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Microfluidic paper-based analytical device for aerosol oxidative activity.

Published date 2012 Dec 21

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Microfluidic paper-based analytical device for aerosol oxidative activity.

Microfluidicは、紙エアゾール酸化性活性の分析装置の基礎を形成した。

Published date

2012-12-21

Author

Yupaporn Sameenoi, Pantila Panymeesamer, Natcha Supalakorn, Kirsten Koehler, Orawon Chailapakul, Charles S Henry, John Volckens

Affiliation

Department of Chemistry, §Department of Environmental and Radiological Health Sciences, Colorado State University , Fort Collins, Colorado 80523, United States.

Abstract

Human exposure to particulate matter (PM) air pollution has been linked with respiratory, cardiovascular, and neurodegenerative diseases, in addition to various cancers. Consistent among all of these associations is the hypothesis that PM induces inflammation and oxidative stress in the affected tissue. Consequently, a variety of assays have been developed to quantify the oxidative activity of PM as a means to characterize its ability to induced oxidative stress. The vast majority of these assays rely on high-volume, fixed-location sampling methods due to limitations in assay sensitivity and detection limit. As a result, our understanding of how personal exposure contributes to the intake of oxidative air pollution is limited. To further this understanding, we present a microfluidic paper-based analytical device (μPAD) for measuring PM oxidative activity on filters collected by personal sampling. The μPAD is inexpensive to fabricate and provides fast and sensitive analysis of aerosol oxidative activity. The oxidative activity measurement is based on the dithiothreitol assay (DTT assay), uses colorimetric detection, and can be completed in the field within 30 min following sample collection. The μPAD assay was validated against the traditional DTT assay using 13 extracted aerosol samples including urban aerosols, biomass burning PM, cigarette smoke, and incense smoke. The results showed no significant differences in DTT consumption rate measured by the two methods. To demonstrate the utility of the approach, personal samples were collected to estimate human exposures to PM from indoor air, outdoor air on a clean day, and outdoor air on a wildfire-impacted day in Fort Collins, CO. Filter samples collected on the wildfire day gave the highest oxidative activity on a mass normalized basis, whereas typical ambient background air showed the lowest oxidative activity.

 

さまざまな癌に加えて、粒子状物質(PM)大気汚染への人間の露出は、呼吸、心血管および神経組織の疾患との関連があった。
PMが患部組織で炎症と酸化ストレスを誘導するという仮説は、これらの関連の全ての間で整合している。
従って、種々の分析は、誘導された酸化ストレスにその能力を特徴づける手段としてPMの酸化性活動を定量化するために展開された。
大多数のこれらの分析は、分析感度と検出限界で限界のため量の多い、固定された位置標本抽出法に依存する。
その結果、個人暴露がどのように酸化性大気汚染の取入れに関与するかという我々の理解が、制限される。
この理解を進めるために、我々は、個人サンプリングによって集められるフィルターでPM酸化性活性を測定するマイクロ流体紙ベースの分析手段(μPAD)を提示する。
PADが安価であるμは、作る、そして、エアゾール酸化性活性の速いおよび感度が高い分析を提供する。
酸化性活性測定はジチオスレイトール分析(DTT分析)に基づいて、比色検出を使用して、検体収集の後、30分以内に場所で完了することができる。
μPAD分析は、都市エアゾール、生物量燃焼PM、たばこ煙と香料煙を含む13の引き抜かれたエアゾール検体を用いた従来のDTT分析法に対して確認された。
結果は、2つの方法で測定されるDTT摂食速度で、有意差を示さなかった。
個人検体が屋内の空気からのPM、きれいな日の外気とフォート・コリンズ(CO)の野火詰まった日の外気に人間の暴露量を推定するために採取されて、アプローチの有用性を示すために。
野火日に採取されるFilter検体は大量の正常化されたベースで最も高度な酸化性活動をしたが、典型的周囲背景空気は最低の酸化性活性を示した。


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