方法文章

一种单片机操作装置, 用于生成传统卷烟烟雾和电子烟气溶胶中的液体萃取物

DOI：

10.3791/56709

⸱

2018年1月18日

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1Cell & Molecular Biology, Tulane University, 2Biomedical Engineering, Tulane University, 3Cell & Molecular Biology & Ophthalmology, Tulane University

本文内容

摘要

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在这里, 我们描述一个可编程的实验室设备, 可用于创建传统卷烟烟雾和电子香烟气溶胶提取物。这种方法为直接比较传统卷烟和电子卷烟提供了一个有用的工具, 是电子卷烟研究中一个容易进入的切入点。

摘要

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电子卷烟是中、高中学生最受欢迎的烟草产品, 是成人中最受欢迎的替代烟草产品。对电子卷烟使用的后果进行高质量、重复性的研究, 对于了解新出现的公共卫生问题和制定基于证据的监管政策至关重要。虽然越来越多的论文讨论电子卷烟, 但在各组的方法上几乎没有一致性, 对结果的共识也很少。在这里, 我们描述一个可编程的实验室设备, 可用于创建传统卷烟烟雾和电子香烟气溶胶提取物。本协议详细说明了该设备的组装和操作, 并演示了在两个示例应用程序中使用生成的提取物: 一个体外细胞活力测定和气相色谱质谱。该方法提供了一种直接比较传统卷烟和电子卷烟的工具, 是电子卷烟研究中一个容易进入的切入点。

引言

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尽管保健组织作出了集中的努力, 但烟草产品的使用仍然是全世界可预防死亡的主要原因, 其中大多数死亡归因于吸烟的1。自2003年进入市场以来, 电子卷烟在烟草产品用户中的知名度越来越高。目前, 电子香烟是最流行的替代传统香烟在美国成年人 (〜 5%)2和最流行的尼古丁传递系统中间 (〜 5.3%) 和高中生 (〜 16%)3。如果目前的趋势继续下去, 电子卷烟有望取代传统的香烟, 为子孙后代。然而, 电子卷烟使用的健康后果仍不清楚。

电子卷烟的研究直到 2013年3,4的电子卷烟普及程度迅速增加, 才开始认真。自那时以来, 采用了一些不同的模式来解决其毒性问题。然而, 许多研究的结果是相互矛盾的, 虽然电子卷烟的毒性一般低于传统卷烟, 但目前没有就电子香烟的健康后果达成共识使用5,6,7. 我们以前的研究表明, 电子卷烟对血管内皮的毒性要比传统的香烟低得多, 尽管它们有能力引起 DNA 损伤和诱导氧化应激和细胞死亡,

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方案

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1. 装置的装配

  1. 将100毫升傅书礼烧瓶 (图 1, #4) 固定在钢制圆环架上, 并通过填充50克氯化钙来形成一个真空阱, 作为干燥剂。用橡胶通孔塞子密封烧瓶, 用石蜡膜包裹塞子接合处, 并在孔中运行吸管。
  2. 使用乙烯基油管, 将吸管从塞子延伸到 t 形交叉软管连接器。
  3. 使用乙烯基油管, 连接两个器 (图 1, #2 & #3), 并将第二个器的输出连接到 t 形交叉管接头。
  4. 使用乙烯基油管, 连接第一个器的输入端口作为吸入端口 (图 1, #1)。
  5. 使用乙烯基油管, 将傅书礼烧瓶的侧臂连接到气流调节器 (图 1, #7) 的输入端口和气流调节器的出口端到真空泵。
  6. 根据图 2A中的示意图组装电路。
  7. 通过串行适配器和制造商的软件, 将 PBASIC 程序诚 bs1 (图 2B, 也可在 https://github.com/ChastainAnderson/SVL) 上载到 BS1 微控制器 (图 1....

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结果

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在24小时内, 人类脐静脉内皮细胞暴露于传统的卷烟烟雾提取物 (EAE) 或电子香烟气溶胶提取物 (的), 有一个显着的 (控制与...... 控件 vs. EAE p< 0.01;n = 6) 细胞存活率降低 (图 3A)。提取物产生的膨化轮廓为 2, 2 秒, 55 毫升喷泡每分钟和正常化的基础上的摩尔浓度尼古丁的设备。暴露于500µM 消耗的尼古丁当量的学会极大地减少了活细胞到11.06 ±0.28% 的控制, 和暴露在500µM 消耗的尼古丁当量 EAE 减少可行的细胞到86.65 ±4.60% 的控制。

图 3B演示了基于气相色谱法从商用电子卷烟中分离电子卷烟元件的挥发性。这些成分通过四极质谱法进行鉴定。确定的组分, 按挥发性顺序, 包括: 丙二醇, 乙酰丙, 丁醇, 甘油, 尼古.......

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讨论

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本协议最关键的元素是确保设备在每次提取的开始和结束时都是干净的, 并确保所有的密封都保持稳定, 以使气流保持一致。如果设备没有被正确地清洗, 有风险在样品之间运载。此外, 如果设备在长时间内不洁, 凝结气溶胶和干溶剂就会堵塞系统。请注意, 这是正常的, 有一个压力下降时, 膨化一个传统的卷烟和气流表应调整, 以提供所需的气流期间的粉扑, 而不是当设备是拉动房间空气。该方法的一个关键特点是能够适应电子卷烟技术的进步。例如, 许多电子香烟需要按键式加热线圈的激活。该设备直接将加热线圈并入控制电路 (图 2A), 模拟按用户编程的时间间隔按下按钮。这种方法的主要局限性是由于缺乏具有良好特征的电子卷烟使用标准操作程序。虽然我们可以使用研究参考卷烟14和国际协议15,16常规卷烟, 我们只是将这些方法改编成电子香烟, 不能保证它适当模拟电子卷烟用户行为。此外, 该协议在液体介质中产生萃取物。虽然这是适当的某些细胞类型, 如内.......

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披露

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由杜兰大学管理的烟草产品管理科学研究金项目由奥客户服务管理事务处提供资金。

致谢

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作者感谢杜兰大学细胞和分子生物学系的 Dr. 罗伯特. Dotson 协助编辑杜兰大学化学系的手稿和 Dr. 詹姆斯. 布林协助采用质谱法设计。作者进一步承认杜兰大学细胞和分子生物学系和杜兰大学化学系的支持和使用空间和设备。这项工作得到了烟草产品管理科学研究金和杜兰大学科学与工程学院安德森的支持。

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材料

本文使用的材料清单
姓名公司目录编号评论
12 V AC/DC 壁挂式适配器Digi-KeyT1099-P5P-ND
2.2 欧姆电阻器Digi-KeyA105635-ND串联用于产生图 2A 中的 4.4 欧姆电阻
330 欧姆电阻器Digi-Key330QBK-ND
510 螺纹底座NJoyN/A通过拆卸第二代 NJoy 电子烟回收
醋酸，冰川Sigma-AldritchA6283
丙酮（色谱级）Sigma-Aldritch34850
基础印章项目板Digi-Key27112-ND该板包含 BS1 微控制器、串行适配器、电源开关和用于 AC/DC 壁挂式适配器
Basic Stamp USB 转串行适配器Digi-Key28030-ND一个可选组件，允许 BS1 串行适配器通过 USB
Buchner 培养瓶（真空培养瓶）进行通信 250 mLVWR10545-854
透明胶带3MS-9783
透明乙烯基管，3/8" 内瓦特443064
EGM-2 内皮细胞培养基LonzaCC-3162
乙醇Pharmco-Aaper
流量调节DwyerVFA-23-BV
气相色谱仪Varian450-GC
玻璃注射器，10 mLSigma-AldritchZ314552
玻璃注射器，10 &微量;LHamilton80300
高真空硅脂道康宁146355D
软管夹精密品牌35125
脐静脉内皮细胞ATCCPCS-100-013 
质谱仪Varian300-MS
小型冲击器ChemglassCG-1820-01
中性红色Sigma-AldritchN4638
石蜡膜3MPM-992
板密封辊BioRadMSR0001
板密封;箔式热276014
环架 20"美国教育产品7-G15-A
电磁阀（常开）美国固体USS2-00081
固态继电器Digi-KeyCLA279-ND
支架夹EiscoCH0688
注射器过滤器，PES，0.22 umMilliporeSLGP033RS
注射器，10 mLBD 注射器309604
通孔塞，尺寸 6VWR59581-287
真空泵KNF NeubergerN86KTP
的桶形引脚连接器 壁 111000200器 人

参考文献

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. World Health Organization. WHO Report on the Global Tobacco Epidemic, 2011. , Italy. (2011).
  2. Weaver, S. R., Majeed, B. A., Pechacek, T. F., Nyman, A. L., Gregory, K. R., Eriksen, M. P. Use of electronic nicotine delivery systems and other tobacco products among USA adults, 2014: r....

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重印与许可

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