Sistema respiratorio mobile unico nel suo genere permette ai ricercatori di osservare depositi di particelle aerodisperse nei polmoni in nuovi dettagli
Newswise: Un sistema respiratorio mobile unico nel suo genere permette ai ricercatori di osservare depositi di particelle aerodisperse nei polmoni in nuovi dettagli Wei-Chung Su, PhD, al centro, lavora con Minjung Kim, a sinistra, una studentessa in visita dall’Università Nazionale di Seoul, e Jinho Lee, a destra, studente di dottorato presso la Scuola di Sanità Pubblica UTHealth Houston, per testare MALDA in un ambiente industriale. (Foto di UTHealth Houston)
Newswise – Un sistema delle vie aeree umane completamente riprodotto è un nuovo strumento sperimentale che sta superando le limitazioni nello studio del deposito di aerosol nei polmoni presso la Scuola di Sanità Pubblica UTHealth Houston.
L’avanzato Mobile Aerosol Deposition Apparatus (MALDA), progettato e stampato in 3D da Wei-Chung Su, PhD, assistente professore di epidemiologia, genetica umana e scienze ambientali, è costituito da un sistema aereo cefalico, vie aeree tracheobronchiali e una sezione rappresentativa degli alveoli, i piccoli sacchi d’aria dei polmoni che gestiscono lo scambio gassoso. Il sistema è abbinato a due misuratori di particelle che misurano la distribuzione dimensionale delle particelle dell’aerosol di interesse nelle vie aeree umane per studiare i depositi polmonari dell’aerosol nocivo presente nell’aria comunitaria o sul posto di lavoro.
“Approfondendo la comprensione della composizione chimica dell’aerosol, saremo in grado di stimare la dose di inalazione di alcune sostanze tossiche contenute nell’aerosol, per poi valutare i rischi per la salute delle persone che hanno esposizioni lavorative o ambientali”, ha detto Su.
L’aerosol è costituito da particelle solide o liquide che variano in dimensione da nanometri a micrometri e possono rimanere sospese nell’aria per lunghi periodi di tempo. Quelle con un diametro di 10 micron o meno (PM10) possono provenire dalla polvere di cantieri edili, taglio di pietre e verniciatura a spruzzo, ad esempio; mentre quelle con un diametro di 0,1 micron e meno (particelle ultrafini) possono verificarsi nella combustione di benzina, diesel o carburante per jet. L’inalazione e il deposito di aerosol nocivi nelle vie respiratorie possono portare a vari effetti negativi sulla salute come la malattia polmonare ostruttiva cronica, l’alterazione polmonare, la malattia cardiovascolare e persino il cancro ai polmoni.
Posizionando il sistema delle vie aeree e i misuratori di particelle su un carrello da laboratorio con una pompa a vuoto alimentata a batteria, MALDA è completamente mobile e in grado di eseguire esperimenti di deposito respiratorio di aerosol in qualsiasi ambiente reale e lavorativo. MALDA può essere utilizzato come soluzione per studi sanitari correlati all’aerosol per raccogliere dati sul posto dove potrebbe essere impossibile raccogliere dati umani.
“MALDA può fornire dati sperimentali utili per la ricerca sulla salute, in particolare per problemi polmonari causati dall’esposizione all’aerosol”, ha detto Su.
Le vie aeree umane completamente riprodotte permettono il passaggio dell’aria nella sezione polmonare chiamata vie aeree tracheobronchiali che sono identificate da numerose biforcazioni aeree (rami). Le vie aeree MALDA arrivano fino all’undicesima biforcazione aerea, più lontano di molti modelli precedenti che si estendevano solo fino alla quarta o quinta biforcazione aerea. L’estensione nelle biforcazioni aeree permette a Su e alla sua squadra di ricerca di studiare il deposito respiratorio di aerosol in modo più accurato.
Durante le sue precedenti ricerche sull’esposizione all’aerosol lavorativo, Su ha affrontato molte limitazioni critiche e ha iniziato a pensare a modi per migliorare l’acquisizione dei dati sul deposito respiratorio di aerosol. Quando ha iniziato a lavorare alla Scuola di Sanità Pubblica nel 2016, ha ricevuto un premio per un progetto di ricerca pilota dall’Istituto Nazionale per la Sicurezza e la Salute sul Lavoro che gli ha fornito i fondi per progettare e stampare in 3D il MALDA nel Centro di Stampa 3D UTHealth Houston. La costruzione di MALDA ha richiesto quasi due anni – dalla progettazione dei disegni, alla valutazione delle prestazioni, all’assemblaggio completo.
MALDA è già stato applicato a diversi studi di esposizione ad aerosol ambientale e lavorativo per stimare i depositi respiratori di aerosol, incluso la ricerca su fumi di saldatura, aerosol di sigarette elettroniche, particelle ultrafini comunitarie e aerosol generati dalla pulizia dei denti.
Su e la sua squadra stanno attualmente lavorando allo sviluppo di un approccio sperimentale migliorato di MALDA per ottenere efficientemente la massa depositata di aerosol nelle vie aeree umane per stimare i rischi per la salute associati.
“Sono grato a UTHealth Houston per aver fornito un ambiente di ricerca straordinario e risorse per permettere ai miei sogni di diventare realtà”, ha detto Su. “MALDA non è stato realizzato in un negozio, ma nei laboratori di UTHealth Houston con tecnologia all’avanguardia.”
