第三代机械 Vaping 装置生成电子烟气溶胶: 毒理学研究的应用
August 25th, 2018
电子卷烟 (电子烟) 用户正在全球范围内增长。然而, 很少人知道吸入电子烟气溶胶引起的健康影响。本文介绍了一种适合于动物暴露和随后的毒理学研究的电子烟雾气溶胶生成技术。这些协议需要建立实验性的可重复和标准化的电子烟暴露系统。
这种方法可以帮助回答吸入毒理学领域关于电子烟气溶胶暴露效应连续体的关键问题。该技术的主要优点是计算机控制的电子烟气溶胶暴露场景，包括自动代表性的电子烟地形剖面。将设备安装在通风良好的区域后，称量一个新的干净的 25 毫米过滤器并记录重量。
将过滤器放入盒中。将包埋盒与个人采样泵对齐，放入足以测试每分钟 1 升流量的流量计中。要开始准备电子烟装置，请将雾化器拧入罐底，在雾化器中加入两到三滴电子烟液，并确保棉花饱和，以免干灼。
将油箱套筒插入油箱，然后将带有雾化器的油箱底座拧入油箱套筒。将组装好的水箱拧到 e-cig 装置上。确保水箱开口朝上，并将盖子放在水箱顶部。
轻轻地将底板的 e-cig 装置放在电磁阀下方。使用双向阀附件和一根管子，将 e-cig 装置的末端连接到冷凝器的下部。确保冷凝器的上端正确连接到气溶胶发生系统和气溶胶暴露室。
确认气溶胶浓度测量仪位于气溶胶暴露室的出口处。取下水箱盖，用 10 毫升 e-cig 液体填充水箱，该液体由等量的丙二醇和植物甘油组成。然后装回水箱盖。
实验当天，打开计算机和气溶胶浓度测量仪的电源。启动作软件。单击 experimentation session（实验会话），然后选择适当的研究。
选择 e-cig 实验的模板。在 New experiment （新建实验） 窗口中，输入实验会话的名称。在试验属性窗口中，在运算符框中键入运算符首字母缩写，然后单击 OK。在此之后，启动校准向导。
在通道校准窗口中，确认气溶胶浓度测量仪器框中有复选标记。然后单击 Next。在 apply value （应用值） 窗口中，单击 Next（下一步）。
输入的目标值输入为每立方米 0 克。将 T 形校准插件放入插槽中以完成校准过程。然后按 下一页 进入以下窗口。
输入气溶胶浓度测量仪的值，然后按 Next（下一步）。查看校准结果窗口，然后单击 Next。要完成校准，请单击 finish（完成）。
接下来，按照用户手册中的说明测试泵 1 和 2。当系统要求确认开始记录连续数据时，单击 Yes（是）。当系统要求启动默认配置文件时，单击 yes （是）。
如果进行体内吸入研究，请将小鼠置于全身暴露室中。立即转到 profiles 窗口并右键单击所需的配置文件。向下滚动以启动任务，以启动曝光室内新鲜空气的偏置流。
准备好启动电子烟气溶胶生成和暴露实验时，右键单击配置文件窗口中的所需配置文件。向下滚动到 Start profile，然后左键单击以选择它。记录气溶胶浓度测量仪测得的浓度。
确保电子烟油在整个暴露期间水箱中可用。您将能够看到电子烟气溶胶进入腔室。达到所需的曝光持续时间后，右键单击配置文件以停止实验。
向下滚动以停止配置文件，然后单击鼠标左键将其选中。确保在完成曝光曲线后立即启动偏置流。将受试者从曝光室中取出，然后将他们放回他们的住房笼和房间。
然后从泵上拆下带有过滤器的盒，并记录取出的时间。将过滤器放入干燥器中，让其干燥至少 48 小时。用积聚的 e-cig 气溶胶颗粒称量过滤器并记录重量。
计算总颗粒物浓度后，记录过滤器上累积的质量。将电子烟油从电子烟罐中倒出，然后使用附带的注射器清空冷凝器。确保雾化器线圈在实验过程中没有燃烧。
拆下泵头并拆下连接器和阀门。使用棉签或纸巾擦去多余的电子烟油或积聚的水分。然后按照制造商的说明清洁全身暴露室。
确保从腔室表面清除任何冷凝的电子液体。在这项研究中，生成电子烟气溶胶以研究其毒理学影响。此处看到的数据是在仅使用载体溶剂的电子烟油基质进行 2 小时的暴露后记录的。
正如预期的那样，当使用更高的电子烟电压时，可以看到暴露室中气溶胶的总颗粒物浓度增加。然后根据有关电子烟消费者个人偏好的当前信息创建一个实验性的电子烟暴露环境，并随后进行表征。在两个小时的曝光期内，此配置文件会吸引更多的抽吸，并且与以前使用的配置文件相比，允许更高的总采样量。
在此概况下获得的不同电子液体的平均值似乎表明，肉桂味中尼古丁的存在可能会对每口吸入的颗粒质量产生负面影响。对使用此地形剖面生成的 e-cig 气溶胶的化学分析表明，除了预期的尼古丁和肉桂醛外，还存在其他化合物，例如丙烯醛、儿茶酚和苯并噻唑。这些化学物质是已知的呼吸道刺激物，一旦电子烟油被加热和雾化，就会显示出气溶胶成分的复杂性。
一旦掌握，如果执行得当，这个曝光可以在两个半小时内完成。在尝试此程序时，至少每 30 分钟使用气溶胶浓度测量设备记录气溶胶浓度非常重要。按照此程序，可以收集其他空气样本，以回答与电子烟气溶胶的物理和化学特性相关的其他问题。
经过开发，这种暴露系统为吸入毒理学领域的研究人员探索吸入电子烟气溶胶在啮齿动物体内诱导的毒理学反应铺平了道路。看完这个视频后，您应该对如何通过具有自动电子烟地形剖面的暴露系统通过吸入电子烟气溶胶使啮齿动物暴露于电子烟气溶胶有一个很好的了解。不要忘记，使用电子烟油和电子烟气雾剂可能很危险，因此在执行此程序时应始终采取预防措施，包括个人防护设备，例如实验室外套、手套和安全眼镜。
概述
本文介绍了一种用于毒理学研究的电子香烟（电子烟）气溶胶生成方法。该技术允许控制暴露场景，可以帮助评估电子烟气溶胶吸入的健康影响。
关键研究组成部分
科学领域
- 毒理学
- 吸入暴露
- 公共卫生
背景
- 电子香烟的使用在全球范围内上升。
- 电子烟气溶胶的健康影响尚不清楚。
- 研究需要标准化的暴露系统。
- 本研究旨在用可重复的方法填补这一空白。
研究目的
- 开发标准化的电子烟气溶胶生成技术。
- 促进电子烟暴露的毒理学研究。
- 提供吸入电子烟气溶胶对健康影响的见解。
使用的方法
- 设置计算机控制的气溶胶暴露系统。
- 校准气溶胶浓度测量仪器。
- 对受试者（例如小鼠）进行电子烟气溶胶的体内暴露。
- 测量暴露期间的颗粒物浓度。
主要结果
- 随着电子烟电压的升高，颗粒物浓度增加。
- 识别电子烟气溶胶中的呼吸道刺激物。
- 根据电子烟液成分的不同，气溶胶成分存在变化。
- 为未来的研究建立可重复的暴露概况。
结论
- 开发的方法允许控制电子烟气溶胶研究。
- 研究结果突显了电子烟气溶胶成分的复杂性。
- 本研究有助于理解电子烟使用的健康风险。
常见问题
Executive Industry Relevance
Standardized generation and characterization of electronic cigarette aerosol is critical for toxicological risk assessment in inhalation product R&D. This method enables controlled, reproducible exposure scenarios that support mechanistic de-risking and predictive confidence in early-stage safety evaluation. Harmonized protocols for aerosol generation directly impact portfolio decisions for inhaled therapeutics and consumer product safety studies.
Strategic Applications in Biopharma R&D
Early Discovery & Target Validation
- Enables interrogation of inhalation toxicology hypotheses using realistic exposure profiles.
- Supports biological de-risking by quantifying particulate and chemical composition under controlled conditions.
- Facilitates predictive confidence in hazard identification for new inhaled compounds.
Screening & Assay Development
- Prepares validated aerosol exposure systems for downstream toxicological assays.
- Standardizes exposure parameters to ensure reproducibility and quantitative comparability.
- Enables scalable, computer-controlled exposure scenarios for compound evaluation.
Translational & Preclinical Research
- Aligns exposure conditions with real-world inhalation scenarios for translational relevance.
- Supports continuity from in vitro to in vivo toxicological validation.
- Provides mechanistic insight into aerosol-induced biological responses.
Pipeline & Workflow Integration
This aerosol generation method integrates into the discovery-to-preclinical continuum for inhaled product safety assessment.
- Discovery Biology: Supports hypothesis testing on aerosol toxicity and mechanistic pathways.
- Screening: Delivers reproducible, quantitative exposure data for assay development.
- Analytics: Provides mass concentration, particle size, and chemical composition outputs for comparative analysis.
- Translational Research: Bridges laboratory exposure models with real-world inhalation profiles.
- Enterprise Reuse: Establishes a reusable platform for diverse aerosol toxicology studies.
Operational & Enterprise Impact
- Scientific Value: Increases predictive confidence and reduces mechanistic ambiguity in inhalation toxicology.
- Operational Value: Delivers standardized, reproducible, and scalable exposure workflows.
- Strategic Value: Informs go/no-go decisions and reduces late-stage safety risk for inhaled products.
- Portfolio Impact: Enables risk-adjusted prioritization of inhaled compound advancement.
Implementation Considerations
- Requires expertise in aerosol science and inhalation toxicology.
- Needs calibrated aerosol generation and measurement instrumentation.
- Demands cross-team standardization of exposure parameters and data collection.
- Adaptable to various e-liquid formulations and device settings for model system flexibility.
- Careful handling and safety precautions are necessary due to hazardous aerosol components.
