2018年8月25日
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。
该方法有助于解答电子烟气溶胶暴露效应连续谱这一电子烟吸入毒理学领域中的关键科学问题。本技术的主要优势在于,其采用计算机控制的电子烟气溶胶暴露方案,并整合了自动化的代表性抽吸行为轮廓曲线。在通风良好的区域安装设备后,称量一张新的洁净25毫米滤膜并记录其重量。
将滤膜放入样品盒中,再将样品盒与个人采样泵连接,并使用合适的流量计调节气流速度至每分钟一升。开始准备电子烟装置时,将雾化器旋入储液罐底部,向雾化器中加入两到三滴电子烟液,确保棉芯充分浸润,以避免干烧。
将储液管套插入储液罐中,然后将装有雾化器的储液罐底座拧入储液管套内。将组装好的储液罐拧到电子烟主机上。确保储液罐开口朝上,并将顶盖安装到储液罐顶部。
将底板上的电子烟单元轻轻放置在电磁阀下方。使用双向阀接头和一段管路,将电子烟单元的末端连接至冷凝器的下部。确保冷凝器的上端正确连接至气溶胶发生系统和气溶胶暴露室。
确认气溶胶浓度测量仪器已放置在气溶胶暴露室的出口处。取下储液罐盖,向储液罐中加入 10 毫升由等量丙二醇和植物甘油组成的电子烟液,然后重新盖上储液罐盖。
实验当天,打开计算机和气溶胶浓度测量仪器,启动操作软件。点击实验会话,选择相应的研究项目。
选择电子烟实验的模板。在新建实验窗口中,输入实验会话的名称。在实验属性窗口中,在操作员栏输入操作员姓名缩写,然后点击“确定”。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内有勾选标记,然后点击下一步。在应用数值窗口中,点击下一步。
输入目标值为0克/立方米。将T形校准插件插入插槽,以完成校准过程。然后按“下一步”进入下一个窗口。
输入气溶胶浓度测量仪器的数值,然后点击下一步。查看校准结果窗口,点击下一步。要完成校准,请点击完成。
接下来,按照用户手册中的说明测试泵一和泵二。当系统提示确认开始记录连续数据时,点击“是”。当系统提示启动默认程序时,点击“是”。
若进行体内吸入实验,将小鼠放入全身暴露室中。立即进入配置文件窗口,右键单击所需配置文件,向下滚动并选择启动任务,以在暴露室内启动新鲜空气的偏置气流。
当准备启动电子烟气溶胶生成与暴露实验时,在配置文件窗口中右键单击所需配置文件。向下滚动至“启动配置文件”,然后单击左键以选择该配置文件。记录气溶胶浓度测量仪器测得的浓度。
确保在整个暴露期间储液罐中有电子烟液可供使用。您将能够看到电子烟气溶胶进入暴露室。达到所需的暴露时间后,通过右键单击实验程序来停止实验。
向下滚动以停止程序,并单击鼠标左键进行选择。确保在暴露程序结束后立即启动偏置气流。将受试对象从暴露舱中取出,并放回其饲养笼具和饲养室中。
然后将带有滤膜的滤盒从泵上取下,并记录取下的时间。将滤膜放入干燥器中,使其干燥至少48小时。称量附着有电子烟气溶胶颗粒的滤膜,并记录重量。
计算总颗粒物浓度后,记录滤膜上累积的质量。将电子烟储液罐中的电子烟液倒出,并使用附带的注射器排空冷凝器。确保实验过程中雾化器线圈未发生烧灼。
拆下泵头并取下连接器和阀门。使用棉签或纸巾擦去多余的电子烟液或积聚的水分。然后根据制造商的说明清洁全身暴露室。
务必清除腔室表面的任何冷凝电子烟液。本研究中,通过生成电子烟气溶胶以研究其毒理学影响。此处显示的数据是在仅使用溶剂载体的电子烟液基质进行两小时暴露实验后记录的。
正如预期,当使用较高的电子烟电压时,暴露室中气溶胶的总颗粒物浓度随之增加。随后,基于当前关于电子烟消费者个人偏好的信息建立了一个实验性电子烟暴露环境,并对其进行了表征。在两小时的暴露期内,该暴露方案比先前采用的方案具有更多的抽吸次数,并允许采集更大的总体积样本。
根据不同电子烟液在此吸入轮廓下获得的平均值,似乎表明尼古丁在肉桂味电子烟液中的存在可能对每口吸入的颗粒物质量产生负面影响。对该吸入轮廓下产生的电子烟气溶胶进行化学分析显示,除了预期的尼古丁和肉桂醛外,还存在丙烯醛、儿茶酚和苯并噻唑等其他化合物。这些化学物质是已知的呼吸道刺激物,表明电子烟液在加热和雾化后,其气溶胶成分具有复杂性。
一旦掌握,若操作得当,可在两个半小时内完成该暴露过程。在实施该程序时,必须至少每30分钟使用气溶胶浓度测量装置记录一次气溶胶浓度。按照此方法操作后,可采集其他空气样品,以进一步探究电子烟气溶胶的物理和化学特性相关问题。
该暴露系统开发完成后,为吸入毒理学领域的研究人员探索电子香烟气溶胶对啮齿类动物引起的毒理学反应提供了重要途径。观看本视频后,您应能够充分掌握如何通过具备自动 vaping 人体工学轮廓的暴露系统,对啮齿类动物进行电子香烟气溶胶的吸入暴露。请务必注意,操作电子烟液和电子香烟气溶胶可能存在危害,在执行该操作时,必须采取包括实验服、手套和护目镜等个人防护装备在内的安全防护措施。
本文介绍了一种用于毒理学研究的电子烟(e-cig)气溶胶生成方法。该技术可实现可控的暴露环境,有助于评估吸入电子烟气溶胶对健康的影响。
电子烟气溶胶的标准化生成与表征对于吸入式产品研发中的毒理学风险评估至关重要。该方法可实现受控且可重复的暴露条件,支持在早期安全性评价中进行机制性降风险分析并提高预测可信度。气溶胶生成的统一化操作规程将直接影响吸入治疗产品组合决策及消费品安全研究。
这种气溶胶生成方法可融入吸入制剂安全性评价从发现到临床前研究的连续流程中。