一种由微控制器操作的装置，用于从传统香烟烟雾和电子烟气溶胶中生成液体提取物

本实验的总体目标是从电子香烟气溶胶中制备液体提取物，用于毒理学检测。该方法有助于回答有关电子香烟的重要科学问题，例如电子香烟气溶胶如何影响人体血管细胞？该技术的主要优势在于，允许各个实验室根据自身特定的研究需求，自定义气流和抽吸时间程序。

该技术的应用意义在于有助于更好地理解电子烟使用潜在风险，因为它提供了一个可定制的平台，可在您自己的实验室中生成电子烟气溶胶提取物。该方法可为电子烟的风险评估提供依据，还可应用于其他产品，如传统烟草制品或大麻制品。

首先，将一个100毫升的布氏烧瓶固定在铁环架上，并通过向其中加入50克氯化钙作为干燥剂来构建真空阱。接着，用带通孔的橡胶塞密封烧瓶。用石蜡膜包裹塞子连接处，并将一根移液管穿过通孔。

使用乙烯基管，将来自顶部的移液管连接至T形三通软管接头。然后使用该管路将两个冲击式采样器相互连接，并将第二个冲击式采样器的出口连接至T形三通软管接头。接下来，使用乙烯基管将第一个冲击式采样器的进气口作为吸入端口。

同时将布氏烧瓶的侧管连接至气流调节器的输入端口，并将气流调节器的出口端口连接至真空泵。然后将一个510螺纹底座放入铁架台的夹具中，并使用乙烯基软管将电磁阀连接至T型接口软管接头的自由端。

完成操作后，检查所有接头是否密封，必要时安装软管夹并涂抹真空润滑脂。首先，将每支电子烟烟弹或烟油仓置于分析天平上，测量其使用前的质量。使用前后质量之差将用于确定适当的给药剂量。

对于商业化的3R4F研究用香烟，尼古丁含量为7毫克。对于所有其他商业香烟，尼古丁含量应通过常规分析方法确定。在使用中性红摄取细胞活力检测进行下游分析时，向一级冲击瓶的储液器中加入4.3毫升内皮细胞培养基。

接下来，准备电子烟或传统香烟以进行提取。为传统香烟准备提取时，在滤嘴周围贴上一条透明胶带，并在烟纸与滤嘴连接处做上清晰可见的标记。为电子烟准备时，确保电池电量充足，并将烟弹紧密地旋入电池部分。

若使用电子烟油箱，请确保向油箱中加入适量的电子烟液体，并将油箱旋紧至510螺纹底座上。对于传统香烟，将其插入吸入口，并用软管夹固定。然后启动真空泵。

调节流量计，使每分钟抽取1.65升气体，以确保在两秒内产生55毫升的抽吸量。然后打开微控制器，并用其在第一次抽吸时点燃香烟。运行泵直至达到预期的目标浓度。

对于电子烟，首先将其装入吸入端口，并用软管夹固定。与传统香烟相同，打开真空泵并调节流量计，使每分钟抽吸1.65升，以确保在两秒内完成一次55毫升的抽吸。持续运行泵，直至达到预设所需抽吸体积。

然后停止抽真空，使用分析天平测定每个电子烟烟弹或烟油仓使用后的质量。将该质量与使用前的质量进行比较，以确定消耗的总质量。如果消耗的质量不足，将电子烟重新装回设备，并继续运行提取一段时间。

每次提取后，用70%乙醇和去离子水冲洗装置的管路和储液器，以防止样品间的交叉污染。然后短暂运行空装置，使气流有助于管路干燥。如果提取物将用于细胞培养，请将含有提取物的培养基通过0.22微米的聚醚砜注射器滤器过滤。

实验前一天，将人脐静脉内皮细胞以每孔10,000个细胞接种于96孔板中，每孔加入100微升内皮细胞生长培养基。于37摄氏度、5% CO2条件下培养24小时。次日，弃去旧培养基，每孔更换为100微升新鲜内皮细胞培养基作为对照组，或更换为含500微摩尔消耗性尼古丁的100微升内皮细胞生长培养基作为处理组。

用铝箔封膜将孔板密封，确保各孔密闭，然后将孔板放回培养箱中孵育18至24小时。香烟烟雾和电子烟气溶胶中的许多成分具有挥发性，因此必须使用铝箔封膜覆盖各孔，以确保孔的密闭性。在使用前不久，将100倍浓度的中性红储备液用细胞培养基按1:100稀释，配制为1倍浓度的中性红染色液。

使用前将中性红染色液在37摄氏度下孵育至少30分钟。孵育过程中有少量晶体析出属于正常现象。为避免将这些晶体加入细胞培养孔中，需用22微米滤器过滤溶液。

移除实验用培养基，每孔加入100微升中性红染色液。利用多余的染色液设置至少三个空白孔，以进行准确的定量分析。将培养板在37℃孵育2至4小时，随后吸去中性红染色液，并用PBS浸洗细胞三次。

接下来，加入中性红脱色液，于室温下振荡孵育至少十分钟。完成后，在540纳米波长下读取酶标板的吸光度。在人脐静脉内皮细胞暴露于传统香烟烟雾提取物或电子香烟气溶胶提取物后24小时内，细胞活力显著下降。

除了细胞活力研究外，如果将提取物溶于丙酮，还可采用气相色谱-质谱联用技术对提取物本身进行分析。通过该方法可鉴定提取物中的多种组分。请注意，操作气溶胶或烟雾可能存在危险，所有提取操作均应在化学安全通风橱中进行。