通过连接块状与单纤维体外无细胞方法揭示石棉溶解的理化机制

《Scientific Reports》：Unraveling physicochemical control of stone wool dissolution through bridging bulk and single-fiber in vitro acellular methods

　　摘要岩棉纤维在生理环境中的溶解是其长期行为和安全性背后的关键过程，然而，可靠且可重复的体外方法仍处于发展阶段。本工作报告了使用标准化USP-4装置与自制单纤维（SF）溶解池进行对比的结果，用于测量岩棉纤维（包括添加粘合剂、不添加粘合剂以及去除粘合剂后）在连续流动条件下的体外溶解速率。从无细胞体外测试中的溶解速率推导出的岩棉纤维生物溶解度，可作为未来方案开发中与体内纤维生物持久性相关的潜在终点，以取代动物实验。然而，开发稳健的方法需要彻底探索影响溶解速率的物理化学因素。我们已经证明，当流体流量与样品表面积比（F/A）较低时，岩棉的溶解速率会受到溶液反馈（即溶解物质的存在）和纤维润湿性差的影响。增加F/A比并在USP-4实验中引入表面活性剂使USP-4的结果更接近SF方法获得的结果，尽管未能实现完全定量的吻合。我们在F/A区域获得了溶解速率，在此区域依赖性仅取决于流体和纤维组成，而不取决于流体传输或释放物种积累。通过调整表面活性剂的用量和/或对纤维进行等离子体灰化处理，可以可靠地测量带粘合剂生产的纤维（即市场现状）的溶解速率，并证明粘合剂对溶解没有影响，除了改变润湿性。我们的研究结果建立了一个材料驱动的基础，以进一步支持未来使用USP-4进行岩棉纤维的无细胞体外方案开发，符合根据新方法学（NAMs）策略替代动物实验的要求。