Name: 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 (视频) | JoVE Journal
Uploaded: 2018-01-18T13:00:00.000+00:00
Duration: 9 min 30 s
Description: 学习使用可编程单片机装置生成传统卷烟烟雾和电子烟气溶胶液体萃取物的方法。该技术支持定制化气流与抽吸参数，适用于毒理学检测和公共健康研究，为评估电子烟风险提供标准化平台。

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作者感谢杜兰大学细胞与分子生物学系的 Robert Dotson 博士在手稿编辑方面提供的帮助，以及杜兰大学化学系的 James Bollinger 博士在质谱实验方案设计方面的协助。作者还感谢杜兰大学细胞与分子生物学系和杜兰大学化学系提供的支持，以及实验空间和设备的使用许可。本研究得到了杜兰大学理学院与工程学院向 C. Anderson 提供的烟草产品监管科学研究奖学金的资助。

1. 装置的组装
<ol>
	<li>将一个 100 mL 的布氏烧瓶（图 1，#4）固定在钢制铁环架上，并通过在瓶内加入 50 g 氯化钙作为干燥剂，构建一个真空阱。用带打孔的橡胶塞密封烧瓶，将塞子与烧瓶的连接处用石蜡膜包裹，并将一根移液管穿过孔洞。</li>
	<li>使用乙烯基软管，将从橡胶塞中引出的移液管连接至一个 T 型软管接头。</li>
	<li>使用乙烯基软管，将两个捕集瓶（图 1，#2 和 #3）相互连接，并将第二个捕集瓶的出口连接至 T 型软管接头。</li>
	<li>使用乙烯基软管，将第一个捕集瓶的入口作为吸入端口（图 1，#1）。</li>
	<li>使用乙烯基软管，将布氏烧瓶的侧臂连接至气流调节器的入口（图 1，#7），并将气流调节器的出口连接至真空泵。</li>
	<li>按照 图 2A 中的示意图组装整个系统。</li>
	<li>通过串行适配器和制造商的软件，将 PBASIC 程序 SVL.bs1（图 2B，也可在 https://github.com/ChastainAnderson/SVL 获取）上传至 BS1 微控制器（图 1，#6）。</li>
	<li>将 510 螺纹底座（图 1，#8）安装在铁环架的夹具中。</li>
	<li>使用乙烯基软管，将电磁阀（图 1，#5）连接至 T 型软管接头的自由端。 
	注意：装置应已完整组装并准备就绪，检查所有连接处以确保气密性，并根据需要使用软管夹和真空润滑脂。</li>
</ol>
<img alt="微控制器电路图与加热线圈；过程控制的编程脚本。" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56709/56709fig2.jpg" data-altupdatedat="1788250015000" data-alt="图 2"> 
图 2：电路原理图与 PBASIC 代码。 图 2A 展示了用于组装电路的电气原理图，该电路用于激活常开型电磁阀以及按钮式电子烟的加热线圈（通过 510 螺纹电子烟油仓底座）。加热线圈的电气参数（P：功率；R：电阻；I：电流）为理论预估值，组装完成后需使用万用表进行实测验证。图 2B 展示了用于控制 图 2A 中电路的 PBASIC 定时程序（亦可在 https://github.com/ChastainAnderson/SVL 获取）。定时常数 SVT 与 IPT（#5 与 #6）单位为 ms，设定值可提供 2 秒的激活时间与 28 秒的停机时间。<a href="//cloudfront.jove.com/files/ftp_upload/56709/56709fig2large.jpg" target="_blank">请点击此处查看该图的放大版本。</a>
2. 样品储存与制备
<ol>
	<li>将所有未开封的传统香烟和电子烟样品置于暗处，用密封塑料袋保存，并在室温下存放。</li>
	<li>一旦开封，将样品用密封塑料袋在 4 ºC 条件下保存，并放入一张纸巾以吸收多余水分。</li>
	<li>使用前，将所有样品在室温下、相对湿度约 60% 的加湿器中预平衡至少 30 分钟。</li>
</ol>
3. 香烟烟雾/电子烟气溶胶提取装置的一般操作
<ol>
	<li>使用分析天平测定每支电子烟烟弹/烟油仓在 vaping 前的质量。通过比较 vaping 前后质量的差值，确定适当的给药剂量。 
	注：3R4F 参比香烟假设含有 0.7 mg 尼古丁，商业香烟品牌的尼古丁含量可通过常规分析方法测定13。</li>
	<li>对于样品应用 1，向一级捕集器的储液槽中加入 4.3 mL 血管内皮细胞培养基；对于样品应用 2，向储液槽中加入 5 mL 丙酮。</li>
	<li>准备电子烟或传统香烟以进行提取：
	<ol>
		<li>若使用传统香烟，在滤嘴周围贴上透明胶带，并在烟纸与滤嘴连接处做一明显标记。</li>
		<li>若使用类似电子烟的传统香烟，确保电池电量充足，并将烟弹牢固旋紧至电池上。</li>
		<li>若使用电子烟烟油仓，确保仓内已注入适量电子烟液，并将烟油仓旋紧至 510 螺纹底座上。</li>
	</ol>
	</li>
	<li>将传统香烟或电子烟的末端插入吸入端口（图 1，#1），并用软管夹固定。</li>
	<li>启动真空泵。</li>
	<li>调节流量计，使每分钟抽吸 1.65 L，以确保在 2 秒内完成一次 55 mL 的抽吸。</li>
	<li>启动微控制器。若使用传统香烟，在第一次抽吸时点燃香烟。</li>
	<li>运行至达到预期的目标浓度（以 ppm 或 % 质量/体积表示）为止。</li>
	<li>使用分析天平测定每支电子烟烟弹/烟油仓在雾化后的质量。将此测量值与步骤 3.1 中获得的测量值进行比较，以确定消耗的总质量。计算消耗质量与溶剂体积的浓度。使用消耗尼古丁的摩尔浓度对不同产品间的数据进行归一化处理。
	<ol>
		<li>若消耗质量不足，将电子烟重新装回装置并继续抽吸。</li>
		<li>若消耗质量已足够或过量，则继续下一步操作。</li>
	</ol>
	</li>
</ol>
4. 过滤与储存
<ol>
	<li>如果提取物将用于细胞培养，需通过滤器过滤 0.22 µm PES 注射器滤器</li>
	<li>立即使用提取物，或在 -80 ºC 下保存。作为安德森实验准备的一部分， 等8电子烟气溶胶被证实至少可稳定保存两周，而Crooks已证实香烟烟雾可稳定保存长达两年。 等13.</li>
</ol>
5. 清洁设备
<ol>
	<li>每次提取后，用70%乙醇和去离子水冲洗装置的管路和储液槽，以防止样品间的交叉污染。</li>
	<li>冲洗后，短暂运行空装置，使气流促进管路干燥。</li>
</ol>
6. 示例应用1：中性红摄取细胞活力检测
<ol>
	<li>将提取物按上述方法加入到 4.3 mL 内皮细胞生长培养基中。</li>
	<li>前一日，将人脐静脉内皮细胞以每 100 µL 内皮细胞生长培养基中 1 × 104 个细胞的密度接种至 96 孔板中。</li>
	<li>通过更换旧的内皮细胞培养基处理细胞：每孔加入 100 µL 新鲜内皮细胞培养基作为对照组，或加入 75 µL 内皮细胞生长培养基与 25 µL 浓度为 2 mM 消耗性尼古丁提取物（将 1.4 mg 消耗性尼古丁溶于 4.3 mL 内皮细胞生长培养基）的混合液，使终浓度为 500 µM，作为处理组。</li>
	<li>由于香烟烟雾和电子烟气溶胶中的许多组分具有挥发性，应使用铝箔密封以确保孔板密闭。</li>
	<li>将培养板在 37 °C、5% CO2 条件下孵育 18–24 小时。</li>
	<li>配制中性红染色液：
	<ol>
		<li>通过将 33 mg 中性红染料溶解于 10 mL 缓冲盐溶液中，配制 100 倍浓度的中性红储备液。</li>
		<li>使用前短时间内，将 100 倍储备液按 1:100 比例用细胞培养基稀释，制成 1 倍浓度的中性红染色液。</li>
		<li>使用前将中性红染色液在 37 °C 预热至少 30 分钟，并立即使用。 
		注意：孵育过程中可能出现少量晶体析出，属正常现象。操作时应避免将这些晶体加入细胞培养孔中。如有需要，可使用 0.22 µm 滤器过滤中性红储备液及染色液。</li>
	</ol>
	</li>
	<li>移除提取液，每孔加入 100 µL 中性红染色液，并额外多加几孔作为空白对照（至少三个空白孔），以确保准确定量。</li>
	<li>将培养板在 37 °C、5% CO2 条件下孵育 2–4 小时。</li>
	<li>移除中性红染色液，用 PBS 浸泡洗涤 3 次。</li>
	<li>加入中性红脱色液（50% 去离子水、49% 乙醇、1% 乙酸）。</li>
	<li>室温下振荡孵育至少 10 分钟。</li>
	<li>在 540 nm 波长处测定吸光度。</li>
	<li>数据分析时，扣除空白孔的平均值，并以经空白校正后的对照孔平均值为基准进行归一化处理。</li>
</ol>
7. 示例应用 2：气相色谱-质谱联用
<ol>
	<li>按照上述方法将样品提取至5 mL丙酮中。</li>
	<li>运行设备，使样品在丙酮中的最终浓度约为100 ppm（电子烟液消耗重量/丙酮体积）。</li>
	<li>使用精密玻璃注射器，将1 µL样品注入气相色谱-质谱联用仪（GC-MS）的进样口。在250 °C下以1:20的分流比进样，进入配备ZB-5色谱柱的气相色谱-四极杆质谱系统，并采用以下程序升温条件：50 °C保持1 min；以10 °C/min升至140 °C；再以20 °C/min升至300 °C，保持10 min。</li>
	<li>将获得的质谱图与目标谱库进行比对，以鉴定气溶胶组分。</li>
</ol>

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</ol>

由杜兰大学管理的烟草产品监管科学研究奖学金项目由奥驰亚客户服务监管事务部提供资金支持。

本方案最关键的要素是在每次提取开始和结束时确保设备清洁，并确保所有密封完好，以维持气流的稳定性。如果设备未彻底清洁，可能导致样品间的交叉污染。此外，若设备长时间未清洁，冷凝的气溶胶和干燥的溶剂可能堵塞系统。需要注意的是，在抽吸传统香烟时出现压力下降是正常现象，此时应调节气流计，使其在抽吸过程中提供所需的气流，而不是在设备抽取环境空气时调节。本方法的一个重要特点是能够适应电子烟技术的不断进步。例如，许多电子烟需要通过按压按钮来激活加热线圈。本设备将加热线圈直接集成到控制电路中（图 2A），可在用户设定的时间间隔内模拟按钮按压操作。该方法的主要局限性在于目前尚缺乏针对电子烟使用的标准化操作规程。尽管我们可以采用研究用参考香烟14以及国际通用的测试协议15,16来研究传统香烟，但将这些方法应用于电子烟时仅属于适应性调整，无法保证其能准确模拟电子烟使用者的真实行为。此外，本方案所产生的提取物为液态介质。虽然这种形式适用于某...

尽管卫生组织已投入大量努力，烟草制品的使用仍是全球可预防死亡的首要原因，其中大多数死亡归因于吸烟1。自2003年进入市场以来，电子烟在烟草制品使用者中的受欢迎程度持续上升。目前，电子烟是美国成年人中最流行的传统香烟替代品（约5%）2，也是初中生（约5.3%）和高中生（约16%）中最受欢迎的尼古丁递送系统3。如果当前趋势持续下去，电子烟有望在未来几代人中取代传统香烟。然而，使用电子烟对健康的影响仍不明确。
关于电子烟的研究直到2013年电子烟迅速流行后才真正开始3,4。自那时以来，已有多种不同模型被用于探讨其毒性问题。然而，许多研究的结果相互矛盾，尽管电子烟通常比传统香烟毒性更低，但目前对于电子烟使用对健康的影响尚无共识5,6,7。我们之前的研究表明，尽管电子烟可导致DNA损伤、氧化应激及细胞死亡，但其对血管内皮的毒性显著低于传统香烟8。然而，在得出关于电子烟使用健康影响的明确结论之前，仍需开展更多研究。
由于传统香烟是可预防性血管疾病的主要诱因9，电子烟使用对血管健康的潜在风险正受到越来越多的关注10,11,12为了研究电子烟对血管系统的影响，本实验室开发了一种由微控制器操控的吸烟/ vaping 装置（图1)8该装置能够使用水性或有机溶剂生成常规香烟烟雾或电子烟气溶胶的液体提取物。通过可调节的空气流量调节器与PBASIC定时程序共同控制气流，该装置可根据多种用户自定义方案生成提取物。本文详细介绍了该装置的组装与操作方法，以及两种潜在应用： 体外 细胞活力评估和气相色谱-质谱联用
<img alt="用于比较分析的香烟和电子烟烟雾提取装置示意图。" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56709/56709fig1.jpg" data-altupdatedat="1788250015000" data-alt="图1"> 
图1：吸烟/ vaping 装置。 吸烟/ vaping 装置在香烟/类似香烟的电子烟（e-cig）配置（A）和储油罐式电子烟配置（B）下的物理组装示意图。组件说明：1）吸入端口；2）主收集捕集瓶；3）溢流捕集瓶；4）布氏烧瓶真空阱；5）常开电磁阀；6）BS1 微控制器；7）气流调节器；8）510 螺纹电子烟储油罐底座。 <a href="//cloudflare.jove.com/files/ftp_upload/56709/56709fig1large.jpg" target="_blank">请点击此处查看此图的放大版本。</a>

<table><tbody><tr><td>12 V 交流/直流壁挂式适配器</td><td>Digi-Key</td><td>T1099-P5P-ND</td><td></td></tr><tr><td>2.2 欧姆电阻</td><td>Digi-Key</td><td>A105635-ND</td><td>成对使用，用于在图 2A 中产生 4.4 欧姆的电阻</td></tr><tr><td>330 欧姆电阻</td><td>Digi-Key</td><td>330QBK-ND</td><td></td></tr><tr><td>510 螺纹底座</td><td>NJoy</td><td>N/A</td><td>通过拆解第二代 NJoy 电子烟获得</td></tr><tr><td>冰醋酸</td><td>Sigma-Aldritch</td><td>A6283</td><td></td></tr><tr><td>丙酮（色谱级）</td><td>Sigma-Aldritch</td><td>34850</td><td></td></tr><tr><td>Basic Stamp 项目板</td><td>Digi-Key</td><td>27112-ND</td><td>该电路板包含 BS1 微控制器、串行适配器、电源开关以及用于连接交流/直流壁挂式适配器的筒形插孔</td></tr><tr><td>Basic Stamp USB 转串行适配器</td><td>Digi-Key</td><td>28030-ND</td><td>可选组件，用于使 BS1 串行适配器通过 USB 通信</td></tr><tr><td>布氏烧瓶（真空烧瓶），250 mL</td><td>VWR</td><td>10545-854</td><td></td></tr><tr><td>透明胶带</td><td>3M</td><td>S-9783</td><td></td></tr><tr><td>透明乙烯基软管，内径 3/8&quot;</td><td>Watts</td><td>443064</td><td></td></tr><tr><td>EGM-2 内皮细胞培养基</td><td>Lonza</td><td>CC-3162</td><td></td></tr><tr><td>乙醇</td><td>Pharmco-Aaper</td><td>111000200</td><td></td></tr><tr><td>流量调节器</td><td>Dwyer</td><td>VFA-23-BV</td><td></td></tr><tr><td>气相色谱仪</td><td>Varian</td><td>450-GC</td><td></td></tr><tr><td>玻璃注射器，10 mL</td><td>Sigma-Aldritch</td><td>Z314552</td><td></td></tr><tr><td>玻璃注射器，10 &amp;micro;L</td><td>Hamilton</td><td>80300</td><td></td></tr><tr><td>高真空硅脂</td><td>Dow Corning</td><td>146355D</td><td></td></tr><tr><td>软管夹</td><td>Precision Brand</td><td>35125</td><td></td></tr><tr><td>人脐静脉内皮细胞</td><td>ATCC</td><td>PCS-100-013&amp;nbsp;</td><td></td></tr><tr><td>质谱仪</td><td>Varian</td><td>300-MS</td><td></td></tr><tr><td>小型撞击式采样器</td><td>Chemglass</td><td>CG-1820-01</td><td></td></tr><tr><td>中性红</td><td>Sigma-Aldritch</td><td>N4638</td><td></td></tr><tr><td>石蜡膜</td><td>3M</td><td>PM-992</td><td></td></tr><tr><td>板封滚压机</td><td>BioRad</td><td>MSR0001</td><td></td></tr><tr><td>板封膜；铝箔</td><td>Thermo</td><td>276014</td><td></td></tr><tr><td>铁架台，20&quot;</td><td>美国教育产品公司</td><td>7-G15-A</td><td></td></tr><tr><td>电磁阀（常开型）</td><td>US Solid</td><td>USS2-00081</td><td></td></tr><tr><td>固态继电器</td><td>Digi-Key</td><td>CLA279-ND</td><td></td></tr><tr><td>夹具夹</td><td>Eisco</td><td>CH0688</td><td></td></tr><tr><td>注射器滤器，PES 材质，0.22 µm</td><td>Millipore</td><td>SLGP033RS</td><td></td></tr><tr><td>注射器，10 mL</td><td>BD Syringe</td><td>309604</td><td></td></tr><tr><td>通孔橡胶塞，6 号</td><td>VWR</td><td>59581-287</td><td></td></tr><tr><td>真空泵</td><td>KNF Neuberger</td><td>N86KTP</td><td></td></tr></tbody></table>

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

A Microcontroller Operated Device for the Generation of Liquid Extracts from Conventional Cigarette Smoke and Electronic Cigarette Aerosol

电子烟是中学生和高中生中最流行的烟草制品，也是成年人中最受欢迎的替代性烟草产品。高质量且可重复的电子烟使用后果研究对于理解新出现的公共卫生问题并制定基于证据的监管政策至关重要。尽管讨论电子烟的论文数量日益增加，但各研究团队之间在方法学上缺乏一致性，研究结果也鲜有共识。本文介绍一种可编程的实验室装置，可用于制备传统香烟烟雾和电子烟气溶胶的提取物。本方案详细说明了该装置的组装与操作步骤，并展示了所制备提取物在两个示例应用中的使用： 体外 细胞活力检测和气相色谱-质谱联用。该方法为传统卷烟与电子烟之间的直接比较提供了工具，也是开展电子烟研究的便捷切入点。

人脐静脉内皮细胞暴露于传统香烟烟雾提取物（CSE）或电子烟气溶胶提取物（EAE）后24小时内，细胞活力显著下降（对照组 vs. CSE P &lt;0.001；对照组 vs. EAE P &lt;0.01；n = 6）（图3A）。提取物采用每分钟2次、每次2秒、55 mL抽吸量的抽吸模式生成，并根据设备消耗的尼古丁摩尔浓度进行归一化。暴露于500 µM尼古丁消耗当量的CSE后，活细胞比例降至对照组的11.06 ± 0.28%；暴露于500 µM尼古丁消耗当量的EAE后，活细胞比例降至对照组的86.65 ± 4.60%。
图3B 展示了通过气相色谱法对市售电子烟中的组分进行基于挥发性的分离。随后通过四极杆质谱法对这些组分进行鉴定。按挥发性顺序鉴定出的组分包括：丙二醇、乙酰丙酸、氯丁醇、甘油、尼古丁和3...

本文介绍了一种可编程的实验装置，可用于制备传统香烟烟雾和电子烟气溶胶的提取物。该方法为传统香烟与电子烟之间的直接比较提供了有力工具，也是开展电子烟研究的便捷切入点。

电子烟是中学生和高中生中最流行的烟草制品，也是各类人群中使用最广泛的替代性烟草产品。

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。

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Research

科研

JoVE Journal

Bioengineering

生物工程

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肺上皮细胞可从小鼠呼吸道分离，并在气液界面培养，作为分化型呼吸道上皮的模型。本文描述了一种分离、培养这些细胞并将其暴露于主流香烟烟雾的实验方案，以研究细胞对这种环境毒素的分子响应。...

小鼠呼吸道上皮细胞的分离及在气液界面暴露于实验性香烟烟雾

本方案描述了一种使啮齿类动物暴露于电子烟雾（E-vapor）和香烟烟雾的方法。通过改造麻醉舱并配备自动抽气系统，构建暴露室，该系统可将电子烟雾或香烟烟雾递送至啮齿类动物。该系统可轻松调整，以适应多种实验终点。...

比较电子烟雾与香烟烟雾在一种新型模型中的效应 体内 暴露系统

全球使用电子烟（e-cig）的人数正在增加。然而，关于吸入电子烟气溶胶所引起的健康影响，目前知之甚少。本文介绍一种适用于动物暴露及后续毒理学研究的电子烟气溶胶生成技术。建立可实验重复且标准化的电子烟暴露系统，需要此类实验方案。...

使用第三代电子烟机产生电子烟气溶胶：在毒理学研究中的应用

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使用毛细管气溶胶发生器连续制备受控气溶胶用于非临床研究

采用自旋捕获电子自旋共振（ESR）波谱法研究植物抗氧化剂番茄红素、碧萝芷和葡萄籽提取物对香烟烟雾气相自由基的清除作用。...

一种用于检测和清除主流香烟烟雾中气相自由基的实验方案

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通过生物制造技术连接生物-电子界面

本实验方案的目的是在气液界面条件下，将人源类器官三维支气管和鼻组织模型暴露于香烟主流烟雾（CS）中。随后通过细胞色素P450活性检测、纤毛搏动测量以及系统生物学方法，评估烟雾对组织的影响。...

反复暴露于全烟雾对支气管和鼻部类器官三维组织培养模型的影响评估

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在生物液体介质中制备可扩展的高长径比金属纳米复合材料

微流控双乳液的生成通常涉及具有图案化润湿性的装置或定制制造的玻璃部件。本文介绍了一种全聚二甲基硅氧烷（PDMS）双乳液发生器的制备与测试方法，该发生器无需表面处理或复杂的制造工艺，能够生成低至14...

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我们展示了一种集成表面电极网络的微流控平台，该平台结合了电阻脉冲传感（RPS）与码分多址（CDMA）技术，可实现多个微流控通道中颗粒的多重检测与尺寸测量。...

用于颗粒空间追踪的多路复用电子检测微流控平台

学习使用可编程单片机装置生成传统卷烟烟雾和电子烟气溶胶液体萃取物的方法。该技术支持定制化气流与抽吸参数，适用于毒理学检测和公共健康研究，为评估电子烟风险提供标准化平台。

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