Vergleich der Effekte von elektronischen Zigarettendampf und Zigarettenrauch in einem Roman

Das übergeordnete Ziel dieses Videos ist es, eine Methode zur Konstruktion und Handhabung von E-Dampf- und Zigarettenrauchkammern vorzustellen, die leicht anpassbar sind und E-Dampf sowie Tabakrauch an Nagetiere abgeben, um damit verbundene gesundheitliche Auswirkungen zu untersuchen. Mithilfe dieser Kammern können wir Experimente durchführen, die es uns ermöglichen, die schädlichen Wirkungen von E-Dampf und Tabakrauch auf die Gesundheit zu bestimmen, insbesondere im Bereich von Lungenerkrankungen und Herz-Kreislauf-Erkrankungen. Diese leicht zu bauenden Kammern sind kostengünstig und lassen sich problemlos an unterschiedliche Inhalations- oder Exhalationszeiten anpassen, um menschliche Rauchgewohnheiten zu simulieren.

Mithilfe dieser Kammern können wir Nagetiere E-Dampf mit und ohne Nikotin aussetzen, um die Beteiligung von Nikotin an Erkrankungen wie Lungenkrebs, COPD, Allergien und Asthma zu untersuchen. Die Tabakrauchkammer wird uns helfen, durch Zigarettenrauch induzierte Krankheitsmodelle bei Nagetieren zu etablieren, beispielsweise das abdominale Aortenaneurysma. Dies wird uns ein besseres Verständnis der biochemischen Veränderungen ermöglichen, die diese Erkrankung auslösen.

Diese Kammern helfen dabei festzustellen, ob die Verwendung von E-Dampf sicherer ist als herkömmlicher Tabakrauch. Schneiden Sie dann einen Silikon­schlauch mit einem Innendurchmesser von einem Viertel Zoll in zwei 15 cm lange Abschnitte und verbinden Sie die Enden mit beiden Seiten eines T-Stücks. Führen Sie beide Schläuche durch vorgefertigte Löcher nahe der Vorderseite des Kammerdeckels, sodass sich das T-Stück innerhalb der Kammer befindet.

Verwenden Sie dann Klebeband, um die Schläuche an dem Deckel zu befestigen. Schließen Sie anschließend die freien Enden der Silikonschläuche an die Ausgangsenden von zwei Mikro-Luftpumpen an und befestigen Sie die Pumpen mithilfe von doppelseitigem Klebeband am Deckel der Kammer. Schneiden Sie ein vier Zentimeter langes Stück Silikonschlauch ab und verbinden Sie ein Ende davon mit der Einlassseite einer der Luftpumpen.

Hier wird die E-Zigarette während der Verwendung der Kammer eingeführt. Stellen Sie sicher, dass der Durchmesser des Schlauchs eine eng anliegende Passform um das Ende der E-Zigarette ermöglicht. Befestigen Sie anschließend ein Ende eines neuen Silikonschlauchs an der Einlassseite der anderen Luftpumpe.

Diese Pumpe führt Raumluft in die Kammer ein. Daher sollte das Ende des Schlauchs außerhalb des Abzugs platziert werden. Die Länge des Schlauchs ist nicht kritisch, sollte aber so kurz wie möglich sein, um den Luftstromwiderstand zu begrenzen.

Befestigen Sie im Inneren der Kammer mit doppelseitigem Klebeband zwei kleine Haken, die die Sauerstoff- und Kohlenmonoxid-Gasmonitore halten werden. Um die Kammer für Tabakzigarettenrauch zu konstruieren, bereiten Sie zunächst eine Kammer ähnlich der für E-Zigaretten vor, jedoch mit einigen Modifikationen. Konstruieren Sie zuerst eine Vorrichtung zum Anzünden von Zigaretten, wie im begleitenden Textprotokoll beschrieben.

Verbinden Sie ein Ende eines neuen Silikonschlauchs mit dem Zigarettenanzündergerät und das andere Ende mit der Einlassseite der Luftpumpe. Platzieren Sie anschließend das Zigarettenanzündergerät während der Nutzung in der Abzugshaube, jedoch außerhalb der Kammer. Verbinden Sie danach ein Ende eines neuen Silikonschlauchs mit der anderen Luftpumpe.

Da diese Pumpe Raumluft in die Kammer einleitet, platzieren Sie das Ende dieses Schlauchs außerhalb der Abzugshaube. Schneiden Sie anschließend mehrere fünf Millimeter breite vertikale Schlitze in die vordere Wand der Kammer und montieren Sie einen Computerlüfter von außen so, dass er diese Öffnung abdeckt. Achten Sie darauf, dass die Vorderseite des Lüfters zur Kammer hinzeigt, sodass der Lüfter Luft durch die Öffnung in die Kammer bläst.

Steuern Sie den Ventilator und die Luftpumpen mithilfe eines Mikrocontrollers wie dem hier gezeigten. Bauen Sie den Mikrocontroller gemäß der detaillierten Anleitung im begleitenden Textprotokoll zusammen und platzieren Sie ihn, falls möglich, außerhalb des Abzugs. Verwenden Sie erwachsene Ratten mit einem Gewicht von 450 bis 520 Gramm und gruppieren Sie sie entsprechend der Art der Exposition, die sie erhalten sollen.

Sammlen Sie 500 Mikroliter Blut aus der Schwanzvene und zentrifugieren Sie es bei 20.000 × g für 30 Minuten bei vier Grad Celsius, um das Serum zu isolieren. Stellen Sie sicher, dass die Proben während des gesamten Vorgangs auf Eis gekühlt bleiben. Verwenden Sie gemäß der Herstelleranleitung ein Cotinin-ELISA-Kit, um die basisale Cotininkonzentration im Serum jedes Tieres zu messen.

Reinigen Sie für den täglichen Betrieb der E-Zigarettenkammer zunächst das Innere der Kammer mit 70 %igem Ethanol und anschließend mit entionisiertem Wasser. Lassen Sie die Kammer an der Luft vollständig trocknen, was etwa 30 Minuten dauern sollte. Zusätzlich sollte nach der Reinigung ein sauberes absorbierendes Pad auf dem Boden der Kammer platziert werden.

Als Nächstes kalibrieren Sie die Gasmonitore und befestigen Sie den gesamten Monitor an der Wand innerhalb der Kammer. Nach der Reinigung und Kalibrierung bringen Sie eine Gruppe von Ratten in die Kammer ein. Stellen Sie sicher, dass die E-Zigarette vollständig aufgeladen ist, und stecken Sie anschließend die E-Zigarette in das Zuleitungsrohr.

Überwachen Sie während der gesamten 90-minütigen Exposition die Batterie- und E-Liquid-Füllstände. Wenn Sie bereit sind, schalten Sie die Luftpumpen ein und starten Sie die Zeitschaltung. Beobachten Sie während der Exposition die Gasmonitore, um sicherzustellen, dass der Sauerstoffgehalt nicht unter 20 % fällt und die Kohlenmonoxid-Konzentration bei null ppm bleibt.

Sobald die Expositionszeit 90 Minuten erreicht hat, entfernen Sie die E-Zigarette und lassen Sie die Gaspumpen weiterlaufen, um den verbleibenden Dampf abzulassen. Wenn der Dampf abgezogen ist, nehmen Sie die Ratten heraus und reinigen Sie die Kammer. Entnehmen Sie etwa eine Stunde nach der Exposition am Ende des experimentellen Protokolls jeweils 500 Mikroliter Blut aus der Schwanzvene jeder Ratte und messen Sie die Cotinin-Konzentrationen bei jedem Tier.

Reinigen Sie die Kammer vor Beginn der Tabakzigarettenexposition wie zuvor, kalibrieren Sie die Monitore erneut und stellen Sie die entsprechenden Tiere, bis zu drei gleichzeitig, in die Kammer. Setzen Sie eine Zigarette in die Zigarettenanzündvorrichtung ein und platzieren Sie sie so, dass das Ende der Zigarette an das Heizelement stößt. Schalten Sie dann die Zigarettenanzündvorrichtung ein, bis das Zigarettenstummel zu glimmen beginnt.

Wenn die Zigarette angezündet ist, schalten Sie das Pumpsystem ein, starten Sie die Zeiterfassung und beobachten Sie das vollständige Abbranden der Zigarette. Entfernen Sie anschließend die verbrauchte Zigarette vorsichtig mit einer Pinzette aus der Zigarettenanzündevorrichtung. Überwachen Sie die Kohlenmonoxid- und Sauerstoffkonzentration.

Stellen Sie sicher, dass die Kohlenmonoxidkonzentration nicht über 1.000 ppm steigt und der Sauerstoffgehalt nicht unter 20 % fällt. Passe ggf. den Computerlüfter an, da eine korrekte Timing-Abstimmung und Laufdauer entscheidend sind, um eine Ansammlung von Kohlenmonoxid zu verhindern. Nach vier Minuten schalten Sie das Pumpsystem aus und wiederholen den Vorgang für insgesamt 90 Minuten Tabakrauchexposition. Sobald die Exposition abgeschlossen ist, lassen Sie das Pumpsystem weiterhin eingeschaltet, um den verbleibenden Rauch abzuleiten.

Wenn die Kohlenmonoxidkonzentration unter 100 ppm fällt, entfernen Sie die Ratten und reinigen Sie die Kammer. Entnehmen Sie etwa eine Stunde nach der Exposition 500 Mikroliter Blut aus der Schwanzvene der Ratten und messen Sie die Cotinin-Konzentrationen bei jedem Tier. Die Kohlenmonoxidkonzentration in der Kammer wurde alle 30 Sekunden aufgezeichnet, während Rauch aus 1R6F-Zigaretten zugeführt wurde.

Die hier gezeigten Ergebnisse stellen Mittelwerte aus drei aufeinanderfolgenden vierminütigen Zyklen dar. Während des Tests überschritten die Kohlenmonoxidkonzentrationen 1.000 Teile pro Million nicht. Im Gegensatz dazu blieben die Kohlenmonoxidkonzentrationen im System für die Exposition mit elektronischen Zigaretten während der gesamten Expositionszeit unbestimmt.

Cotinin, ein Hauptmetabolit von Nicotin, wird hier aus dem Serum von Tieren sowohl vor der Exposition als auch eine Stunde nach der Exposition gemessen. Diese Studie zeigt ähnliche Werte vor der Exposition, und Tiere, die dem E-Zigaretten-Dampf und Zigarettenrauch ausgesetzt waren, wiesen Cotininspiegel im Serum im klinisch relevanten Bereich auf. Diese Kammern werden dazu beitragen, E-Dampf und Zigarettenrauch in konsistenter, klinisch relevanter Weise an Nagetiere abzugeben, und unterstützen die Forschung bei der Ermittlung der gesundheitsschädlichen Wirkungen von E-Zigaretten und Zigarettenrauch.

Wenn man diese Technik einmal beherrscht, kann sie bei korrekter Durchführung in etwa zwei Stunden abgeschlossen werden. Einer der größten Vorteile dieser Kammern ist die Vielseitigkeit, die die Verwendung von E-Zigaretten oder E-Zigarettenflüssigkeiten jeglicher Marke ermöglicht. Mit Hilfe dieser Kammern können wir untersuchen, ob nikotinfreie Dämpfe verschiedener Aromen gesundheitliche Bedenken hervorrufen können.

Modelle von Erkrankungen bei Nagetieren, die durch E-Dampf und Rauch induziert werden, werden uns helfen, bessere therapeutische Wirkstoffe für diese Erkrankungen bereitzustellen. Vergessen Sie nicht, dass der Betrieb des Zigarettenanzündgeräts ein Heizelement beinhaltet, das äußerst gefährlich sein kann. Sie sollten sich an Ihren Brandschutzbeauftragten wenden, um sicherzustellen, dass der Laborraum die entsprechenden Sicherheitsanforderungen erfüllt.