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Title:
SYSTEM AND METHOD FOR QUALITATIVELY AND QUANTITATIVELY EVALUATING THE TOXICITY OF PHARMACEUTICALS AND CHEMICAL PRODUCTS AND CONTAMINANTS IN THE FORM OF GASES AND AEROSOLS IN A TEST SAMPLE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2012/126131
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a system and method of chambers with electronically controlled exposure that make it possible to simultaneously and reproducibly expose biological monitors and chemical monitoring devices to increasing levels of concentration or proportions of pharmaceuticals, chemical products and chemical contaminants, among others, present in the form of gases and aerosols in a test sample. In each of the exposure chambers, the specific response of the biological monitors can be quantified and related to the specific dose or concentration for each chemical compound present in same chamber and be subsequently detected by chemical analysis. Integration of the information obtained from each one of the exposure chambers in the invention makes it possible to construct a dose-response curve for the test sample analyzed. The invention is portable and can be used in different environments, which makes in situ toxicity evaluations possible.

Inventors:
CERECEDA BALIC FRANCISCO JAVIER (CL)
RODRIGUEZ SCHULZ DANIEL ENRIQUE (CL)
FADIC RUIZ XIMENA MONICA (CL)
VIDAL CORTEZ VICTOR JUVENAL (CL)
Application Number:
PCT/CL2011/000021
Publication Date:
September 27, 2012
Filing Date:
March 24, 2011
Export Citation:
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Assignee:
UNIV TECNICA FEDERICO SANTA MARIA UTFSM (CL)
CERECEDA BALIC FRANCISCO JAVIER (CL)
RODRIGUEZ SCHULZ DANIEL ENRIQUE (CL)
FADIC RUIZ XIMENA MONICA (CL)
VIDAL CORTEZ VICTOR JUVENAL (CL)
International Classes:
A61D7/04
Domestic Patent References:
WO2004071330A22004-08-26
Foreign References:
US20050051165A12005-03-10
AU2007200159A12007-02-01
US6782845B12004-08-31
US4622852A1986-11-18
US20070256643A12007-11-08
EP2103208A12009-09-23
Attorney, Agent or Firm:
ALCAYAGA GARCÍA, Milena et al. (CL)
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Claims:
REIVINDICACIONES

1.- Un sistema para evaluar en forma cualitativa y cuantitativa la toxicidad de fármacos, productos químicos, contaminantes químicos, entre otros, presentes en forma de gases y aerosoles en una muestra de interés, CARACTERIZADO porque comprende una pluralidad de cámaras de exposición controlada (1 10), un compresor de aire limpio libre de aceite (200), una bomba inyectora de aire ambiente conteniendo el compuesto químico a evaluar (240), un dosificador para aire limpio (210), un procesador de control y operación (300) de la pluralidad de cámaras de exposición controlada para ensayos toxicológicos (100), un módulo de ingreso de datos (360) y una caja soporte (361 ) para dicho módulo de ingreso de datos (360) y bombas de aspiración (150) de tubos adsorbentes ATD (140), un soporte (370) para bombas de aspiración (150) de tubo adsorbentes ATD (140), todo el sistema de cámaras de exposición controlada para ensayos toxicológicos (100) está soportado por distintas estructuras móviles que permiten agrupar las partes del sistema de cámaras de exposición controlada para ensayos toxicológicos (100) de acuerdo con el lugar de realización de los ensayos toxicológicos.

2 - El sistema de acuerdo con la reivindicación 1 , CARACTERIZADO porque la pluralidad de cámaras de exposición controlada (1 10), cada una, contiene un monitor biológico (120), dispuesto sobre una plataforma (170), que está cubierta por una tapa de cámara de exposición controlada (1 15) ajustada con un o-ring (160) que permite aislar al monitor biológico (120) del medio ambiente; donde el interior de la cámara de exposición controlada (1 10) produce un ambiente controlado para exponer a dicho monitor biológico (120); donde el ambiente controlado se produce a través de una entrada de mezcla de aire (130) a la cámara de exposición controlada (1 10) el cual está soportado por un perno hueco de entrada de mezcla de aire (131 ); y para tomar una muestra de la mezcla de aire al interior de la cámara de exposición controlada (1 10) se dispone de un tubo adsorbente ATD (140) que se conecta a una bomba de aspiración (150) mediante un perno hueco tubo ATD (141 ) que soporta al tubo adsorbentes ATD (140); un sensor de presión interna (280) se conecta mediante un perno hueco (281 ) al interior de la cámara de exposición controlada (110); y un perno hueco de salida de aire mezclado (270) permite la circulación de la mezcla de aire que ingresa por la entrada de mezcla de aire (130).

3. - El sistema de acuerdo con la reivindicación 2, CARACTERIZADO porque el monitor biológico (120) puede ser cualquier organismo sensible, a fármacos, productos químicos, contaminantes químicos, entre otros, presentes en forma de gases y aerosoles que serán inyectados en el sistema de cámaras de exposición controlada para ensayos toxicológicos (100) y cuya respuesta específica se puede cuantificar y se relaciona a una dosis determinada para cada contaminante en estudio, como por ejemplo, el monitor biológico Tradescantia, que es un vegetal superior sensible a contaminantes genotóxicos o mutagénicos, como algunos compuestos inorgánicos, metales pesados, compuestos orgánicos volátiles (COVs) o semivolátiles (COSVs), entre otros, los cuales pueden estar presentes en muestras reales de fármacos, productos químicos, contaminantes químicos, entre otros.

4. - El sistema de acuerdo ^on la reivindicación 1 , CARACTERIZADO porque la cámara de exposición controlada (1 0) es alimentada por una mezcla de aire a través de un mezclador de aire ambiente y aire limpio (265) que es alimentado por dos ramas, una de aire limpio y otra de aire ambiente que contiene los compuestos químicos a evaluar, en donde el aire limpio se obtiene mediante un tubo de ingreso de aire (205), del exterior, al compresor de aire limpio libre de aceite (200) que alimenta un dosificador de aire limpio (210) que está conectado a un regulador de presión de aire limpio (246) que entrega un flujo de aire limpio a una válvula de control proporcional de aire limpio (221) el que está conectado a un medidor de flujo de aire limpio (231) que determina el flujo de entrada de aire hasta una de las entradas del mezclador de aire ambiente y aire limpio (265); el aire ambiente del exterior ingresa por un tubo (241) que alimenta la bomba inyectora de aire ambiente conteniendo el compuesto químico a evaluar (240), que está conectado a un regulador de presión de aire ambiente (245) que entrega un flujo de aire ambiente a una válvula de control proporcional de aire ambiente (220) el que está conectado a un medidor de flujo de aire ambiente (230) que determina el flujo de entrada de aire hasta una de las entradas del mezclador de aire ambiente y aire limpio (265); el aire limpio que alimenta una rama del mezclador de aire ambiente y aire limpio (265) es procesado en el dosificador de aire limpio (210), ya que sólo le ingresa el aire del exterior, por lo cual este dosificador de aire limpio (210) cuenta con filtros necesarios para producir aire puro limpiando el aire que le entrega el compresor de aire limpio (200) que sólo es alimentado del exterior o por una botella de aire sintético o puro, alimentando directamente al regulador de presión de aire limpio (246).

5. - El sistema de acuerdo con la reivindicación 1 , CARACTERIZADO porque el control y operación de cada cámara de exposición controlada (1 10), es llevado a cabo por el procesador de control y operación (300) que envía señales de control a los medios que componen la cámara de exposición controlada ( 10); por la rama de aire limpio, entrega una señal de control (310) al compresor de aire limpio (200), una señal de control (320) al dosificador de aire limpio (210), una señal de control (345) a una válvula de control proporcional de aire limpio (221 ); una señal de control (355) a un medidor de flujo de aire limpio (231 ); por la rama de aire ambiente, el procesador de control y operación (300), entrega una señal de control (325) a la bomba inyectora de aire ambiente (240), una señal de control (340) a una válvula de control proporcional de aire ambiente (220), una señal de control (350) a un medidor de flujo de aire ambiente (230); además, el procesador de control y operación (300) entrega una señal de control de presión interna (330) a un sensor de presión interna (280), ubicado en cada cámara de exposición controlada (1 10).

6. - El sistema de acuerdo con la reivindicación 1 , CARACTERIZADO porque la pluralidad de las cámaras de exposición controlada (1 10), están conectadas a la salida de un regulador de presión de aire limpio (246) mediante un distribuidor de aire limpio (250) que alimenta a cada válvula de control proporcional de aire limpio (221 ); y en la salida del regulador de presión de aire ambiente (245) está conectado mediante un distribuidor de aire ambiente (260) que alimenta cada válvula de control proporcional de aire ambiente (220); en donde cada circuito de la pluralidad de las cámaras de exposición controlada (1 10) tiene sus propias señales de control y operación entregadas por el procesador de control y operación (300).

7. - Un método para evaluar en forma cualitativa y cuantitativa la toxicidad de fármacos, productos químicos, contaminantes químicos, entre otros, presentes en forma de gases y aerosoles en una muestra de interés, CARACTERIZADO porque comprende las etapas de:

configurar un sistema de cámaras de exposición controlada para ensayos toxicológicos (100) con una pluralidad de cámaras monitores biológicos (120) y respectivos tubos adsorbentes ATD (140) ubicados en cada una de dichas cámaras de exposición controlada (1 10) y configurar una cámara de exposición controlada ( 10) sin su tapa de cámara de exposición controlada (115); en donde, el aire ambiente conteniendo el compuesto químico a evaluar, en proporciones establecidas y configuradas, a una concentración constante y proporcional de contaminantes en el aire en forma normal, irá ingresando a las distintas cámaras de exposición controlada (1 10) a un flujo constante controlado constantemente por un procesador de control y operación (300); y cuando haya una presión interna positiva, el exceso de aire saldrá por una salida (270), de esta manera el aire se irá renovando periódicamente mientras dure la exposición;

iniciar un muestreo por un tiempo predeterminado, para evaluar compuestos genotóxicos;

analizar los monitores biológicos (120) para determinar y cuantificar los cambios que sufrieron al estar expuestos a la mezcla de aire ambiente conteniendo el compuesto químico a evaluar; y

analizar los respectivos tubos adsorbentes ATD (140).

8. - El método de acuerdo pon la reivindicación 7, CARACTERIZADO porque el monitor biológico (120) es una planta Tradescantia, que es un vegetal superior sensible a contaminantes genotóxicos o mutagénicos, como algunos compuestos inorgánicos, metales pesados, compuestos orgánicos volátiles (COVs) o semivolátiles (COSVs), entre otros, los cuales pueden estar presentes en muestras reales de fármacos, productos químicos, contaminantes químicos, entre otros.

9. - El método de acuerdo con la reivindicación 7, CARACTERIZADO porque la etapa de analizar los monitores biológicos (120) comprende las subetapas de: i) realizar curvas del tipo dosis respuesta para caracterizar la respuesta del monitor biológico (120) a un ambiente determinado;

ii) estimar el nivel de toxicidad de una muestra de aire en diferentes niveles de concentración a partir de los los respectivos tubos adsorbentes ATD (140) ; y

iii) comparar las características físicas (humedad, temperatura, nivel de radicación, etc) y/o químicas (presencia de material particulado, ozono, SO2, NOx, contaminantes seleccionados, etc) específicas de una muestra determinadas de aire y sus efectos sobre un monitor biológico (120).

10. - El método de acuerdo con la reivindicaciones 8 y 9, CARACTERIZADO porque la curva dosis respuesta se elabora graficando la respuesta del monitor biológico Tradescantia versus la concentración de contaminantes detectados en la mezcla de aire ambiente contaminado, expresada en número de mutaciones/1000 pelos estaminales, o número de micro núcleos / 00 tetradas; en donde los compuestos orgánicos volátiles se expresan en unidades de concentración, es decir masa/volumen de aire, y la concentración se expresa como la suma de todos los contaminantes determinados, por ejemplo COVs totales, o como compuestos individuales, y la curva dosis respuesta se obtiene dibujando un gráfico de dos entradas, donde en el eje horizontal o eje x se representa la respuesta del biomonitor, número de mutaciones, y en el eje vertical o eje y se representa la concentración del compuesto químico detectado en el análisis químico.

1 1. - El método de acuerdo con la reivindicación 8, CARACTERIZADO porque los monitores biológicos (120) en el sistema de cámaras de exposición controlada para ensayos toxicológicos (100) deben prepararse con los siguientes pasos:

recolectar los organismos o las estructuras biológicas sensibles a la contaminación en un número tal que permita asegurar estadísticamente la calidad de los resultados, por ejemplo, de 15 a 20 inflorescencias jóvenes por cámara de exposición controlada (1 10), para el monitor biológico Tradescantia;

acondicionar los organismos o estructuras biológicas que han sido separadas de sus condiciones de crianza o cultivo y que deben ser sometidos a un período de acondicionamiento, por ejemplo en el caso de vegetales, las inflorescencias de Tradescantia se acondicionan previo a la exposición durante 12-24 horas dejándolas en solución nutritiva aireada, en condiciones de laboratorio; y

ubicar los monitores biológicos (120) entre las distintas cámara de exposición controlada (110), por ejemplo, cinco monitores biológicos (120) ubicados en cada una de las cámara de exposición controlada (110), y un sexto monitor biológico (120) que está dentro de una cámara de exposición controlada (110) sin su correspondiente tapa de cámara de exposición controlada ( 15), quedando este último monitor biológico (120) expuesto directamente al aire ambiente del lugar que se va a evaluar, en donde, los monitores biológicos (120) deben permanecer en el medio adecuado para ¡ asegurar su óptima condición mientras dure el ensayo, por ejemplo en el caso de vegetales, en un vaso conteniendo solución nutritiva para la correcta mantención de las inflorescencias de Tradescantia ubicado dentro de cada cámara de exposición controlada (110).

Description:
SISTEMA Y MÉTODO PARA EVALUAR CUALITATIVA Y CUANTITATIVAMENTE LA TOXICIDAD DE FÁRMACOS, PRODUCTOS Y CONTAMINANTES QUÍMICOS, EN FORMA DE GASES Y AEROSOLES EN UNA MUESTRA DE INTERÉS

CAMPO DE APLICACIÓN DE LA INVENCIÓN

La presente invención se refiere a la evaluación toxicológica de fármacos, productos químicos, contaminantes químicos, entre otros, presentes en forma de gases y aerosoles en una muestra de interés. Más específicamente a un sistema y método para evaluar en forma cualitativa y cuantitativa la toxicidad de fármacos, productos químicos, contaminantes químicos, entre otros, presentes en forma de gases y aerosoles en una muestra de interés.

DESCRIPCIÓN DEL ARTE PREVIO

Las evaluaciones de la calidad del aire que actualmente se realizan en Chile y en el mundo en general, se hacen tomando como base el cumplimiento de la normativa existente, la cual cuando mucho considera la identificación y cuantificación de las especies químicas (contaminantes) en forma individual, ya sea en el aire o en otras matrices ambientales, como suelo, agua o biota. Cuando se desea realizar la evaluación toxicológica de un ambiente determinado, se vuelve a cometer el error de determinar contaminantes en forma individual, sin tomar en cuenta los sinergismos o antagonismos que se pudieran producir entre los distintos compuestos químicos presentes en una muestra ambiental. El análisis tradicional de evaluación de la toxicidad de una muestra basado en el análisis químico consiste en la utilización de los denominados factores de toxicidad equivalente (FTE), que resulta de la extrapolación de la toxicidad que presenta generalmente un compuesto dentro de una familia de contaminantes similares a los cuales se le ha asignado consensuadamente por su mayor toxicidad un factor igual a uno. De esta forma los demás contaminantes de esta familia tendrán valores proporcionales a este patrón y se calculará finalmente un valor de riesgo unitario definido para evaluar el riesgo sobre la salud de la población definido por la Organización Mundial de la Salud (OMS). Esta aproximación a la toxicidad de una mezcla compleja de contaminantes obviamente adolece de múltiples deficiencias y aproximaciones, pero es al menos una primera evaluación cuantitativa al problema. Desde este punto de vista y tratándose de una cuestión tan importante como la evaluación de la salud de la población, sería deseable desarrollar nuevos métodos o tecnologías para realizar una evaluación toxicológica más apropiada y confiable, que pudiera dar cuenta en forma efectiva, in situ e in vivo de la toxicidad real de una mezcla compleja de contaminantes en un determinado lugar o para un determinado compartimiento ambiental deseado.

La patente de invención US 3,703, 101 , de fecha 21 .1 1 .1972, titulada

"Apparatus For Sensitive Measurement And Recording Of Physiological Activity", de Roy Pence, describe un aparato para la medición sensible y grabación de las respuestas y actividad en una muestra biológica útil para la investigación toxicológica y farmacológica de fármacos, de productos químicos y de ambientes gaseosos. El aparato incluye las cámaras ambientales en las cuales una muestra biológica se monta para el análisis. La atmósfera dentro de las cámaras puede ser controlada proporcionando un gas concreto dentro de las cámaras tales como un entorno contaminado o un contaminante del aire. La actividad fisiológica o las respuestas de una muestra biológica a un gas seleccionado o a los fármacos manualmente administrados de los productos químicos son medidas por el aparato.

Es un aparato capaz de detectar y registrar las respuestas fisiológicas de especímenes expuestos a determinados gases, utilizando un transductor piezoeléctrico.

La solicitud de patente de invención US 4,305,347, de fecha 15.12.1981 , titulada "Inhalation Toxicology Chamber", de D. Hemenway y Linwood Stedman, describe un sistema de cámaras de niveles múltiples para la investigación de la toxicología de la inhalación de un animal. Tiene un recinto estanco encerrado que define un recinto central vertical con un orificio de entrada y un orificio de salida en sus extremos opuestos. Una pluralidad de estantes perforados horizontalmente que están dispuestos verticalmente espaciados con bandejas de recolección para las jaulas portadoras del animal de laboratorio en una pluralidad de niveles. El aire se distribuye por el orificio de entrada al orificio de salida a través de las jaulas de los animales en dirección horizontal. Las bandejas de la recolección impiden la comunicación fluídica vertical y los estantes perforados permiten el paso de los residuos del animal en la bandeja de recolección, de tal modo impidiendo que los animales entren en contacto con sus propios residuos e impiden que los residuos caigan sobre los animales localizados debajo de una jaula. Se propone una solución vertical a la disposición de los animales en estudio. La cámara es capaz de: proveer un flujo laminar horizontal uniforme de contaminantes, proveer una concentración uniforme de contaminantes, eliminar las materias fecales, facilitar las labores de limpieza y reparación de la cámara.

La patente de invención US 4,781 , 146, de fecha 01 .1 1 .1988, titulada "Aerosol

Testing Chamber For Experimental Animáis", de Charles Spengler, describe un aparato y método para el ensayo de aerosoles en animales experimentales. En una disposición, cámaras modulares del ensayo incluyen los medios para generar un

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lecho fluido de las partículas del aerosol como método más confiable y el aparato para evaluar los efectos de aerosoles ambientales. Una geometría hexagonal concreta se emplea en cámaras tubulares del ensayo para proporcionar el volumen más ventajoso en relación a la superficie de transporte de los aerosoles a través de las cámaras. Las cámaras hexagonales son de una flexibilidad que posibilita que sean fácilmente apilable en el sitio de la investigación. Los animales experimentales son mantenidos en la cámara donde pueden ser expuestos a partículas de aerosol fluidizadas que pasan a través de ella. Propuesta que soluciona el tema de la distribución homogénea de aerosoles y del manejo en la utilización de un gran número de animales simultáneamente.

La patente de invención US 6,904,912, de fecha 14.06.2005, titulada "Automatered Inhalation Toxicolpgy Exposure System", de Chad Roy y Justin Hartings, describe un sistema diseñado para hacer más reproducible los experimentos toxicológicos de inhalación con animales, por la vía de calcular la dosis recibida por el animal. Sensa y controla, sin especificar cómo, parámetros físicos, flujos, concentraciones, etc.. Se trata de una propuesta más bien de tipo conceptual de cómo debiera diseñarse un sistema integral para realizar estudios toxicológicos vía inhalación con animales. Los documentos citados no describen ni resuelven el trabajo de multicámaras con muestras reales de fármacos, productos químicos, contaminantes químicos, entre otros, presentes en forma de gases y aerosoles, tanto en ambientes de exterior como interior, con un control automático en el manejo de los flujos de entrada a las cámaras empleando biomonitores, con distintas dosis de muestras reales de fármacos, productos químicos, contaminantes químicos, todo en paralelo y con un monitoreo cuantitativo y cualitativo de dichas muestras reales de fármacos, productos químicos, contaminantes químicos y de lo que sucede en cada cámara, verificando el funcionamiento correcto de parámetros de control durante el experimento, empleando biomonitores vegetales.

Es justamente esta necesidad la que ha motivado el desarrollo de una técnica de evaluación toxicológica de muestras de gases y aerosoles, de forma cualitativa y cuantitativa a través de la utilización de organismos vivos sensibles a compuestos químicos presentes en muestras reales de fármacos, productos químicos industriales, contaminantes químicos tóxicos, denominados biomonitores, como por ejemplo vegetales superiores como Tradescantia pallida, los cuales son capaces de reaccionar ante una mezcla compleja de fármacos, productos químicos, contaminantes químicos, entre otros, presentes en forma de gases y aerosoles en una muestra. Con esta tecnología se evita la evaluación del potencial toxicológico de estos contaminantes en forma separada y desagregada, y poder determinar finalmente in situ e in vivo en forma apropiada y confiable el riesgo de exposición a contaminantes tóxicos presentes en muestras reales de fármacos, productos químicos, contaminantes químicos sobre la salud de la población.

RESUMEN DE LA INVENCIÓN

La presente invención se refiere a la evaluación toxicológica de fármacos, productos químicos, contaminantes químicos, entre otros, presentes en forma de gases y aerosoles en una muestra de interés con la finalidad de evaluar su grado de toxicidad. Consiste en un sistema y método para evaluar en forma cualitativa y cuantitativa la calidad química, física y/o toxicológica de una muestra representativa de: ambientes de interior o de exterior, fármacos, productos químicos, contaminantes químicos, entre otros, presentes en forma de gases y aerosoles. Por otra parte, y dadas las capacidades de este sistema integrado, es posible realizar en él distintas experiencias prácticas, tanto de laboratorio como en terreno. Las experiencias de laboratorio consisten en incorporar dentro de cámaras de exposición controlada para ensayos toxicológicos una concentración conocida de un compuesto químico individual o mezclas complejas de varios compuestos químicos presentes: en ambientes de interior o de exterior, fármacos, productos químicos, contaminantes químicos, entre otros, en la forma de gases o aerosoles permitiendo exponer a niveles de concentración creciente o en proporciones, controladas electrónicamente y en forma reproducible, un monitor biológico que reacciona en forma sensible a los compuestos químicos tóxicos que se quieren evaluar y cuya respuesta específica se puede cuantificar y relacionar a una dosis o concentración determinada para cada compuesto químico en estudio. Adicionalmente, dentro de cada cámara de exposición controlada existirá un dispositivo de monitoreo químico, por ejemplo, un tubo de ATD, que permitirá determinar y corroborar cualitativa y cuantitativamente in situ la concentración real de los compuestos químicos que ingresaron a la cámara de exposición. Alternativamente, se pueden evaluar experiencias en terreno, para esto se debe trasladar el sistema integrado al lugar de interés, por ejemplo para evaluar el aire ambiente de una industria o el de una ciudad contaminada, e in situ realizar las correspondientes diluciones del aire contaminado, con aire limpio logrando exponer de igual manera el monitor biológico a concentraciones crecientes, controladas electrónicamente y en forma reproducible el o las mezclas de compuestos químicos tóxicos cuyo potencial toxicológico se desea evaluar. Otra posibilidad de este sistema es la utilización en terreno de una serie de dispositivos adicionales que tienen por objetivo determinar los efectos específicos de las distintas características física, como humedad, temperatura, nivel de radicación, etc., y/o químicas, como presencia de material particulado, ozono, SO 2 , NOx, contaminantes seleccionados, etc., específicas de una muestra determinada, por ejemplo de aire ambiente, ya sea de interior y/o exterior, y sus efectos sobre un monitor biológico, estudiándose estas características de forma aislada o sinérgica. Para esto, se instala en cada una de las cámara de exposición controlada un dispositivo que permite eliminar alguno de los contaminantes a estudiar, por ejemplo, presencia de material particulado, ozono, SO 2 , NOx, COVs, COSVs, etc, de forma tal de experimentar el efecto de la toxicidad de toda la complejidad de la muestra de aire real de un ambiente determinado sustrayendo el efecto del contaminante a estudiar. De este modo, se puede estimar el impacto toxicológico de este contaminante en estudio, bajo condiciones de campo y en forma asilada, permitiendo evaluar su potencial toxicológico in situ y sobre un ser vivo, aspecto muy importante para poder sacar conclusiones de los efectos sobre la salud y seguridad de las personas.

Por lo tanto, un primer objetivo de la presente invención es un sistema para evaluar en forma cualitativa y cuantitativa la toxicidad de fármacos, productos químicos, contaminantes químicos, entre otros, presentes en forma de gases y aerosoles en una muestra de interés, que comprende un sistema para evaluar en forma cualitativa y cuantitativa la toxicidad de fármacos, productos químicos, contaminantes químicos, entre otros, presentes en forma de gases y aerosoles en una muestra de interés, que comprende una pluralidad de cámaras de exposición controlada, un compresor de aire limpio libre de aceite, una bomba inyectora de aire ambiente conteniendo el compuesto químico a evaluar, un dosificador para aire limpio, un procesador de control y operación de la pluralidad de cámaras de exposición controlada para ensayos toxicológicos, un módulo de ingreso de datos y una caja soporte para dicho módulo de ingreso de datos y bombas de aspiración de tubos adsorbentes ATD, un soporte para bombas de aspiración de tubo adsorbentes ATD, todo el sistema de cámaras de exposición controlada para ensayos toxicológicos está soportado por distintas estructuras móviles que permiten agrupar las partes del sistema de cámaras de exposición controlada para ensayos toxicológicos de acuerdo con el lugar de realización de los ensayos toxicológicos.

Donde la pluralidad de cámaras de exposición controlada, cada una, contiene un monitor biológico, dispuesto sobre una plataforma , que está cubierta por una tapa de cámara de exposición controlada ajustada con un o-ring que permite aislar al monitor biológico del medio ambiente; donde el interior de la cámara de exposición controlada produce un ambiente controlado para exponer a dicho monitor biológico; donde el ambiente controlado se produce a través de una entrada de mezcla de aire a la cámara de exposición controlada el cual está soportado por un perno hueco de entrada de mezcla de aire; y para tomar una muestra de la mezcla de aire al interior de la cámara de exposición controlada se dispone de un tubo adsorbente ATD que se conecta a una bomba de aspiración mediante un perno hueco tubo ATD que soporta al tubo adsorbentes ATD; un sensor de presión interna se conecta mediante un perno hueco al interior de la cámara de exposición controlada; y un perno hueco de salida de aire mezclado permite la circulación de la mezcla de aire que ingresa por la entrada de mezcla de aire. El monitor biológico puede ser cualquier organismo sensible, a fármacos, productos químicos, contaminantes químicos, entre otros, presentes en forma de gases y aerosoles que serán inyectados en el sistema de cámaras de exposición controlada para ensayos toxicológicos y cuya respuesta específica se puede cuantificar y se relaciona a una dosis determinada para cada contaminante en estudio, como por ejemplo, el monitor biológico Tradescantia, que es un vegetal superior sensible a contaminantes genotoxicos o mutagénicos, como algunos compuestos inorgánicos, metales pesados, compuestos orgánicos volátiles (COVs) o semivolátiles (COSVs), entre otros, los cuales pueden estar presentes en muestras reales de fármacos, productos químicos, contaminantes químicos, entre otros. La cámara de exposición controlada es alimentada por una mezcla de aire a través de un mezclador de aire ambiente y aire limpio que es alimentado por dos ramas, una de aire limpio y otra de aire ambiente que contiene los compuestos químicos a evaluar, en donde el aire limpio se obtiene mediante un tubo de ingreso de aire, del exterior, al compresor de aire limpio libre de aceite que alimenta un dosificador de aire limpio que está conectado a un regulador de presión de aire limpio que entrega un flujo de aire limpio a una válvula de control proporcional de aire limpio el que está conectado a un medidor de flujo de aire limpio que determina el flujo de entrada de aire hasta una de las entradas del mezclador de aire ambiente y aire limpio; el aire ambiente del exterior ingresa por un tubo que alimenta la bomba inyectora de aire ambiente conteniendo el compuesto químico a evaluar, que está conectado a un regulador de presión de aire ambiente que entrega un flujo de aire ambiente a una válvula de control proporcional de aire ambiente el que está conectado a un medidor de flujo de aire ambiente que determina el flujo de entrada de aire hasta una de las entradas del mezclador de aire ambiente y aire limpio; el aire limpio que alimenta una rama del mezclador de aire ambiente y aire limpio es procesado en el dosificador de aire limpio, ya que sólo le ingresa el aire del exterior, por lo cual este dosificador de aire limpio cuenta con filtros necesarios para producir aire puro limpiando el aire que le entrega el compresor de aire limpio que sólo es alimentado del exterior o por una botella de aire sintético o puro, alimentando directamente al regulador de presión de aire limpio. El control y operación de cada cámara de exposición controlada, es llevado a cabo por el procesador de control y operación que envía señales de control a los medios que componen la cámara de exposición controlada; por la rama de aire limpio, entrega una señal de control al compresor de aire limpio, una señal de control al dosificador de aire limpio, una señal de control a una válvula de control proporcional de aire limpio; una señal de control a un medidor de flujo de aire limpio; por la rama de aire ambiente, el procesador de control y operación, entrega una señal de control a la bomba inyectora de aire ambiente, una señal de control a una válvula de control proporcional de aire ambiente, una señal de control a un medidor de flujo de aire ambiente; además, el procesador de control y operación entrega una señal de control de presión interna a un sensor de presión interna, ubicado en cada cámara de exposición controlada. La pluralidad de las cámaras de exposición controlada, están conectadas a la salida de un regulador de presión de aire limpio mediante un distribuidor de aire limpio que alimenta a cada válvula de control proporcional de aire limpio; y en la salida del regulador de presión de aire ambiente está conectado mediante un distribuidor de aire ambiente que alimenta cada válvula de control proporcional de aire ambiente; en donde cada circuito de la pluralidad de las cámaras de exposición controlada tiene sus propias señales de control y operación entregadas por el procesador de control y operación.

Un segundo objetivo de la presente invención es un método para evaluar en forma cualitativa y cuantitativa ' la toxicidad de fármacos, productos químicos, contaminantes químicos, entre otros, presentes en forma de gases y aerosoles en una muestra de interés, que comprende porque comprende las etapas de configurar un sistema de cámaras de exposición controlada para ensayos toxicológicos con una pluralidad de cámaras monitores biológicos y respectivos tubos adsorbentes ATD ubicados en cada una de dichas cámaras de exposición controlada y configurar una cámara de exposición controlada sin su tapa de cámara de exposición controlada; en donde, el aire ambiente conteniendo el compuesto químico a evaluar, en proporciones establecidas y configuradas, a una concentración constante y proporcional de contaminantes en el aire en forma normal, irá ingresando a las distintas cámaras de exposición controlada a un flujo constante controlado constantemente por un procesador de control y operación; y cuando haya una presión interna positiva, el exceso de aire saldrá por una salida, de esta manera el aire se irá renovando periódicamente mientras dure la exposición; iniciar un muestreo por un tiempo predeterminado, para evaluar compuestos genotóxicos; analizar los monitores biológicos para determinar y cuantificar los cambios que sufrieron al estar expuestos a la mezcla de aire ambiente conteniendo el compuesto químico a evaluar; y analizar los respectivos tubos adsorbentes ATD. Donde el monitor biológico es una planta Tradescantia, que es un vegetal superior sensible a contaminantes genotóxicos o mutagénicos, como algunos compuestos inorgánicos, metales pesados, compuestos orgánicos volátiles (COVs) o semivolátiles (COSVs), entre otros, los cuales pueden estar presentes en muestras reales de fármacos, productos químicos, contaminantes químicos, entre otros. La etapa de analizar los monitores biológicos comprende las subetapas de realizar curvas del tipo dosis respuesta para caracterizar la respuesta del monitor biológico a un ambiente determinado; estimar el nivel de toxicidad de una muestra de aire en diferentes niveles de concentración a partir de los respectivos tubos adsorbentes ATD; y comparar las características físicas (humedad, temperatura, nivel de radicación, etc) y/o químicas (presencia de material particulado, ozono, SO 2 , NOx, contaminantes seleccionados, etc) específicas de una muestra determinadas de aire y sus efectos sobre un monitor biológico. La curva dosis respuesta se elabora graficando la respuesta del monitor biológico Tradescantia versus la concentración de contaminantes detectados en la mezcla de aire ambiente contaminado, expresada en número de mutaciones/1000 pelos estaminales, o número de micronúcleos /100 tétradas; en donde los compuestos orgánicos volátiles se expresan en unidades de concentración, es decir masa/volumen de aire, y la concentración se expresa como la suma de todos los contaminantes determinados, por ejemplo COVs totales, o como compuestos individuales, y la curva dosis respuesta se obtiene dibujando un gráfico de dos entradas, donde en el eje horizontal o eje x se representa la respuesta del biomonitor, número de mutaciones, y en el eje vertical o eje y se representa la concentración del compuesto químico detectado en el análisis químico.

Los monitores biológicos en el sistema de cámaras de exposición controlada para ensayos toxicológicos deben prepararse con los siguientes pasos de recolectar los organismos o las estructuras biológicas sensibles a la contaminación en un número tal que permita asegurar estadísticamente la calidad de los resultados, por ejemplo, de 15 a 20 inflorescencias jóvenes por cámara de exposición controlada, para el monitor biológico Tradescantia; acondicionar los organismos o estructuras biológicas que han sido separadas de sus condiciones de crianza o cultivo y que deben ser sometidos a un período de acondicionamiento, por ejemplo en el caso de vegetales, las inflorescencias de Tradescantia se acondicionan previo a la exposición durante 12-24 horas dejándolas en solución nutritiva aireada, en condiciones de laboratorio; y ubicar los monitores biológicos entre las distintas cámara de exposición controlada, por ejemplo, cinco monitores biológicos ubicados en cada una de las cámara de exposición controlada, y un sexto monitor biológico que está dentro de una cámara de exposición controlada sin su correspondiente tapa de cámara de exposición controlada, quedando este último monitor biológico expuesto directamente al aire ambiente del lugar que se va a evaluar, en donde, los monitores biológicos deben permanecer en el medio adecuado para asegurar su óptima condición mientras dure el ensayo, por ejemplo en el caso de vegetales, en un vaso conteniendo solución nutritiva para la correcta mantención de las inflorescencias de Tradescantia ubicado dentro de cada cámara de exposición controlada.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURAS

La figura 1 muestra esquemáticamente la vista frontal en perspectiva de un sistema de cámaras de exposición controlada para ensayos como una realización de la invención.

En la figura 2 muestra esquemáticamente la vista trasera en perspectiva de un sistema de cámaras de exposición controlada para ensayos como una realización de la invención. La figura 3 muestra un esquema del circuito de flujos de aire de una cámara de exposición controlada de la invención.

En la figura 4 muestra un diagrama de las señales de control de una cámara de exposición controlada de la invención.

La figura 5 muestra una cámara de exposición controlada de la invención con su monitor biológico.

La figura 6 muestra una cámara de exposición controlada de la invención con su monitor biológico, con el detalle de sus componentes en explosión.

La figura 7 muestra un diagrama de las señales de control de una pluralidad de cámaras de exposición controlada de la invención.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN

La invención se refiere a un sistema de cámaras de exposición controlada para ensayos toxicológicos (100), en donde una realización constructiva preferida se muestra en las figuras 1 y 2. El sistema de cámaras de exposición controlada para ensayos toxicológicos (100) se compone de una pluralidad cámaras de exposición controlada (1 0), un compresor de aire limpio libre de aceite (200), una bomba inyectora de aire ambiente conteniendo el compuesto químico a evaluar (240), un dosificador para aire limpio (210), un procesador de control y operación (300) del sistema de cámaras de exposición controlada para ensayos toxicológicos (100), un módulo de ingreso de datos (360) y una caja soporte (361) para dicho módulo de ingreso de datos (360) y bombas de aspiración (150) de tubos adsorbentes ATD (140), un soporte (370) para bombas de aspiración (150) de tubo adsorbentes ATD (140), todo el sistema de cámaras de exposición controlada para ensayos toxicológicos (100) está soportado por distintas estructuras móviles que permiten agrupar las partes del sistema de cámaras de exposición controlada para ensayos toxicológicos (100) de acuerdo con el lugar de realización de los ensayos toxicológicos.

La cámara de exposición controlada (1 10), que se enseña en las figuras 5 y 6, contiene un monitor biológico (120), sobre una plataforma (170), que está cubierta por una tapa de cámara de exposición controlada (115) ajustada con un o-ring (160) que permite aislar al monitor biológico (120) del medio ambiente; el interior de la cámara de exposición controlada (1 10) produce un ambiente controlado para exponer al monitor biológico (120). El ambiente controlado se produce a través de una entrada de mezcla de aire (130) a la cámara de exposición controlada (1 10) el cual está soportado por un perno hueco de entrada de mezcla de aire (131 ); para tomar una muestra de la mezcla de aire al interior de la cámara de exposición controlada (1 10) se dispone de un tubo adsorbentes ATD (140) que se conecta a una bomba de aspiración (150) mediante un perno hueco tubo ATD (141 ) que soporta al tubo adsorbentes ATD (140). Un sensor de presión interna (280) se conecta mediante un perno hueco (281 ) al interior de la cámara de exposición controlada (1 10); un perno hueco de salida de aire mezclado (270) permite la circulación de la mezcla de aire que ingresa por la entrada de mezcla de aire (130).

El monitor biológico (120) puede ser cualquier organismo sensible, a fármacos, productos químicos, contaminantes químicos, entre otros, presentes en forma de gases y aerosoles que serán inyectados en el sistema de cámaras de exposición controlada para ensayos toxicológicos (100) y cuya respuesta específica se puede cuantificar y se relaciona a una dosis determinada para cada contaminante en estudio, en este caso se ha empleado el monitor biológico Tradescantia, que es un vegetal superior sensible a contaminantes genotóxicos o mutagénicos, como por ejemplo, algunos compuestos inorgánicos, metales pesados, compuestos orgánicos volátiles (COVs) o semivolátiles (COSVs), entre otros, los cuales pueden estar presentes en muestras reales de fármacos, productos químicos, contaminantes químicos, entre otros.

La cámara de exposición controlada (1 10), como se muestra en la figura 3, es alimentada por una mezcla de aire a través de un mezclador de aire ambiente y aire limpio (265) que es alimentado por dos ramas, una de aire limpio y otra de aire ambiente que contiene los compuestos químicos a evaluar. El aire limpio se obtiene mediante un tubo de ingreso de aire (205), del exterior, al compresor de aire limpio libre de aceite (200) que alimenta un dosificador de aire limpio (210) que está conectado a un regulador de presión de aire limpio (246) que entrega un flujo de aire limpio a una válvula de control proporcional de aire limpio (221 ) el que está conectado a un medidor de flujo de aire limpio (231 ) que determina el flujo de entrada de aire hasta una de las entradas del mezclador de aire ambiente y aire limpio (265). El aire ambiente del exterior ingresa por un tubo (241) que alimenta la bomba inyectora de aire ambiente libre de aceite (240) que está conectado a un regulador de presión de aire ambiente (245) que entrega un flujo de aire ambiente a una válvula de control proporcional de aire ambiente (220) el que está conectado a un medidor de flujo de aire ambiente (230) que determina el flujo de entrada de aire hasta una de las entradas del mezclador de aire ambiente y aire limpio (265). El aire limpio que alimenta una rama del mezclador de aire ambiente y aire limpio (265) es procesado en el dosificador de aire limpio (210), ya que sólo le ingresa el aire del exterior, por lo cual este dosificador de aire limpio (210) cuenta con filtros necesarios para producir aire puro limpiando el aire que le entrega el compresor de aire limpio (200) que sólo es alimentado del exterior; otra alternativa es reemplazar la sección compuesta por el tubo de ingreso de aire (205), el compresor de aire limpio (200) y el dosificador de aire limpio (210), por una botella de aire sintético o puro, y alimentando directamente al regulador de presión de aire limpio (246).

El procesador de control y operación (300) del sistema de cámaras de exposición controlada para ensayos toxicológicos (100), permite el control y operación de los diferentes medios que componen el sistema de cámaras de exposición controlada para ensayos toxicológicos (100).

El control y operación de cada cámara de exposición controlada ( 10), como se muestra en la figura 4, es llevado a cabo por señales de control de los medios que componen la cámara de exposición controlada (1 10); el procesador de control y operación (300), por la rama de aire limpio, entrega una señal de control (310) al compresor de aire limpio (200), una señal de control (320) al dosificador de aire limpio (210), una señal de control (345) a la válvula de control proporcional de aire limpio (221 ); una señal de control (355) al medidor de flujo de aire limpio (231 ). Por la rama de aire ambiente, el procesador de control y operación (300), entrega una señal de control (325) a la bomba inyectora de aire ambiente (240), una señal de control (340) a la válvula de control proporcional de aire ambiente (220), una señal de control (350) al medidor de flujo de aire ambiente (230). Además, el procesador de control y operación (300) entrega una señal de control de presión interna (330) al sensor de presión interna (280), ubicado en cada cámara de exposición controlada (1 10).

La rama de alimentación de aire limpio tiene antes y después del dosificador de aire limpio (210), una par de llaves de paso (225), para la manipulación de dicho dosificador de aire limpio (210).

En la conexión operativa de la pluralidad de las cámaras de exposición controlada (1 10), que se muestra en la figura 7, la salida del regulador de presión de aire limpio (246) está conectado a un distribuidor de aire limpio (250) que alimenta a cada válvula de control proporcional de aire limpio (221 ); y la salida del regulador de presión de aire ambiente (245) está conectado a un distribuidor de aire ambiente (260) que alimenta cada válvula de control proporcional de aire ambiente (220). Cada circuito tiene sus propias señales de control y operación entregadas por el procesador de control y operación (300).

El sistema de cámaras de exposición controlada para ensayos toxicológicos (100), permite la evaluación toxicológica de un ambiente determinado identificando y cuantificando los compuestos químicos presentes en la mezcla de aire de ambiente a la cual es expuesto cada uno de los monitores biológicos (120), a través de un análisis químico, por ejemplo, utilizando tubos adsorbentes ATD (140), que contienen una serie de polímeros adsorbentes específicos para determinar clases de COVs presentes en la mezcla de aire de ambiente. Para lo anterior, hay que considerar que la puesta en operación del sistema de cámaras de exposición controlada para ensayos toxicológicos (100), requiere de una preparación operativa, una evaluación toxicóloga y un análisis de los resultados. Antes de iniciar un ensayo de evaluación toxicológica con el sistema de cámaras de exposición controlada para ensayos toxicológicos ( 00), se deben preparar todas las unidades que forman parte del mismo, es decir, el equipo en sí, los monitores biológicos que reaccionarán al aire a evaluar y los dispositivos para evaluar la calidad química del aire.

Preparación del sistema de cámaras de exposición controlada para ensayos toxicológicos (100)

Se entiende en esta etapa el chequeo del funcionamiento general del sistema de cámaras de exposición controlada para ensayos toxicológicos (100) y de cada componente, incluyendo el encendido, revisar la hermeticidad, calibración de los circuitos de distribución de gases y establecimiento de las condiciones de evaluación o porcentajes de dilución para cada cámara de exposición controlada (1 10), y duración de la experiencia.

Preparación de los monitores biológicos (120)

Los monitores biológicos (120) son organismos sensibles a los compuestos químicos tóxicos que se quieren evaluar en el aire ambiente (contaminado) que será inyectado al sistema de cámaras de exposición controlada para ensayos toxicológicos (100) y cuya respuesta específica se cuantifica y se relaciona a una dosis determinada para cada compuestos químicos en estudio. La forma en que se analizan en este caso, las plantas de Tradescantia, es a través de dos tipos ensayos. El primero, llamado ensayo de micro núcleos o Trad-MCN, se basa en la detección y cuantificación de micro núcleos en las tétradas primordiales de los granos de polen en la fase final de la meiosis. El segundo ensayo, llamado del pelo estaminal o TradD-SH, consiste en el análisis de las células del pelo estaminal de la flor, y se basa en el hecho de que las células de los pelos estaminales de las plantas de Tradescantia son heterocigotas para su color, y por ello es posible detectar mutaciones en base al cambio de color que presentan cuando han sido expuestas a los efectos de la contaminación. El color de estas células cambia de un color azul (dominante o normal) a uno rosado (recesivo o muíante).

Para la utilización de los monitores biológicos (120) en el sistema de cámaras de exposición controlada para ensayos toxicológicos (100), éstos deben estar disponibles en abundancia para su uso lo que implica que deben ser cultivados (plantas o microorganismos) y/o criados (en el caso de animales) bajo estrictas condiciones ambientales que aseguren la ausencia de sustancias contaminantes a los cuales ellos reaccionan. Los monitores biológicos (120) así cultivados y/o criados, actuarán como organisrrjios control para todos los efectos de comparación con aquellos organismos expuestos en el sistema de cámaras de exposición controlada para ensayos toxicológicos (100), tanto a aire limpio como al aire ambiente contaminado. Para utilizar los monitores biológicos (120) en el sistema de cámaras de exposición controlada para ensayos toxicológicos (100) deben seguirse los siguientes pasos:

Recolección: Se deben recolectar los organismos o las estructuras biológicas sensibles a la contaminación en un número tal que permita asegurar estadísticamente la calidad de los resultados (p. ej. en el caso de vegetales, de 15 a 20 inflorescencias jóvenes por cámara de exposición controlada (1 10), para el monitor biológico Tradescantia).

Acondicionamiento: Los organismos o estructuras biológicas que han sido separadas de sus condiciones de crianza o cultivo deben ser sometidos a un período de acondicionamiento, por ejemplo en el caso de vegetales, las inflorescencias de Tradescantia se acondicionan previo a la exposición durante 12-24 horas dejándolas en solución nutritiva aireada, en condiciones de laboratorio.

Ubicación de los monitores biológicos (120): Se distribuyen los organismos o estructuras biológicas preacondicionadas entre las distintas cámara de exposición controlada (1 10), por ejemplo, cinco monitores biológicos (120) ubicados en cada una de las cámara de exposición controlada (1 10), y un sexto monitor biológico (120) que está dentro de una cámara de exposición controlada (1 10) sin su correspondiente tapa de cámara de exposición controlada (1 15), quedando este último monitor biológico (120) expuesto directamente al aire ambiente del lugar que se va a evaluar. Los monitores biológicos (120) deben permanecer en el medio adecuado para asegurar su óptima condición mientras dure el ensayo, por ejemplo en el caso de vegetales, en un vaso conteniendo solución nutritiva para la correcta mantención de las inflorescencias de Tradescantia ubicado dentro de cada cámara de exposición controlada (1 10), Posteriormente se debe cerrar y asegurar la hermeticidad de cada una de las cinco cámaras de exposición controlada ( 10).

Análisis químico de la calidad del aire

La evaluación toxicológica de una mezcla compleja de fármacos, productos químicos, contaminantes químicos, entre otros, presentes en forma de gases y aerosoles en una muestra de interés utilizando el sistema de cámaras de exposición controlada para ensayos toxicológicos (100) involucra la identificación y cuantificación de los compuestos químicos presentes en la mezcla de aire del ambiente al cual será expuesto el monitor biológico (120), a través de un análisis químico, por ejemplo utilizando tubos adsorbentes ATD (140), los cuales contienen una serie de polímeros adsorbentes específicos para determinadas clases de COVs. Dentro de cada una de las cámaras de exposición controlada (1 10) del sistema de cámaras de exposición controlada para ensayos toxicológicos (100) se ubica uno de estos tubos adsorbentes ATD (140), por los cuales se hace pasar la mezcla de aire que contiene la cámara de exposición controlada (1 10) respectiva a un flujo constante y predeterminado, durante todo el período de exposición. Para lograr este objetivo el sistema de cámaras de exposición controlada para ensayos toxicológicos (100) cuenta con bombas de aspiración (150) asociadas a cada uno de los tubos adsorbentes ATD (140). Es así como los compuestos de interés, en este caso por ejemplo los COVs, son adsorbidos y retenidos en los polímeros de cada tubo adsorbente ATD (140). Posteriormente cada tubo adsorbente ATD (140) es analizado través de la técnica de "Desorción Térmica Automática acoplada a Cromatografía Gaseosa con detección de Espectrometría de Masas" (ATD-GC-MS). Para el correcto funcionamiento del análisis químico de la calidad del aire, se deben cumplir al menos con los siguientes pasos:

Llenado de los tubos: Los tubos adsorbentes ATD (140) deben ser empacados con resinas poliméricas ad/absorbentes específicas para retener los analitos de interés, esta operación se realiza bajo estrictas medidas de control de calidad, siguiendo un protocolo de empacado acorde con recomendaciones EPA (Método TO-17, Determination of volatile organic compounds in Ambient Air Using Active Sampling Onto Sorbent Tubes).

Acondicionamiento y limpieza de los tubos adsorbentes ATD (140): antes de ocupar bajo condiciones de campo, por ejemplo los tubos adsorbentes ATD (140), éstos se deben someter a un proceso de calentamiento para eliminar posibles trazas de compuestos orgánicos volátiles que puedan estar presentes, tanto en el tubo como en el material ad/absorbente. Esta limpieza se debe comprobar haciendo un análisis de cada uno de los tubos ya acondicionados utilizando un sistema de termo desorción automático (ATD) unido a un sistema de detección para los compuestos en estudio, como por ej. cromatografía gaseosa con detección de espectrometría de masas (GC-MS).

Carga del material de referencia o estándar para la cuantificación de los contaminantes en estudio: La identificación y cuantificación de los compuestos contaminantes del aire ambiente debe considerar el uso de estándares certificados que permita la identificación y cuantificación de los distintos compuestos en estudio presentes en la muestra de aire ambiente a analizar. Por ejemplo, en el caso de los tubos adsorbentes ATD (140), se utiliza una cantidad conocida y certificada de un estándar gaseoso de COVs con el cual se carga inicialmente cada uno de los tubos adsorbentes ATD (140) y con el cual se realizará la identificación, cuantificación, así como el control y aseguramiento de la calidad de los datos. Se debe ubicar un tubo adsorbente ATD (140) al interior de cada una de las cámaras de exposición controlada ( 10) y también uno en la ubicación de la cámara de exposición controlada (1 10) sin la tapa de cámara de exposición controlada (1 15), para el control del proceso.

Condiciones de monitoreo: Se deben definir las condiciones de operación (flujo) de las bombas de aspiración (150) conectadas a cada uno de los tubos adsorbentes ATD (140) (p. ej 100 ml/min) en función de los compuestos químicos a analizar y de la optimización previa del monitoreo que se haya realizado antes de su utilización bajo condiciones de campo. Esto implica optimizar, el tipo y cantidad de adsorbente a utilizar, las condiciones de operación durante el monitoreo (flujo y tiempo de muestreo), cantidad y tipo de estándar, entre otros.

Análisis de los compuestos químicos a estudiar: para esto se deben optimizar desde las condiciones de operación del sistema ATD hasta el sistema cromatográfico junto al sistema de detección seleccionado para esta aplicación analítica, entre otros.

Evaluación toxicológica

Estando el sistema de cámaras de exposición controlada para ensayos toxicológicos (100) ya configurado, con los monitores biológicos (120) y tubos adsorbentes ATD (140) ubicados en cada una de las cámaras de exposición controlada (1 10) y también en la cámara de exposición controlada (1 10) sin la tapa de cámara de exposición controlada (1 15), se inicia así el muestreo por el tiempo predeterminado, por ejemplo 8 horas para el caso del uso del monitor biológico Tradescantia para evaluar compuestos genotóxicos.

El aire ambiente conteniendo el compuesto químico a evaluar, en las proporciones establecidas y configuradas, irá ingresando a las distintas cámaras de exposición controlada (1 10) a un flujo constante controlado constantemente por el procesador de control y operación (300). Cuando haya una presión interna positiva, el exceso de aire saldrá por una salida (270), de esta manera el aire se irá renovando periódicamente mientras dure la exposición. No es un ensayo estanco, pero de esta forma se logra simular una exposición del monitor biológico (120) a una concentración constante y proporcional de contaminantes en el aire en forma normal. I

Luego de transcurrido el tiempo definido para el funcionamiento del equipo, tanto los monitores biológicos (120) como los tubos adsorbentes ATD (140) son retirados de cada una de las cámaras de exposición controlada (1 10) y de la cámara de exposición controlada (1 10) sin la tapa de cámara de exposición controlada (1 15) y llevados al laboratorio para su posterior análisis y cuantificación.

Análisis de los monitores biológicos (120) y de los tubos adsorbentes ATD (140) Monitores biológicos (120):

Una vez en laboratorio los monitores biológicos (120) deben ser analizados para determinar y cuantificar los cambios que sufrieron al estar expuestos a la mezcla de aire contaminado, por ejemplo, para el vegetal Tradescantia se pueden realizar dos tipos de evaluación:

1 . Bioensayo de micro núcleos (Trad-MCN): las inflorescencias son mantenidas en solución nutritiva y aireada por 24 horas. Posteriormente los botones florales son almacenados en una solución de ácido acético: alcohol (1 :3) hasta su análisis bajo microscopio. Para poder identificar y cuantificar la formación de micro núcleos, los botones deben ser diseccionados y teñidos con alguna solución que resalte el material genético de la célula vegetal, por ejemplo, tinción carmín. Una vez que se detecte un botón floral cuyas células primordiales de granos de polen se encuentren en etapa de tétrada se comienza la identificación y conteo de micro núcleos. Es necesario contabilizar cuántos micro núcleos hay en 300 tétradas. Este procedimiento se realiza para cada uno de los botones florales recolectados por cada cámara de exposición controlada (1 10), es decir 15-20. Los resultados finalmente se expresan como frecuencia (o número) de micro núcleos en 100 tétradas. Este bioensayo es más recomendado cuando se utiliza el vegetal Tradescantia pallida var purpurea.

Bioensayo de pelo estaminal (Trad-MCN): las inflorescencias son mantenidas en solución nutritiva y aireada hasta que los botones florales maduren, es decir las flores abran. Cada día se deben analizar las flores que abrieron ese día. Este procedimiento se mantiene por 7-10 días luego de terminada la exposición del monitor biológico (120) en el sistema de cámaras de exposición controlada para ensayos toxicológicos (100).

De cada flor abierta se separan cuidadosamente cada uno de los 6 estambres, identificando si se trata de estambres asociados a un pétalo o a un sépalo. Se disponen separadamente sobre un porta objeto, hidratándolos con una gota de agua. Con mucho cuidado se separan o "peinan" los pelos estaminales de cada uno de ellos, de manera de facilitar la observación de las células que los componen y el conteo del número pelos estaminales con una lupa estereoscópica. Durante el análisis se identifican y contabilizan las células rosadas, es decir, mutadas. Los resultados se expresan en número de mutaciones en mil pelos estaminales. Este bioensayo es más recomendado cuando se utilizan clones del vegetal Tradescantia, por ejemplo clon KU-20. Análisis de los compuestos químicos presentes en la mezcla de aire ambiente

Terminada la experiencia de exposición en el sistema de cámaras de exposición controlada para ensayos toxicológicos (100) el medio utilizado para determinar la calidad química de la mezcla de aire ambiente (contaminado) debe ser analizado en el laboratorio, por ejemplo, los tubos adsorbentes ATD (140) para la determinación y cuantificación de COVs. El análisis de las muestras de COVs (C6- C12) se realiza por ejemplo con una tecnología de punta utilizando un equipo de desorción térmica automática denominado TurboMatrix ATD acoplado a un cromatógrafo de gases por ejemplo con detección de espectrometría de masas Clarus 500 (ATD-GD-MS), Perkin Elmer, USA. El sistema ATD-GC-MS posee la ventaja de que el análisis se realiza en forma automática en condiciones controladas y las muestras no requieren de una etapa previa de tratamiento lo que permite la disminución de los errores indeterminados asociados a todo proceso analítico, la utilización de reactivos químicos, ahorro de energía, el tiempo y el costo final de los análisis, generando un procedimiento mucho más amigable con el medio ambiente.

Elaboración de la curva dosis respuesta

La construcción de la curva dosis respuesta se elabora graficando la respuesta del monitor biológico (120) versus la concentración de contaminantes detectados en la mezcla de aire ambiente (contaminado), por ejemplo, para el monitor biológico Tradescantia, expresada en número de mutaciones/1000 pelos estaminales, si se contabilizó con el bioensayo Trad-SH, o número de micro núcleos /100 tétradas, si se contabilizó con el bioensayo Trad-MCN. Los compuestos orgánicos volátiles se expresan en unidades de concentración, es decir masa/volumen de aire, por ejemplo nanogramos de COVs/metros cúbicos de aire. Los concentración puede expresarse como la suma de todos los contaminantes determinados (COVs totales) o como compuestos individuales, si es que el análisis químico es suficientemente sensible y permite especiar, por ejemplo, nanogramos de tolueno/metros cúbicos de aire. La curva dosis respuesta se obtiene dibujando un gráfico de dos entradas, donde en el eje horizontal o eje x se representa la respuesta del biomonitor, número de mutaciones, y en el eje vertical o eje y se representa la concentración del compuesto químico detectado en el análisis químico.

El sistema de cámaras de exposición controlada para ensayos toxicológicos

(100) puede ser operado de la misma forma como se ha descrito en los párrafos anteriores ya sea bajo condiciones de laboratorio o en terreno bajo condiciones de exposición a aire contaminado en ambientes interiores o exteriores, ya sea para i) la realización de curvas del tipo dosis respuesta para caracterizar la respuesta del monitor biológico (120) a un ambiente determinado, ii) estimar el nivel de toxicidad de una muestra de aire en diferentes niveles de concentración, iii) comparar las características físicas (humedad, temperatura, nivel de radicación, etc) y/o químicas (presencia de material particulado, ozono, SO2, NOx, contaminantes seleccionados, etc) específicas de una muestra determinadas de aire y sus efectos sobre un monitor biológico (120), ya sea que estas características se estudien de forma aislada o sinérgica.

Realización de curvas del tipo dosis respuesta para caracterizar la respuesta del monitor biológico (120) a un ambiente determinado

El sistema de cámaras de exposición controlada para ensayos toxicológicos (100) tienen por objetivo determinar la capacidad de respuesta que tiene el monitor biológico (120) a la concentración de un determinado contaminante o un grupo de ellos en mezcla, en un ambiente específico a estudiar, por ejemplo, en una industria química de pinturas. Una vez realizado un estudio preliminar se puede saber con exactitud a que contaminantes y en qué nivel de concentración específico es capaz de reaccionar el monitor biológico (120), mediante la definición de umbrales de respuesta, para posteriormente usar el monitor biológico (120) como un sistema estandarizado de monitoreo de la calidad toxicológica del aire ambiente estudiado. Para la realización de este estudio primero se debe seleccionar el ambiente que se quiere caracterizar, ya sea de interior y/o exterior, luego se deben definir las proporciones de mezcla con que se realizará la curva de dosis-respuesta, así como los flujos del monitoreo de tubos adsorbentes ATD (140) según los niveles de concentración esperados para los contaminantes en estudio. Posteriormente, se debe realizar el ensayo como se describió en los párrafos anteriores y obtener tanto la curva de dosis-respuesta para la mezcla de contaminantes específicos de ese aire ambiente, como la concentración de los contaminantes de esa mezcla a la que estuvo expuesto el monitor biológico. Con esta información se puede determinar si el monitor biológico (120) está en condiciones de ser usado en forma masiva como un sistema estandarizado de monitoreo de la calidad toxicológica del aire ambiente estudiado. En caso de no ser así, se puede volver a repetir el procedimiento anterior hasta llegar a determinar los umbrales de respuesta efectivos del monitor biológico (120) que permitan su uso como sistema estandarizado de monitoreo. En cualquier caso este estudio, así como la estandarización y uso del monitor biológico (120) como sistema estandarizado de monitoreo es algo absolutamente específico para cada aire ambiente particular que se quiera estudiar, por ejemplo para cada tipo de industria o aire urbano a monitorear. Adicionalmente cualquier cambio en el tipo o concentración del o los contaminantes encontrados en la caracterización inicial, obligan a realizar nuevamente el proceso de estandarización del monitor biológico (120) como un sistema de monitoreo ambiental.

Estimar el nivel de toxicidad de una muestra de aire en diferentes niveles de concentración

El sistema de cámaras de exposición controlada para ensayos toxicológicos (100) permite determinar el nivel de toxicidad de una muestra de aire, ya sea de interior y/o exterior, en diferentes niveles de concentración. La toxicidad de una determinada muestra de aire está dada por la calidad química de un determinado contaminante o un grupo de ellos en mezcla en un ambiente específico a estudiar, por ejemplo, una industria química o el aire ambiente de una ciudad. Se podría entonces estudiar en el laboratorio la respuesta que experimente el monitor biológico (120) a la concentración de un determinado contaminante puro o un grupo de ellos en mezcla en diluciones sucesivas con aire puro antes descrito, en el cual en cada una de las cámaras de exposición estaría además del monitor biológico (120), un tubo adsorbente ATD (140) en el cual quedaría adsorbido el contaminante en estudio para luego determinar y corroborar exactamente el nivel de concentración al que estuvo expuesto el monitor biológico (120). La información obtenida de este estudio preliminar se puede comprar con estudios realizados directamente en terreno bajo condiciones reales, en los cuales se desarrolla el mismo procedimiento antes descrito pero sometiendo al monitor biológico (120) a concentraciones reales de contaminantes en el aire, en donde se encontrarán tanto los contaminantes estudiados como otros cientos de compuestos adicionales. Esto permite comparar la respuesta del monitor biológico (120) bajo condiciones de laboratorio con aquella bajo condiciones de campo, con la finalidad de evaluar la influencia de los demás contaminantes químicos sobre la respuesta de los compuestos específicos estudiados. Esto permite por un lado verificar bajo condiciones de laboratorio la toxicidad de un determinado contaminantes puro o un grupo de ellos en mezcla y complementariamente ver los efectos sinérgicos de las múltiples mezclas de contaminantes, así como la influencia de los demás componentes de una muestra real.

Comparar las características físicas v/o químicas específicas de una muestra determinadas de aire y sus efectos sobre un monitor biológico (120)

El sistema de cámaras de exposición controlada para ensayos toxicológicos (100) permite utilizar una serie de dispositivos adicionales que tienen por objetivo determinar los efectos específicos de las distintas características física, como humedad, temperatura, nivel de radicación, etc., y/o químicas, como presencia de material particulado, ozono, S0 2 , NOx, contaminantes seleccionados, etc., específicas de una muestra determinada de aire ambiente, ya sea de interior y/o exterior, y sus efectos sobre un monitor biológico (120), ya sea que estas características se estudien de forma aislada o sinérgica. Es sabido que el nivel de toxicidad de una muestra de aire depende entre otras cosas de los múltiples contaminantes que coexisten en él, así como de sus características físicas, por lo que se hace deseable un estudio sistemático y aislado de cada una de estas característica para verificar su influencia y/o impacto sobre la toxicidad al exponer en condiciones controladas un monitor biológico (120). Para esto se instala in situ en el lugar de estudio el sistema de cámaras de exposición controlada para ensayos toxicológicos (100), en donde en, cada una de las cámara de exposición controlada (110) se dispone de un dispositivo que permite eliminar alguno de los contaminantes a estudiar, por ejemplo, presencia de material particulado, ozono, S0 2> NOx, COVs, COSVs, etc, de forma tal de experimentar el efecto de la toxicidad de toda la complejidad de la muestra de aire real de un ambiente determinado sustrayendo el efecto del contaminante a estudiar. De este modo se puede estimar el impacto toxicológico de este contaminante en estudio, bajo condiciones de campo y comparando en paralelo el impacto de los demás contaminantes bajo análisis, tantos como cámaras de exposición controlada (110) se dispongan, de forma de obtener el máximo de información sobre la toxicidad de una muestra compleja de aire ambiente. Este procedimiento se puede realizar también estudiando variables físicas críticas como humedad, temperatura, nivel de radicación, etc, con la misma finalidad o incluso combinando variables físicas y química para obtener mayor información. En ambos casos el efecto control positivo es el monitor biológico (120) expuesto directamente al aire ambiente real y el efecto control negativo es el monitor biológico (120) expuesto en el interior de una cámara del sistema de cámaras de exposición controlada para ensayos toxicológicos (100) al cual se le hace llegar solamente aire puro durante la prueba.