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An impinger-based sampling method was designed and evaluated for the collection of airborne cellulose nanocrystals (CNC). Plastic impingers were purchased and a custom nozzle was designed and 3D printed. Collection efficiency by particle size was compared to commercially available impingers. Collection efficiency (CE) was then adjusted theoretically for an impactor that would be used in a field setting to remove particles larger than 300 nm. Adjusted CE was compared to the nanoparticulate matter (NPM) criterion model, which mimics nanoparticle deposition in the human respiratory system. The impinger method was then used to collect rhodamine-tagged CNC to determine if it could collect a concentration of CNC that agreed with the known aerosolized concentration when analyzed with spectroscopy/spectrophotometry. The plastic impinger method had a greater collection efficiency for relevant particle sizes than the commercially available impingers tested. After adjusting for the impactor, the impinger method agreed with the NPM curve for particles ranging from 45-600 nm (R2=0.94). Concentrations of rhodamine-tagged CNC collected with the impinger method did not agree with the concentrations measured by the reference instrument, however this was likely due to issues with the batch of CNC used. The impinger method can be used to collect other nanoparticles, but analysis methods that do not rely on using tagged CNC must be developed to mate the preferred analysis method with sampling.

When exposed to them, isocyanates can induce serious injuries in the respiratory tract and irritation on the skin and in the eyes. They are therefore interesting from the point of view of occupational health. The purpose of this thesis was to collect isocyanates in air with impinger-filter samplers and solvent free samplers. Furthermore the isocyanates were to be analyzed with liquid chromatography-mass spectrometry. The solvent free sampler consists of a polypropylene tube and filter holder fitted with glass fiber filters impregnated with derivatization reagent, coupled with a pump. The impinger-filter sampler was made out of an impinger flask, containing a derivatization solution, coupled in series with a filter holder and a pump. Di-n-butylamine was used as derivatization reagent in both samplers to stabilize the reactive isocyanates and to enable mass spectrometric detection. The solvent free sampler is highly advantageous because of its user friendliness during field measurements, as opposed to the impinger-filter method. An exposure chamber, equipped with two interior fans to ensure good circulation, was used to generate an atmosphere containing isocyanates. Analyzing the isocyanate-DBA derivates with LC-MS/MS worked very well and the method made it possible to detect isocyanate levels below 1 ng/mL. During quantification of isocyanates a standard curve with concentrations from 1 to 1000 ng/mL was used. Detection of isocyanate levels as low as one fifth of the limit value of some isocyanates was found to be possible, which would indicate that the methods are sensitive. Even though the solvent free sampler worked, the impinger-filter sampler was found to be more effective in collecting isocyanates. The coefficient of variation calculated from concentrations of isocyanates from the solvent free sampler varied between 0-35 %. The reason for this might be due to the fact that an optimized extraction method had not been tried out within the time limit of this project. Questions, identified during this thesis work, need to be answered before being able to obtain reliable results from field measurements with the solvent free sampler.

Die aerogene Übertragung von Infektionskrankheiten stellt ein sehr wichtiges Thema in der Medizin dar. Für genaue Untersuchungen dazu, sind geeignete Sammel- und Nachweismetho-den essentiell. Die Untersuchung verschiedener Sammelgeräte sowie unterschiedlicher Nach-weismethoden zur Virusquantifizierung aus der Luft war daher die zentrale Aufgabenstellung in dieser Arbeit. Als Sammelgeräte wurden der Impinger AGI 30 und der Gelatinefilter ausge-wählt. Alle grundlegenden Untersuchungen zur Ermittlung der Eignung und Effizienzen der Geräte bezüglich der Virusisolierung aus Luftproben wurden an experimentell erzeugten Virus-aerosolen durchgeführt. Dabei wurden zwei Geflügelviren verwendet, das Newcastle-Disease-Virus Stamm LaSota (NDV) und das Infektiöse-Bursitis-Virus Stamm Cu-1M (IBDV). Die quan-titative Bestimmung der Viren aus den Luftproben erfolgte durch Titration im Zellkultursystem bzw. in embryonierten Hühnereiern. Parallel dazu wurde eine Titerbestimmung mittels einer in dieser Arbeit etablierten quantitativen Real-Time-PCR durchgeführt. Zusätzlich wurden die Sammelgeräte unter praktischen Bedingungen getestet und verglichen. Dazu erfolgten lufthy-gienische Messungen nach Vakzinierung von Geflügel mit Lebendimpfstoffen (NDV LaSota und IBDV Cu-1M). Es wurden umfangreiche Untersuchungen unter experimentellen Beding¬ungen und später exemplarische Untersuchungen in konventionellen Geflügelhaltungen durch-geführt. Die Evaluierung der Sammelgeräte mit Hilfe der experimentell erzeugten Virusaerosole er-gab, dass mit beiden Geräten sowohl infektionsfähiges Virus als auch Virusgenom nachgewie-sen und quantifiziert werden kann. Die Effizienzen unterschieden sich jedoch z.T. deutlich. So stellte sich der Gelatinefilter zur Sammlung in Kombination mit dem quantitativen Virusnach-weis mittels Real-Time-PCR als die Methode mit der höchsten Virusnachweisrate (angegeben als geometrischer Mittelwert mit geometrischer Standardabweichung) von 22,3 % ×/ 3,1 für NDV und 36,1 % ×/ 3,4 für IBDV heraus. Der Nachweis von infektionsfähigen Viren jedoch, war für beide Testkeime aus den Proben des Impingers erfolgreicher (NDV 4,0 % ×/ 1,7 und IBDV 31,8 % ×/ 1,8). Die signifikant niedrigere Nachweisrate des Newcastle-Disease-Virus ist auf die höhere Empfindlichkeit dieses behüllten Virus beim Sammelprozess und daraus folgen-der Inaktivierung zurückzuführen. Die Quantifizierung mit Hilfe der Real-Time-PCR erfolgte mit Normalisierung aller Proben. Diese bisher zur Analyse von Luftproben noch nicht ange-wandte Methode erwies sich als sehr gut. Durch die Normalisierung werden nicht nur die ab-weichenden Effizienzen der Nukleinsäureisolierung sowie der reversen Transkription ausgegli-chen, sondern auch die unterschiedliche Inhibition der PCR der Proben verschiedener Luftkeimsammler. Damit sind die Proben untereinander besser vergleichbar und die Quantifi-zierung exakter. Erstmals wurden auch systematische Untersuchungen zu Geräteeffizienzen in Kombination mit verschiedenen Virusnachweismethoden durchgeführt. Bei den lufthygienischen Untersuchungen nach Vakzinierung von ca. 50 Hühnern gegen Newcastle Disease (ND) bzw. Infektiöse Bursitis (IBD) unter experimentellen Bedingungen, waren drei Luftproben nach der Impfung gegen ND viruspositiv, jedoch keine nach der gegen IBD. Diese positiven Nachweise gelangen mit dem Gelatinefilter und nachfolgender Analyse mittels quantitativer Real-Time-PCR. Schlussfolgernd ist zumindest bei dem NDV eine aeroge-ne Ausscheidung des Impfvirus anzunehmen. Wahrscheinlich liegt die Viruskonzentration in der Luft jedoch meist unter der Nachweisgrenze der eingesetzten Geräte. Auch die Auswertung von Luftproben nach Vakzinierung gegen oben genannte Krankheiten in konventionellen Tierhal-tungen mit mehreren Tausend Tieren Besatz pro Stall führte zu keinen viruspositiven Ergebnis-sen. Anscheinend wurden die Viren auch trotz der großen Tierzahl in der Luft so stark verdünnt oder in so geringem Maße ausgeschieden, dass sie mit den in dieser Arbeit entnommenen Luft-probenvolumina von 1000 l nicht detektiert werden konnten. Für weiterführende Untersuchun-gen müsste daher ein Sammelgerät verwandt werden, mit welchem schnell große Probenvolu-mina entnommen werden können und das Endvolumen der Probenflüssigkeit dennoch gering ist, um die luftgetragenen Viren optimal zu konzentrieren. Schlussfolgernd erwies sich die Filtration in Kombination mit der normalisierten quantitati-ven Real-Time-PCR dennoch insgesamt als eine sehr valide und praktikable Methode zum Nachweis luftgetragener Viren aus Tierhaltungen.

Die aerogene Übertragung von Infektionskrankheiten stellt ein sehr wichtiges Thema in der Medizin dar. Für genaue Untersuchungen dazu, sind geeignete Sammel- und Nachweismetho-den essentiell. Die Untersuchung verschiedener Sammelgeräte sowie unterschiedlicher Nach-weismethoden zur Virusquantifizierung aus der Luft war daher die zentrale Aufgabenstellung in dieser Arbeit. Als Sammelgeräte wurden der Impinger AGI 30 und der Gelatinefilter ausge-wählt. Alle grundlegenden Untersuchungen zur Ermittlung der Eignung und Effizienzen der Geräte bezüglich der Virusisolierung aus Luftproben wurden an experimentell erzeugten Virus-aerosolen durchgeführt. Dabei wurden zwei Geflügelviren verwendet, das Newcastle-Disease-Virus Stamm LaSota (NDV) und das Infektiöse-Bursitis-Virus Stamm Cu-1M (IBDV). Die quan-titative Bestimmung der Viren aus den Luftproben erfolgte durch Titration im Zellkultursystem bzw. in embryonierten Hühnereiern. Parallel dazu wurde eine Titerbestimmung mittels einer in dieser Arbeit etablierten quantitativen Real-Time-PCR durchgeführt. Zusätzlich wurden die Sammelgeräte unter praktischen Bedingungen getestet und verglichen. Dazu erfolgten lufthy-gienische Messungen nach Vakzinierung von Geflügel mit Lebendimpfstoffen (NDV LaSota und IBDV Cu-1M). Es wurden umfangreiche Untersuchungen unter experimentellen Beding¬ungen und später exemplarische Untersuchungen in konventionellen Geflügelhaltungen durch-geführt. Die Evaluierung der Sammelgeräte mit Hilfe der experimentell erzeugten Virusaerosole er-gab, dass mit beiden Geräten sowohl infektionsfähiges Virus als auch Virusgenom nachgewie-sen und quantifiziert werden kann. Die Effizienzen unterschieden sich jedoch z.T. deutlich. So stellte sich der Gelatinefilter zur Sammlung in Kombination mit dem quantitativen Virusnach-weis mittels Real-Time-PCR als die Methode mit der höchsten Virusnachweisrate (angegeben als geometrischer Mittelwert mit geometrischer Standardabweichung) von 22,3 % ×/ 3,1 für NDV und 36,1 % ×/ 3,4 für IBDV heraus. Der Nachweis von infektionsfähigen Viren jedoch, war für beide Testkeime aus den Proben des Impingers erfolgreicher (NDV 4,0 % ×/ 1,7 und IBDV 31,8 % ×/ 1,8). Die signifikant niedrigere Nachweisrate des Newcastle-Disease-Virus ist auf die höhere Empfindlichkeit dieses behüllten Virus beim Sammelprozess und daraus folgen-der Inaktivierung zurückzuführen. Die Quantifizierung mit Hilfe der Real-Time-PCR erfolgte mit Normalisierung aller Proben. Diese bisher zur Analyse von Luftproben noch nicht ange-wandte Methode erwies sich als sehr gut. Durch die Normalisierung werden nicht nur die ab-weichenden Effizienzen der Nukleinsäureisolierung sowie der reversen Transkription ausgegli-chen, sondern auch die unterschiedliche Inhibition der PCR der Proben verschiedener Luftkeimsammler. Damit sind die Proben untereinander besser vergleichbar und die Quantifi-zierung exakter. Erstmals wurden auch systematische Untersuchungen zu Geräteeffizienzen in Kombination mit verschiedenen Virusnachweismethoden durchgeführt. Bei den lufthygienischen Untersuchungen nach Vakzinierung von ca. 50 Hühnern gegen Newcastle Disease (ND) bzw. Infektiöse Bursitis (IBD) unter experimentellen Bedingungen, waren drei Luftproben nach der Impfung gegen ND viruspositiv, jedoch keine nach der gegen IBD. Diese positiven Nachweise gelangen mit dem Gelatinefilter und nachfolgender Analyse mittels quantitativer Real-Time-PCR. Schlussfolgernd ist zumindest bei dem NDV eine aeroge-ne Ausscheidung des Impfvirus anzunehmen. Wahrscheinlich liegt die Viruskonzentration in der Luft jedoch meist unter der Nachweisgrenze der eingesetzten Geräte. Auch die Auswertung von Luftproben nach Vakzinierung gegen oben genannte Krankheiten in konventionellen Tierhal-tungen mit mehreren Tausend Tieren Besatz pro Stall führte zu keinen viruspositiven Ergebnis-sen. Anscheinend wurden die Viren auch trotz der großen Tierzahl in der Luft so stark verdünnt oder in so geringem Maße ausgeschieden, dass sie mit den in dieser Arbeit entnommenen Luft-probenvolumina von 1000 l nicht detektiert werden konnten. Für weiterführende Untersuchun-gen müsste daher ein Sammelgerät verwandt werden, mit welchem schnell große Probenvolu-mina entnommen werden können und das Endvolumen der Probenflüssigkeit dennoch gering ist, um die luftgetragenen Viren optimal zu konzentrieren. Schlussfolgernd erwies sich die Filtration in Kombination mit der normalisierten quantitati-ven Real-Time-PCR dennoch insgesamt als eine sehr valide und praktikable Methode zum Nachweis luftgetragener Viren aus Tierhaltungen.

No / In vitro dissolution testing as a form of quality control has become a necessity in the pharmaceutical industry. As such, the need to establish a method that investigates the in vitro dissolution profile of inhaled products should be taken into account. The prime focus in this study was to examine the in-vitro in-vivo correlation utilising a modified version of the Twin Stage Impinger and to promote an in vitro dissolution model by enhancing the Fine Particle Dose (FPD) collection method for dry powder inhalers. The Twin Impinger was modified by inserting a stainless steel membrane holder disk in the base of the lower chamber. The design, with optimum drug deposition, was adopted for the dissolution study of budesonide and salbutamol. Afterwards, the membrane holder system was placed in the bottom of the dissolution vessel. Phosphate buffer saline (PBS), simulated lung fluid (SLF, Gamble solution) and Phosphate buffer (PB) were used in the study. The paddle dissolution apparatus, containing 300 mL of the medium, was operated at 75 rpm paddle speed. Samples were collected at defined time intervals and analysed using a validated HPLC method. The largest proportion of the budesonide dose was dissolved in PBS compared to PB and SLF. This was due to the presence of surfactant (0.2% w/v polysorbate), which enhances the wettability and the solubility of the poorly soluble drug (budesonide). The similarity factors for PBS and PB were 47.6 and 69.7, respectively, using SLF as a reference, whereas the similarity factor for salbutamol dissolution between PB and SLF was 81.3, suggesting PB is a suitable substitute. Comparison using both the predicted and actual in vivo pharmacokinetics (PK) values of the two drugs, as well as the pattern of their Concentration-Time (c-t) profiles, showed good similarity, which gave an indication of the validity of this in vitro dissolution method.

<p>This thesis presents methods for air sampling and determination of isocyanates, amines, aminoisocyanates and anhydrides. These organic compounds are generated during thermal degradation of polymers such as polyurethane (PUR) or epoxy.</p><p>Isocyanates, amines and anhydrides are airway irritants known to cause occupational asthma. Some of the compounds are listed as human carcinogens. Many workers are exposed.</p><p>Isocyanates and anhydrides are reactive and needs to be immediately derivatized during sampling. Methods have been developed for determination of airborne isocyanates, aminoisocyanates and anhydrides using di-n-butylamine (DBA) as reagent to form stabile urea derivatives or amide derivatives. Liquid chromatography-tandem mass spectrometry (LC-MS/MS) enabled detection limits as low as 10 attomoles. A nitrogen-selective LC-detector enabled quantification of DBA-derivatives in reference solutions. </p><p>A novel sampler is presented. The sampler consists of a denuder in series with a three-stage cascade impactor and an end filter. The sampler made it possible to reveal the distribution of isocyanates between gas and different particle size fractions. During thermal degradation of PUR, isocyanates were associated to particle size fractions (<1 µm) that may penetrate to the lower airways. The distribution during 8 minutes changes noticeably. Aromatic isocyanates become associated to small particles (<1 µm). As a reference method, air-sampling was performed using an impinger filled with di-n-butylamine (DBA) in toluene, connected in series with a glass fiber filter. There was a good agreement between the denuder-impactor sampler and the reference method.</p>

This thesis presents methods for air sampling and determination of isocyanates, amines, aminoisocyanates and anhydrides. These organic compounds are generated during thermal degradation of polymers such as polyurethane (PUR) or epoxy. Isocyanates, amines and anhydrides are airway irritants known to cause occupational asthma. Some of the compounds are listed as human carcinogens. Many workers are exposed. Isocyanates and anhydrides are reactive and needs to be immediately derivatized during sampling. Methods have been developed for determination of airborne isocyanates, aminoisocyanates and anhydrides using di-n-butylamine (DBA) as reagent to form stabile urea derivatives or amide derivatives. Liquid chromatography-tandem mass spectrometry (LC-MS/MS) enabled detection limits as low as 10 attomoles. A nitrogen-selective LC-detector enabled quantification of DBA-derivatives in reference solutions. A novel sampler is presented. The sampler consists of a denuder in series with a three-stage cascade impactor and an end filter. The sampler made it possible to reveal the distribution of isocyanates between gas and different particle size fractions. During thermal degradation of PUR, isocyanates were associated to particle size fractions (&lt;1 µm) that may penetrate to the lower airways. The distribution during 8 minutes changes noticeably. Aromatic isocyanates become associated to small particles (&lt;1 µm). As a reference method, air-sampling was performed using an impinger filled with di-n-butylamine (DBA) in toluene, connected in series with a glass fiber filter. There was a good agreement between the denuder-impactor sampler and the reference method.