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

气溶胶发生器（CAG）可用于大量连续且可重复地生成气溶胶，适用于体内吸入毒理学研究等无法使用消费产品或吸入装置的场景。使用CAG可使实验人员精确控制影响气溶胶颗粒化学和物理特性的各种因素，例如温度、液体成分、液体流速和气流。CAG中的液体被蒸发，产生过饱和蒸气，这些蒸气与气流接触后迅速冷却，引发均相成核，随后通过冷凝过程形成气溶胶颗粒。

本方案介绍了用于气溶胶生成的CAG装置的组装及其复杂性。以电子烟液中常见的液体成分为工作示例进行测试。首先将毛细管置于铝制加热块的毛细管槽中，使输出端伸出约五毫米。

轻轻拧紧铝制加热块两半部分的螺丝。接着，将加热元件和热电偶组装到铝制加热块中，使导线从铝制后盖中穿出。安装推入式接头，确保2毫米×4毫米的推入式接头牢固地连接在外部不锈钢管上。

将O型圈安装到内峰管的两个凹槽上，然后从前端将内峰管插入外层不锈钢管中。将内峰管/外层不锈钢管组件滑过已组装的铝制加热元件，直至与不锈钢后背板紧密贴合。接着，将铝制前盖套在内峰管内的铝制加热体上。

确保毛细管略微从铝制前盖中突出。将峰形接头套在内层峰形管的前端。确保峰形接头与内层峰形管前端的凹槽紧密贴合。

将耦合器套在峰适配器上。用手拧紧耦合器上的螺母，使峰适配器固定牢固。将加热元件连接至温度控制器，将温度控制器的热电偶连接至CAG，并将蠕动泵的管路连接至CAG。

通过2×4毫米快插接头将压缩空气连接至毛细管气溶胶发生器，以提供加热气流。将毛细管气溶胶发生器与玻璃部件组装，并将稀释气流调节至预设值。根据文稿中描述的理论计算，进行初步工程试验，以量化实际气溶胶组分浓度并获得毛细管气溶胶发生器的实际产率。

通过使用相同的计算方法调整总稀释气流或液体流速，进一步微调气溶胶浓度。当使用含有2%尼古丁的溶液，在总稀释气流为320升/分钟的条件下，以0.35克/分钟的液体流速进行实验，测得尼古丁气溶胶浓度为15微克/升时，尼古丁实际产率为68.57%。将测试液体、磁力搅拌器及瓶子的总质量称重并记录至0.01克精度。

根据文稿中描述的组分配制液体储备液。将数字温度控制器的温度控制设定点设为250摄氏度，并开始加热毛细管气溶胶发生器。将含有磁力搅拌子的液体储备溶液置于磁力搅拌器上。

将蠕动泵的进液管放入测试溶液中。打开蠕动泵，并将液体流速设置为5%。当温度达到250摄氏度时，启动蠕动泵向毛细管气溶胶发生器输送测试液体，开始气溶胶生成。检查气溶胶是否在毛细管尖端附近产生，并根据需要记录时间，以计算质量流速。

将滤膜放入滤膜 holder 中，并安装滤膜盖。在采样前，用精度至 0.0001 克的天平称量装有滤膜的滤膜 holder，并记录其重量。将装有滤膜的滤膜 holder 连接到气溶胶气流，开始采样。

样品采集后，称量带有滤膜支架和盖子的滤膜，并记录最终重量。使用文稿中所述公式计算气溶胶收集的质量。随后，将滤膜从滤膜支架中取出，放入含有5 mL乙醇的玻璃小瓶中。

将滤膜置于实验室振荡器上，以每分钟400转的速度振荡30分钟，以提取气溶胶收集的物质。对CAG生成的气溶胶进行化学表征，结果表明在相同的加热、冷却、稀释空气流速和采样条件下具有高度可重复性，气溶胶收集物质的质量相对标准偏差为2.48%，烟碱为3.28%，甘油为3.43%，丙二醇为3.34%。当冷却气流从每分钟10升改变为每分钟20升，以及第一级稀释气流从每分钟160升改变为每分钟150升时，对粒径的影响最为显著。

气溶胶粒子的质量中值空气动力学直径随冷却气流速率的增加而增大。与冷却气流速率为每分钟10升时生成的气溶胶相比，当冷却气流速率增至每分钟20至50升时，气溶胶粒子的空气动力学直径分布明显向更大直径方向偏移。设定目标气溶胶浓度，并结合气流速率和液流速率参数，可使操作人员在实验中对CAG装置的产率进行定量评估。

通过此方法，可在相似或不同的条件下测试其他液体混合物，从而帮助研究人员更深入地通过实验理解加热气溶胶化过程中发生的物理和化学性质变化。