«Мелкая пыль может быть сажей от дизельных двигателей, морской солью на побережье, природной пылью или промежуточными продуктами химической промышленности», — сказал доктор. Ханс-Рудольф Паур и Соня Малхопт из Технологического института Карлсруэ объясняют. Все частицы пыли размером менее 10 мкм, i.е. одна сотая миллиметра, независимо от химического состава, считаются мелкой пылью.
Частицы пыли размером менее 10 мкм легко проходят через верхние дыхательные пути человека. "Они откладываются в легочных альвеолах и могут повредить легкие из-за своих химических или физических свойств."
Чтобы детально изучить эффекты, клетки легких и мелкая пыль должны быть собраны вместе в реалистичной среде.
В конечном итоге необходимо воспроизвести процессы, происходящие в организме человека от носа до легких. Для этого воздух, содержащий мелкую пыль, нагревается до температуры тела с помощью системы экспозиции Karlsruhe Exposure System. Воздушный поток обеспечивается влажностью около 85% и снижается до скорости воздушного потока в легких.
Для серии долгосрочных измерений эти условия должны соблюдаться точно и воспроизводимо. Наконец, поток частиц проходит через культуры клеток легких, культивируемых на питательной среде. В зависимости от типа мелкой пыли эти культуры впоследствии проявляют симптомы воспаления, окислительного стресса или повреждения мембраны. Параллельно регистрируется доза нанесенных частиц с помощью точных весов.
Новая система экспонирования намного ближе к реальности, чем предыдущие методы, которые собирали мелкую пыль из воздуха или выхлопных газов и перемешивали ее с питательной жидкостью. В то же время система экспозиции работает быстрее для многих приложений и дешевле, чем исследование, основанное на экспериментах на животных.
Благодаря своей компактности, система экспозиции Karlsruhe также может использоваться для измерений в местах скопления мелкой пыли или загрязнения. «Ограничения традиционных методов были преодолены благодаря тесному междисциплинарному сотрудничеству биологов и инженеров-технологов в KIT», — говорит руководитель проекта Соня Малхопт. «С системой экспозиции Карлсруэ теперь у нас есть технология, которая улучшит защиту окружающей среды и человечества."
«Исследования в KIT легли в основу процесса с высоким отраслевым потенциалом», — говорит Тобиас Кребс из компании Vitrocell Systems (Вальдкирх). "Вместе мы теперь планируем коммерциализировать этот продукт.«Воздействие мелкой пыли играет важную роль в фундаментальных исследованиях, а также во многих областях применения. Согласно Директиве ЕС по химическим веществам REACH, химическая промышленность обязана классифицировать свои продукты по различным категориям опасности. Производители средств для лечения легких, таких как спреи для лечения астмы, теперь имеют возможность тестировать новые вещества, приближая их к реальности.
Новые и старые виды топлива из биомассы также могут быть подходящими источниками мелкой пыли.