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Método de exposición sólo en la nariz de los animales y método de exposición in vitro de las células

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Ayudar a estudiar los efectos de la contaminación atmosférica en la salud humana

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Fondo

La contaminación atmosférica es como un asesino silencioso, que causa aproximadamente 3,7 millones de muertes al año en todo el mundo, lo que representa el 6,7% de todas las muertes en el mundo. Las muertes relacionadas con la contaminación atmosférica se deben sobre todo a enfermedades respiratorias como el cáncer de pulmón y las infecciones respiratorias. Según la tasa de emisión/fuente de formación de los contaminantes, los contaminantes atmosféricos pueden dividirse en primarios y secundarios. Los contaminantes atmosféricos primarios son los que se emiten directamente a la atmósfera, como los procesos industriales y biogénicos; los secundarios son los que se forman en la atmósfera.

En cuanto a la composición química, la contaminación atmosférica es una mezcla de gases y partículas (PM). Los gases y las PM pueden reaccionar bajo la influencia atmosférica y causar diferentes toxicidades a lo largo del tiempo. Se calcula que hasta el 87% de la población mundial vive en zonas 2,5 (PM<2,5) que superan las directrices de calidad del aire de la Organización Mundial de la Salud (OMS) para las PM, lo que provoca unos 2,9 millones de muertes al año. Los gases de la atmósfera también alcanzan niveles nocivos. Por ejemplo, se calcula que el ozono causa 217.000 muertes al año.

Aunque el público en general se verá afectado por la contaminación atmosférica, los grupos vulnerables, como las personas mayores, las mujeres embarazadas, los niños y las personas con algunas enfermedades existentes, pueden sufrir un mayor riesgo de tasas de incidencia y mortalidad relacionadas. Por ejemplo, en pacientes de 65 años o más, el aumento de los niveles de ozono, dióxido de azufre y monóxido de carbono en el exterior se asocia a un mayor riesgo de hospitalización por causas cardiovasculares. Los pacientes asmáticos también pueden empeorar su estado debido a los contaminantes atmosféricos. Otros factores sociales, como las disparidades sanitarias, entre ellas la malnutrición, el bajo nivel socioeconómico y la raza, también pueden agravar el impacto de los contaminantes atmosféricos sobre ellos.

Objetivo

Ante las limitaciones de la investigación in vivo, urge encontrar nuevos métodos de evaluación para medir con mayor precisión la toxicidad de la contaminación atmosférica. Los modelos celulares in vitro y los modelos animales experimentales son dos excelentes métodos alternativos que han surgido y que pueden evaluar la toxicidad del entorno de ensayo con mayor eficacia.

Sistema de exposición celular in vitro

(A) La cámara de exposición incluye una placa de cultivo porosa con un flujo de circulación interno no dirigido.

(B) El sistema de flujo vertical, incluida la placa de cultivo porosa, tiene boquillas que guían directamente el flujo de aire por encima de las células.

(C) Sistema de flujo horizontal: el flujo de aire pasa a través de una cámara de cultivo celular situada debajo de la vía de circulación.

Evaluación de modelos in vitro

Los tipos de criterios de valoración de la toxicidad asociados a la exposición a la contaminación atmosférica pueden evaluarse mediante modelos in vitro. Las condiciones generales de exposición in vitro se llevan a cabo en la interfaz aire-líquido y pueden medirse varios tipos de reacciones tóxicas. Tras la exposición a contaminantes, se producen cambios en la viabilidad celular y en los niveles de genes, proteínas y epigenoma.

Evaluación de modelos animales

Un método más eficaz de exposición in vitro consiste en estudiar las reacciones tóxicas de animales de experimentación a los contaminantes atmosféricos. Estos diseños permiten el uso de sistemas de generación de exposición y dispositivos experimentales similares a los experimentos in vitro para evaluar roedores expuestos a contaminantes atmosféricos. Estos métodos pueden mejorar la credibilidad de los datos in vitro.

Los experimentos con animales permiten evaluar los efectos toxicológicos de la exposición a contaminantes atmosféricos en un entorno más controlable. Las ratas y los ratones son los modelos más comunes, pero también se utilizan otros animales, como primates no humanos, perros y conejos, para evaluar la toxicidad de la contaminación atmosférica. Para exponer a los animales a los contaminantes atmosféricos pueden utilizarse diseños de estudios agudos, subcrónicos y crónicos. El diseño agudo puede incluir, por ejemplo, una exposición de un día, dos días o diaria, que abarca de 5 a 7 días por semana, menos de 14 días. El diseño subcrónico incluye una exposición diaria similar, pero debe mantenerse durante 90-180 días. La duración del diseño crónico oscila entre 180 días y dos años. En los estudios con animales pueden observarse muchos tipos de resultados toxicológicos, como mortalidad y anomalías generales y efectos a nivel de órganos, tejidos y moléculas.

Conclusión

En resumen, de acuerdo con la investigación científica actual, la combinación de la exposición sólo en la nariz de los animales y la exposición in vitro de las células es un método experimental eficaz que los investigadores pueden utilizar para estudiar los efectos a medio y largo plazo de diversos contaminantes en el cuerpo humano.

El sistema de exposición exclusivamente nasal animal y el sistema de exposición in vitro celular (ALI), que Tow-Int Tech ha desarrollado de forma independiente, pueden ayudar y acelerar la investigación en este campo.

Soluciones y aplicaciones

Tow-Int Tech Sistema de exposición sólo nasal para pequeños animales

El sistema Tow-Int Tech Small Animal Nose-only Exposure System es adecuado para llevar a cabo experimentos de administración sólo por la nariz y de exposición por inhalación en ratones, ratas, cobayas y otros animales de experimentación. El sistema tiene una buena hermeticidad y una concentración de exposición uniforme, lo que lo hace adecuado para experimentos de toxicidad por inhalación sólo por la nariz utilizando sustancias inhalables como líquido, polvo, aerosoles de nanopartículas y humo. El sistema puede garantizar la coherencia de la dosis de inhalación del mismo grupo experimental de animales, realizar la detección en línea de la concentración de aerosoles y el muestreo en línea en tiempo real, y adoptar un sistema de control de alta precisión para garantizar la uniformidad y la estabilidad de la contaminación.

Los sistemas de exposición animal pueden ensayar diversas sustancias, como fármacos, contaminantes atmosféricos, PM2,5, materia orgánica, higiene industrial, productos químicos agrícolas, etc. Pueden realizarse múltiples experimentos de contaminación por gases, incluida la contaminación aguda y crónica, hipobárica, hiperbárica, hipoxia e hiperoxia.

Sistema de exposición in vitro Tow-Int Tech ALI Cell

Sistema de exposición in vitro Tow-Int Tech ALI Cell (exposición de cultivo de interfaz gas-líquido): Las células se cultivan en la interfaz gas-líquido ALI utilizando la tecnología de membrana Transwell y luego se exponen a sustancias inhalables para su contaminación por el sistema de exposición. Debido a la exposición de la superficie celular a la sustancia contaminada y a que el sustrato de la membrana se encuentra en el medio de cultivo, este método simula el proceso de entrada de sustancias inhalables en el cuerpo humano.

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Referencia:

New Approach Methods to Evaluate Health Risks of Air Pollutants: Consideraciones críticas de diseño para ensayos de exposición in vitro