin urmare, am ajustat dimensiunea RW în conformitate cu metoda de Kohyama [12], adică RW în vrac a fost umplut într-un cilindru (6 cm diametru, 28,3 cm 2) și o presiune de 160 kg/cm 2 (4,5 MPa) a fost aplicat de două ori folosind o mașină de presat manual cu ulei (tip BRM 32, Maekawa MFG Co., Ltd., Tokyo). Fibrele brute de RW au fost pulverizate în fibre mai scurte prin acest proces, iar fibrele mai scurte pulverizate au fost utilizate pentru prezentul experiment de inhalare. Dimensiunile fibrelor RW pulverizate dispersate în camera de expunere au fost măsurate prin eșantionare, folosind o metodă de filtrare și microscopie electronică. Lungimea lor medie geometrică (abaterea standard geometrică) și lățimea medie geometrică (abaterea standard geometrică) au fost 15,49 (2,02) μm și respectiv 2,44 (1,59) μm (Fig. 1). Apoi, pentru a face mai ușoară generarea de RW în sistemul de expunere exclusiv la nas, fibrele RW pulverizate au fost amestecate cu margele de sticlă (BZ-02, AS ONE Corp., Osaka) la un raport de 1 (RW) la 39 de sticlă mărgele) în greutate.

după

Imagine microscopică electronică a fibrei înainte de generare (× 1000)

Sistem de expunere numai la nas prin inhalare

Materialele preparate în conformitate cu procedura de mai sus au fost tratate după cum urmează: aerul a fost furnizat de la un compresor de aer la un generator de material, după cum a raportat Kudo și colab. [13], cu o rată de 30 L/min, iar materialele au fost plasate în rezervorul de stocare a materialului al generatorului de materiale. Materialele amestecate cu bile de sticlă au fost fluidizate de aer de la compresorul de aer și separate de bile de sticlă. Ca urmare, materialele au fost emise în aer. Materialele generate au fost trimise în camera secundară, diluate cu aer filtrat la o concentrație specificată și transferate în camera de expunere. Debitul de evacuare în camera de expunere a fost stabilit la 40 L/min. Pentru a menține concentrația fibrelor RW (10.000 cpm) în camera de expunere, concentrația a fost monitorizată folosind un contor digital de praf, iar cantitatea de materiale care trebuie generată a fost ajustată prin aplicarea de feedback către alimentator. Suporturile pentru șobolani au fost așezate în camera de expunere.

Studiul expunerii

Zece șobolani Fischer 344 de sex masculin (cu vârsta de 6-10 săptămâni) au fost folosiți pentru fiecare experiment și fiecare experiment a fost efectuat de două ori (20 de șobolani în total). Pentru a se climatiza șobolanii la mediul laboratorului, au fost adăugați mai întâi în cuști timp de 1 săptămână, cu acces gratuit la apă, alimente și aer proaspăt filtrat. Temperatura din cameră a fost menținută la 22 ° C și 40% umiditate.

La scurt timp după a cincea zi de expunere, cinci șobolani (greutate medie 180 g) au fost sacrificați (grupul de la scurt timp). Cinci șobolani au fost, de asemenea, sacrificați la 1 săptămână (grupul de 1 săptămână), 2 săptămâni (grupul de 2 săptămâni) și 4 săptămâni (grupul de 4 săptămâni) după sfârșitul perioadei de expunere. Greutatea corporală a șobolanilor a fost măsurată o dată pe săptămână, iar aspectul și starea lor au fost monitorizate intermitent pentru orice modificare în timpul și după perioada de expunere.

Măsurarea fibrelor în plămânii de șobolan

Sub anestezie cu pentobarbital (0,15 mg/kg greutate corporală), șobolanii au fost sacrificați prin sângerare din aorta abdominală și plămânii lor au fost rezecați. Plămânii rezecați au fost depozitați la temperatură scăzută (-20 ° C). Ulterior, țesuturile pulmonare au fost decongelate la temperatura camerei, tocate și liofilizate pentru a reduce greutatea la un nivel specificat. Greutatea după liofilizare a fost considerată ca greutatea plămânilor uscați. Plămânii liofilizați de aproximativ 17 mg au fost incinerați într-un asher cu temperatură scăzută (Plasma Asher LTA-102, Yanaco Corp., Kyoto) timp de 24 de ore.