Particle and Fibre Toxicology, 2006; 3: 3-3 (más artículos en esta revista)

Toxicidad pulmonar cribado en estudios con ratas macho TiO 2 partículas sustancialmente encapsulado con pyrogenically depositado, sílice amorfo

BioMed Central
PP Warheit (david.b.warheit @ usa.dupont.com) [1], TR Webb (Thomas.r.webb @ usa.dupont.com) [1], Reed KL (Kenneth.l.reed @ usa.dupont . Com) [1]
[1] DuPont Haskell Laboratorio de la Salud y Ciencias del Ambiente, Newark, DE, EE.UU.

Este es un artículo de acceso abierto distribuido bajo los términos de la licencia Creative Commons License (http://creativecommons.org/licenses/by/2.0], que permite el uso irrestricto, la distribución y reproducción en cualquier medio, siempre que la obra original sea debidamente citada.

Resumen

El objetivo de este estudio fue evaluar la toxicidad aguda de pulmón en ratas de intratracheally inculcado TiO 2 partículas que se han depositado encapsulado con pyrogenically, sílice amorfa. Grupos de ratas fueron intratracheally infundido ya sea con dosis de 1 o 5 mg / kg de hidrofílicos Pigment Un TiO 2 partículas o dosis de 1 o 5 mg / kg de control o de los siguientes tipos de partículas: 1) R-100 partículas de TiO 2 ( Hidrófilo en la naturaleza), 2) las partículas de cuarzo, 3) las partículas de hierro carbonilo. Tamponada con fosfato salino (PBS) infundido ratas sirvió como controles adicionales. Tras las exposiciones, los pulmones de PBS y de partículas de ratas expuestas fueron evaluadas por el lavado broncoalveolar (BAL) de líquido marcadores de inflamación, la proliferación celular, y por histopatología en el tiempo después de la instilación de puntos de las 24 horas, 1 semana, 1 mes y 3 meses.

El lavado broncoalveolar resultados demostraron que la exposición del pulmón a partículas de cuarzo, tanto en las concentraciones, pero en particular, a las más altas dosis, produce un aumento significativo frente a los controles en la inflamación pulmonar y de los índices de citotoxicidad. La exposición a una o Pigment R-100 TiO 2 partículas producidas transitoria lesión inflamatoria de células y efectos a las 24 horas postexposición (pe), pero estos efectos no fueron sostenidos en comparación con los efectos relacionados con el cuarzo. La exposición a partículas de hierro carbonilo o PBS resultado sólo en menor, de corto plazo y reversibles inflamación pulmonar, probablemente relacionado con los efectos de la instilación procedimiento.

Análisis histopatológico de los tejidos de pulmón pulmonar reveló que la exposición a Pigment Un TiO 2 partículas producen menor inflamación a las 24 horas postexposición y estos efectos no fueron significativamente diferentes de las exposiciones a la I-100 o de partículas de hierro carbonilo. Pigment A-expuestos tejido pulmonar parecía normal en las secciones 1 y 3 meses postexposición. En contraste, la exposición pulmonar a partículas de cuarzo en ratas produjo un dependiente de la dosis respuesta inflamatoria pulmonar caracterizada por neutrófilos y espumosa (lípidos que contienen), la acumulación de los macrófagos alveolares, así como las pruebas de principios de engrosamiento de los tejidos de los pulmones compatibles con el desarrollo de fibrosis pulmonar.

En base a nuestros resultados, se concluye lo siguiente: 1) Pulmonar instilación exposiciones a Pigment Un TiO 2 en partículas de 5 mg / kg produjo una respuesta inflamatoria pulmonar transitoria que no es diferente de la respuesta pulmonar a la I-100 TiO 2 o partículas de hierro carbonilo Partículas; 2) la respuesta a un Pigment fue considerablemente menos activos en términos de la inflamación, la citotoxicidad, y fibrogénicos efectos positivos que el control de tipo de partículas, partículas de cuarzo. Por lo tanto, basándose en las conclusiones de este estudio, esperamos que se inhala Pigment Un TiO 2 partículas que tienen un bajo riesgo potencial de producir efectos adversos de salud pulmonar.

Introducción

Este estudio fue diseñado como una pantalla preliminar para determinar si Pigment Un TiO 2 partículas (TiO 2 partículas que se han depositado encapsulado con pyrogenically, sílice amorfo) impartir una toxicidad significativa en los pulmones de ratas, y que es más importante, la manera en que la actividad de este TiO 2 formulación compara con otros materiales de referencia de partículas. Así, el objetivo fue evaluar en ratas, usando un bien desarrollados, a corto plazo pulmonar bioensayo los efectos de toxicidad pulmonar aguda de intratracheally inculcado, Pigment Un TiO 2 muestras de partículas y comparar la toxicidad pulmonar de estas muestras con 2 baja toxicidad de partículas - Tipos (controles negativos) y un citotóxico de partículas (control positivo) de muestra, y 2) al puente de los resultados de esos estudios con la instilación de datos previamente generados a partir de estudios de inhalación con partículas de cuarzo en forma de polvo de sílice y con carbonilo como las partículas de hierro Inhalación / instilación puente materiales.

Métodos
Animales

Grupos de hombres Crl: CD (SD) ® IGSBR ratas (Charles River Laboratories, Inc, Raleigh, Carolina del Norte) fueron usados en este estudio. Las ratas fueron aproximadamente 8 semanas de edad de inicio en el estudio (media de los pesos en el rango de 240 - 255 gramos). Todos los procedimientos de utilización de los animales fueron examinados y aprobados por el animal de Atención Institucional y el Empleo y el Comité de animales programa está plenamente acreditada por la Asociación para la Evaluación y Acreditación de Cuidado de Animales de Laboratorio (AAALAC).

Partículas de tipo

Partículas de cuarzo (sílice cristalina, Min-U-Sil 5) que van en tamaño de 1-3 μ m se obtuvieron de Pittsburgh y Sand Glass Corporation. Carbonilo de hierro (CI) de partículas con tamaños desde 0,8 - 3,0 μ m se obtuvieron de GAF Corporation. R-100 partículas de dióxido de titanio (~ 99% en peso de dióxido de titanio, ~ 1% en peso de alúmina) que poseen un tamaño medio de partículas de ~ 300 nm y una media BET ~ superficie de 6 m 2 / g se obtuvieron de la empresa DuPont. Cloruro de un proceso producido Pigment partículas de dióxido de titanio (~ 96% en peso de dióxido de titanio, ~ 1% en peso de alúmina, ~ 3% en peso de sílice amorfo [encapsulación de partículas]) que poseen un tamaño medio de partículas de ~ 290 nm y una media de la superficie BET ~ 7,9 m 2 / g también fueron obtenidos de la empresa DuPont (véase el cuadro 1]. Tenga en cuenta que de las de DuPont derivado del dióxido de titanio muestras fueron rutilo en la forma (estructura cristalina).

General diseño experimental (ver archivo adicional 1]

Las características fundamentales de este bioensayo pulmonar son: 1) la evaluación dosis-respuesta, y 2) el tiempo curso de las evaluaciones para determinar la sostenibilidad de cualquier efecto observado. Así, los principales criterios de valoración de este estudio fueron los siguientes: 1) tiempo y dosis / respuesta de la intensidad de la inflamación pulmonar y la citotoxicidad, 2) las vías aéreas y la proliferación de las células del parénquima pulmonar, y 3) evaluación histopatológico de los tejidos de los pulmones.

Grupos de ratas fueron intratracheally infundido con dosis únicas de 1 o 5 mg / kg de cuarzo (sílice) partículas, partículas de hierro carbonilo, R-100 partículas de TiO 2, o Pigment Un TiO 2 partículas. La instilación intratraqueal vía de entrada de la técnica no es un sustituto de las más relevantes fisiológicamente inhalación método de la exposición. Cabe señalar sin embargo, que los estudios de detección pulmonar no son sustitutos de más fisiológicamente relevantes, estudios de toxicidad por inhalación, como la inhalación de 4 semanas, 90 días estudios de inhalación, o 2 años de estudios de inhalación bioensayo. Sin embargo, la instilación intratraqueal método de la exposición puede ser una pantalla cualitativamente fiable para evaluar la toxicidad pulmonar de partículas [1, 2]. Todas las partículas se prepararon en un volumen de solución salina amortiguadora de fosfato (PBS) y sometido a polytron dispersement. Grupos de PBS-inculcado ratas sirvió como control. Los pulmones de PBS, y las partículas de ratas expuestas fueron evaluadas por lavado broncoalveolar los análisis a las 24 hr, 1 semana, 1 mes y 3 meses postexposición (pe). Por la proliferación de las células del pulmón y la histopatología estudios, otros grupos de animales fueron inculcado con la partícula-tipos enumerados anteriormente, así como PBS.

Para el lavado broncoalveolar estudios, el 5 de las ratas macho / grupo fueron expuestos a través de la instilación intratraqueal de 1) control del vehículo - salina tamponada con fosfato (PBS), 2) las partículas de hierro carbonilo en la cadena PBS en 1 o 5 mg / kg; 3) hidrofílicos R - 100 partículas de TiO 2 en PBS al 1 o 5 mg / kg, 4) hidrofílicos Pigment Un TiO 2 partículas en PBS al 1 o 5 mg / kg, o 5) Min-U-Sil partículas de cuarzo cristalino en PBS al 1 o 5 mg / Kg (véase el cuadro 1 y la archivo adicional 1].

Para los estudios de los tejidos de los pulmones, otros grupos de animales (4 ratas / grupo) se inculca con la partícula-tipos mencionados anteriormente, más el control del vehículo, es decir, PBS. Estos estudios y los correspondientes grupos de ratas fueron dedicados a los tejidos de los pulmones, pero sólo analiza los grupos de dosis altas (5 mg / kg) y controles de PBS se utilizaron en estudios de la morfología. Estos estudios consistió en la proliferación celular y evaluaciones de las evaluaciones histopatológicas de la infección de las vías respiratorias. Similar a la BAL fluido estudios, la instilación intratraqueal período de exposición fue seguida de las 24 horas del día, 1 semana, 1 mes y 3 meses de los períodos de recuperación.

El lavado pulmonar

Los pulmones de la farsa y de partículas-las ratas fueron expuestas lavaged con un calentado de búfer fosfato salino (PBS) solución como se describió anteriormente. Metodologías para el recuento celular, los diferenciales de biomarcadores y pulmonar en lavaged fluidos se llevaron a cabo según lo descrito anteriormente [3, 4]. En resumen, los primeros 12 mL de lavaged fluidos recuperados de los pulmones de partículas o PBS-ratas expuestas se centrifuga a 700 g, y 2 mL del sobrenadante fue removido para estudios bioquímicos. Todos los ensayos bioquímicos se realizaron en BAL fluidos utilizando una Roche Diagnostics (BMC) / Hitachi 717 ® química clínica utilizando analizador Roche Diagnostics (BMC) / Hitachi ® reactivos. Lactato deshidrogenasa (LDH), fosfatasa alcalina (ALP), y lavado de fluidos proteínas se midieron utilizando Roche Diagnostics (BMC) / Hitachi ® reactivos. Lactato deshidrogenasa citoplásmica es una enzima y se utiliza como indicador de daño celular. Actividad de la fosfatasa alcalina es una medida de tipo II del epitelio alveolar de células secretoras actividad, y el aumento de la actividad en ALP BAL fluidos que se considera un indicador de tipo II del pulmón de células epiteliales de toxicidad. Los aumentos en el fluido BAL micro proteínas (MTP) en general, las concentraciones son compatibles con una mejora de la permeabilidad vascular de las proteínas en la región alveolar, lo que indica una ruptura en la integridad de la barrera alvéolo-capilar.

La proliferación de las células pulmonares estudios

Grupos de partículas de ratas expuestas y los correspondientes controles fueron pulsados 24 horas después de la instilación, así como 1 semana, 1 y 3 meses postexposición, con una inyección intraperitoneal de 5-bromo-2'deoxyuridine (BrdU) disueltos en un 0,5 N bicarbonato de sodio Solución tampón a una dosis de 100 mg / kg de peso corporal. Los animales fueron sacrificados 6 horas después de la inyección de pentobarbital. Tras el cese de la respiración espontánea, los pulmones se infundido con un fijador neutral formalina tamponada a una presión de 21 cm H 2 O. Después de 20 minutos de la fijación, la tráquea fue sujetos al suelo, y el corazón y los pulmones fueron cuidadosamente removidos en bloque y de inmersión-fijadas en formol. Además, una pieza de 1 cm de duodeno (que sirvió como control positivo) se ha retirado y almacenado en formaldehído. Posteriormente, parasagital secciones de la derecha craneal y caudal lóbulos y regiones de los lóbulos del pulmón izquierdo, así como las secciones duodenal se deshidrataron en el 70% de etanol y seccionó de la histología. Las secciones fueron incluidos en parafina, corte, y montadas sobre portaobjetos de vidrio. Las diapositivas se tiñeron con un anticuerpo anti-BrdU, con un AEC (3-amino-9-etil carbazole) marcador, y contra-teñidas con hematoxilina acuosa. Un mínimo de 1000 células / animal fueron contados en cada terminal y alveolar bronquiolares regiones. Para cada grupo de tratamiento, immunostained núcleos en las vías respiratorias (es decir, la terminal de las células epiteliales bronquiolares) o del parénquima pulmonar (por ejemplo, epitelios, macrófagos o células intersticiales) se contó con microscopia de luz en la magnificación × 1000 [3, 4].

Estudios de histopatología de pulmón

Los pulmones de las ratas expuestas a partículas o PBS controles se prepararon para microscopía por vía aérea bajo la presión de perfusión (21 cm H 2 O) a las 24 horas, 1 semana, 1 y 3 meses postexposición. Sagital sectores de la izquierda y la derecha pulmones se hicieron con una hoja de afeitar. Bloques de tejido fueron disecados de izquierda, superior derecha, inferior derecha y de las regiones del pulmón y posteriormente se preparó para microscopía de luz (parafina incrustados, seccionadas y teñidas con hematoxilina-eosina) [3, 4].

Los análisis estadísticos

Para los análisis, cada uno de los valores experimentales se compararon con sus correspondientes simulacro de los valores de control para cada punto del tiempo. Un análisis de la varianza (ANOVA) y el test de Bartlett se calcularon para cada tiempo de toma de muestras. Cuando la prueba de ANOVA F fue significativa, la prueba de Dunnett se utilizó para comparar los medios de control de grupo y cada uno de los grupos expuestos a partículas. Importancia fue juzgado en el nivel de 0,05 de probabilidad.

Resultados
Pulmón pesos

Pulmón pesos de las ratas se reforzó con el aumento de la edad en el estudio (es decir, el aumento de los períodos de tiempo postexposición siguiente instilación). Pulmón pesos en dosis alta de cuarzo-ratas fueron expuestas aumentó ligeramente frente a los controles en 1 semana, y en 1 mes y 3 meses postexposición (datos no presentados).

Lavado broncoalveolar resultados
La proliferación de las células del pulmón y estudios de histopatología
Histopatológico de evaluación

Análisis histopatológico de los tejidos de pulmón pulmonar reveló que la exposición a carbonilo de hierro, a la I-100 partículas, o Pigment Un TiO 2 partículas en ratas no produjo efectos adversos significativos en comparación con los controles expuestos PBS-, como lo demuestra la arquitectura pulmonar normal observado en Los animales expuestos en la exposición posterior a la instilación períodos de tiempo que van de 24 horas a 3 meses (Figs. 5, 6]. Análisis histopatológico de los tejidos de pulmón no revelaron diferencias entre el R-100-TiO 2 vs ratas expuestas las personas expuestas a un Pigment partículas de TiO 2 (Figs. 5, 6]. Una luz micrograph de una sección de tejido pulmonar de una rata infundido con 5 mg / kg de R-100 TiO 2 partículas en las 24 horas postexposición demostrado inculcado la deposición de partículas y normal fagocíticas respuestas de los macrófagos alveolares (Fig. 5]. Secciones de tejido pulmonar de las ratas infundido con 5 mg / kg de R-100 partículas de TiO 2 era muy similar histológicamente al tejido pulmonar secciones de la Pigment Un TiO 2-ratas expuestas postexposición en cada período de tiempo y demostró la arquitectura pulmonar normal.

Análisis histopatológico de los tejidos de pulmón pulmonar reveló que la exposición a partículas de cuarzo en ratas produjo dependiente de la dosis respuestas inflamatorias pulmonares caracterizada por neutrófilos y espumosa (lípidos que contienen), la acumulación de los macrófagos alveolares. Además, el engrosamiento de los tejidos de los pulmones, como paso previo al desarrollo de la fibrosis era evidente y progresivo (Figs. 7, 8, 9].

Discusión

El objetivo de este estudio fue evaluar la toxicidad pulmonar aguda de intratracheally inculcado, hidrofílicos Pigment Un TiO 2 partículas en ratas. Uso de metodología de bioensayo pulmonar, la toxicidad pulmonar de inculcado Pigment Un TiO 2 partículas se comparó con un control positivo del tipo de partículas, de cuarzo, así como dos negativos de los tipos de control de partículas, y las partículas de hierro carbonilo R-100 partículas de TiO 2.

Un pigmento TiO 2, R-100 TiO 2, o CI no produjeron efectos pulmonares adversos significativos en ninguno de los bioensayos en este estudio (BAL indicadores inflamatorios, la proliferación de las células, o histopatología). Estos tipos de partículas producidas sólo un efecto transitorio pulmonares inflamatorias. Debido a que este efecto inflamatorio también se observó en el grupo de control PBS vehículo, uno puede asumir que el efecto es el resultado de la instilación proceso y no de las partículas en el pulmón en sí.

En cambio, las partículas de cuarzo, en particular, a las más altas dosis, produce efectos adversos importantes en la inflamación pulmonar, la citotoxicidad y la proliferación de las células del parénquima pulmonar puntos finales, que continuó a través de los 3 meses postexposición período de estudio. Histopatológico evaluación más demostrado que las partículas de cuarzo produce inflamación pulmonar, macrófagos espumosos y engrosamiento de los tejidos (como preludio a la fibrosis).

Sobre la base de los datos generados a partir de este bioensayo pulmonar, llegamos a la conclusión de que hidrofílicos Pigment Un TiO 2 partículas no son causa importante de la toxicidad pulmonar y los efectos pulmonares medidos no son significativamente diferentes de los efectos producidos por hidrofílicos R-100 partículas de TiO 2.

En un estudio anterior, se evaluó el potencial de toxicidad pulmonar aguda en ratas de una serie de intratracheally inculcado TiO 2 tipos de partículas (2 o 10 mg / kg) (1) que poseen ningún tratamiento de la superficie, (2) una alúmina-sólo el tratamiento de superficies (~ 3,2% en peso de Al 2 O 3 equivalente) o (3) una combinación de alúmina / sílice tratamiento superficial (~ 1.8-5.8% en peso de Al 2 O 3 equivalente, ~ 3.0-10.5 wt% SiO 2 equivalente). Se incluyen en este estudio fueron hidrofílicos TiO 2 partículas, codificado como R-100, que no tenían inorgánicos tratamiento de la superficie, pero sí poseen una pequeña cantidad de un tratamiento de superficie orgánicos, a saber, triethanolamine. Tenga en cuenta que el potencial de toxicidad por inhalación de los pigmentos que poseen tratamiento limitado (es decir, el 1% de Al 2 O 3) habían sido evaluadas previamente, lo que nos ha permitido superar los resultados de esta evaluación con los que se derivan de las mencionadas instilación estudio de la toxicidad. Durante ese estudio, solución salina-inculcado ratas sirvió como control. Los pulmones de las ratas expuestas farsa y fueron evaluados por el lavado broncoalveolar en 24 horas, 1 semana, 1 y 3 meses postexposición (pe). Los resultados demostraron que la dosis alta (10 mg / kg) pigmento grado TiO 2 partículas que poseen la mayor cantidad de inorgánicos tratamiento de la superficie (Al 2 O 3 / SiO 2 combinación) produjo una más intensa respuesta inflamatoria pulmonar en relación con las otras muestras. Este efecto se mide sólo a través de 1 mes, pero no la de 3 meses postexposición período, lo que indica que el efecto de la gran superficie tratada TiO 2 de partículas (es decir, el 84% TiO 2, ~ 6% de alúmina y ~ 10% de sílice amorfo) fue relativamente Menor en comparación con los efectos de las partículas de cuarzo [2].

Estos resultados son similares a los resultados de otro estudio anterior en la evaluación de tratamientos de superficie, en el que se evaluó la toxicidad de los pigmentos de dióxido de titanio de grado partículas hechas por superficie hidrofóbica aplicación de octyltriethoxysilane (OTAS) [5]. En similar de tipo pulmonar bioensayo estudios, en dosis más altas (2 y 10 mg / kg), la toxicidad de OTAS revestida de las partículas de TiO 2 no fue significativamente diferente de la R-100 hidrofílicos TiO 2 partículas. El R-100 tiene una media del tamaño de las partículas de 300 nm y una superficie de ~ 6 m 2 / g, mientras que los tratados con OTAS TiO 2 partícula primaria tiene un tamaño de partícula de 230 nm y una superficie de ~ 8 m 2 / G.

Tratamientos de superficie de las partículas de TiO 2 han sido objeto de interés durante los últimos años. La preocupación por los posibles efectos de hidrofóbicas recubrimientos fue inicialmente planteada por Pott y compañeros de trabajo [6, 7]. Estos investigadores informaron de que la exposición a hidrofóbicas recubierto, ultrafinas (~ 20-30 nm), las partículas de dióxido de titanio (T-805 muestra) producido inesperados letalidad en ratas expuestas intratracheally [6, 7]. Pott informó de que las dos primeras ratas que fueron tratadas con 6 mg hidrofóbicas partículas ultrafinas TiO 2 (T-805) demostró de inmediato los síntomas de dificultad respiratoria en comparación con las ratas una exposición similar a otras partículas, y que sobrevivieron menos de una media hora; Instilación de 3 mg T-805 partículas también indujo un efecto fatal, y la dosis de 1 mg se toleran con algunas limitaciones. Estudios posteriores se realizaron con intratraqueal instilaciones semanales de las dosis de 0,5 mg hidrofóbicas TiO 2 (T-805), y aún algunos de mortalidad producida. En cambio, Pott informó de que casi la totalidad de las ratas expuestas a dosis equivalentes de hidrófilo, dióxido de titanio partículas ultrafinas (P-25) (muestra de partículas de tamaño similar) sobrevivieron a la instilación intratraqueal exposiciones. Un factor de confusión de la Pott estudio en el que no se ha abordado ni se controlan adecuadamente para la toxicidad potencial del 1% de Tween, que se añadió como un detergente selectiva a la T-805, pero no muestra a la hidrofílicos P-25 muestra, la creación de un Variable adicional en el estudio. Por lo tanto, es concebible que el detergente contribuido de manera significativa a los efectos tóxicos observados en la T-805-ratas expuestas.

Es importante señalar que los resultados reportados por Pott y sus colegas no han sido confirmadas por una variedad de otros investigadores que han comparado los efectos de los peligros pulmonar hidrofílicas e hidrofóbicas recubiertos de partículas de dióxido de titanio. Como se ha señalado anteriormente, hemos evaluado previamente en ratas la toxicidad pulmonar de inculcado hidrofílicos vs hidrofóbicas, pigmento de la categoría TiO 2 partículas, utilizando una metodología de bioensayo pulmonar. Los resultados demostraron que sólo las dosis altas (10 mg / kg) hidrofílicos, pigmento de dióxido de titanio de grado 2 y las partículas con los tipos de partículas que contiene un surfactante, a saber. Tween 80, produjo una transitoria y reversible de la respuesta inflamatoria pulmonar, y esto fue resuelto en el plazo de 1 semana postexposición. En ese estudio, se concluye que la OTAS cobertura hidrofóbica en el pigmento de la categoría TiO 2 de partículas no son causa importante de la toxicidad pulmonar.

Estudios reportados por otros investigadores han confirmado estos resultados. En este sentido, Hohr et al. [8] evaluó la inflamación pulmonar aguda en ratas después de la instilación intratraqueal de la superficie modificada (hidrofílicas e hidrofóbicas) multa (180 nm) y ultrafinas (20-30 nm) TiO 2 equivalente a la masa de partículas (1 o 6 mg) o calculados superficie Dosis (100, 500, 600, y 3000 cm 2). Estos investigadores concluyeron que el fluido BAL biomarcadores de respuestas inflamatorias de pulmón correlacionado con la dosis administrada superficie entregada a los pulmones. Además, la hidratación de las partículas recubierto TiO 2 producidas disminuido la inflamación pulmonar en relación con hidrofílicos revestida de partículas, sin embargo, estos pequeños efectos no fueron significativamente diferentes entre las dos muestras. Las conclusiones extraídas de este estudio es que la superficie en lugar de la superficie de revestimiento hidrófugo influye en la respuesta inflamatoria pulmonar aguda producida después de la instilación intratraqueal de la multa, ya sea de grado o ultrafinas de tamaño de partículas TiO 2.

En otro estudio que compara los efectos de los productos de revestimiento Oberdorster [9] ratas expuestas a través de la instilación intratraqueal a dos diferentes tipos de agregados de partículas ultrafinas TiO 2 muestras (tamaño de las partículas de ambos tipos que se informó de ~ 20 nm) en dosis de 50 o 500 μ g. Un tipo fue revestida de silano, con lo que la superficie de partículas hidrofóbicas, mientras que la otra se muestra de partículas sin revestir y hidrofílicos. Hidrofóbicas recubiertos con TiO 2 partículas ultrafinas producido una reducción de la respuesta inflamatoria pulmonar a las 24 horas postexposición en comparación con idénticas dosis de la sin revestir, hidrofílicos partículas de TiO 2. Oberdorster llegó a la conclusión de que sus conclusiones parecen estar en conflicto con un informe anterior de Pott y compañeros de trabajo [6, 7], que, como se ha dicho antes, informó de que las dosis más grandes de inculcado hidrofóbicas recubierto, pero no sin TiO 2 partículas ultrafinas son muy tóxicos y producen Mortalidad de las ratas.

Rehn y colegas [10] investigó la inflamación pulmonar y de los efectos genotóxicos de los dos tipos de partículas ultrafinas dióxido de titanio. Los pulmones de las ratas hembras fueron expuestas por instilación intratraqueal a una gama de dosis de sin revestir (P-25) o hidrófobas recubierto (T-805) TiO 2 partículas ultrafinas y se evaluó a los 3, 21 y 90 días después de la instilación de exposición. Partículas de cuarzo (DQ12) y salina se utilizaron como controles positivos y negativos, respectivamente. Pulmonar respuestas inflamatorias de la farsa y de partículas de ratas expuestas se evaluaron utilizando el lavado broncoalveolar biomarcadores y la genotóxico análisis se realizaron por inmunohistoquímica evaluaciones, de 8 de oxoguanine en el tejido pulmonar. Quartz exposiciones persistentes producidos respuestas inflamatorias de pulmón, medido a través de 90 días postexposición. En cambio, no se puso de manifiesto la inflamación pulmonar en ratas expuestas a ninguna forma de TiO 2 tipos de partículas, medida 90 días postexposición. Los investigadores concluyeron que el tanto el hidrofóbico sin revestir y revestido TiO 2 no produjo efectos adversos significativos pulmonar.

Los resultados de numerosos estudios demuestran que la exposición a la inhalación de pigmentos de dióxido de titanio de grado 2 carbonilo partículas o partículas de hierro en ratas produce baja toxicidad pulmonar, e induce efectos adversos inflamatorios sólo a la sobrecarga de concentraciones importantes de partículas [4, 11 - 15]. En el estudio actual, la dosis más alta de inculcado hidrofílicos, Pigment Un TiO 2 partículas (5 mg / kg) o de partículas de hierro carbonilo produce sólo un menor de edad, transitorios respuesta inflamatoria pulmonar, medido a las 24 horas postexposición, y esto se relaciona principalmente a la Vía de exposición. Por lo tanto, la toxicidad por inhalación de datos y los resultados de la instilación de toxicidad hidrofílicos, R-100 y las partículas de TiO 2 carbonilo partículas de hierro en ratas son consistentes - es decir, lo que demuestra claramente que la exposición pulmonar producen pocos efectos adversos pulmonares. Estos toxicidad pulmonar evaluó según los resultados TiO 2 en ratas, la exposición a partículas claro contraste con el medido siguientes efectos pulmonares por inhalación [3] o la instilación intratraqueal de exposición en ratas [16] a las partículas de sílice cristalina, que producen respuestas inflamatorias pulmonar persistente que conduzca a la elaboración de pulmón Fibrosis, en los dos modelos de la inhalación y la instilación.

En resumen, utilizando un bioensayo pulmonar y metodología de transición, la toxicidad pulmonar aguda de intratracheally inculcado hidrofílicos, Pigment Un TiO 2 partículas se comparó con un control positivo del tipo de partículas, de cuarzo, así como con 2 control negativo de los tipos de partículas, es decir, carbonilo Partículas de hierro y hidrofílicos, R-100 partículas de TiO 2. Además, los resultados de estos estudios fueron instilación salvarse con datos previamente generados a partir de estudios de inhalación con cuarzo, carbonilo de hierro y partículas de pigmentos de la categoría R-100 hidrofílicos partículas de dióxido de titanio. Los resultados presentados en este documento demuestran que intratracheally inculcado, 5 mg / kg dosis de Pigment Un TiO 2 partículas no produce toxicidad pulmonar en ratas; resultados similares a los derivados de la I-100 muestras de dióxido de titanio. En similares dosis, la exposición a partículas de cuarzo produce una sostenida respuesta inflamatoria pulmonar en ratas, que lleve al desarrollo de fibrosis pulmonar y otros efectos adversos de pulmón. En consecuencia, basándose en las conclusiones de este estudio, se espera que se inhala Pigment Un TiO 2 partículas que tienen un bajo riesgo potencial de producir efectos adversos de salud pulmonar.

Material suplementario
Archivo Adicional 1
Protocolo para un pigmento TiO
2
Estudio de las partículas biológicas.
Agradecimientos

Este estudio recibió el apoyo de DuPont Titanium Technologies.

Peter Jernakoff suministrado la Pigment Un TiO 2 partículas. Denise Hoban, Elizabeth Wilkinson y William L Batton realizó el fluido BAL biomarcador cuotas. Carolyn Lloyd, Lisa Lewis, John Barr preparado secciones de tejido pulmonar y dirigió la proliferación de las células BrdU métodos de tinción. Don Hildabrandt siempre de recursos de atención de los animales. Agradecemos a los Dres. Peter Jernakoff, Kevin Leary y Brian Coleman útil para los comentarios sobre este manuscrito.