Name: Generation der elektronischen Zigarette Aerosol durch einen dritten Generation Maschine dampfen: Anwendung auf toxikologische Studien (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2018-08-25T14:00:00.000+00:00
Duration: 8 min 39 s
Description: Erfahren Sie die computergesteuerte E-Zigaretten-Aerosol-Exposition für Inhalationstoxikologie. Diese standardisierte Methode ermöglicht reproduzierbare Studien zur Gesundheitswirkung von E-Zigaretten-Aerosolen an Nagetieren.

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Dieses Projekt wurde unterstützt durch einen Zuschuss (AP) von der Louisiana Gouverneur Biotechnologie Initiative GBI-BOR #013, sowie von der Louisiana State University, School of Veterinary Medicine Fakultät Startkapital (AN).

Mäuse waren untergebracht und in Übereinstimmung mit der NIH-Leitfaden für die Pflege und Verwendung von Labortieren behandelt. Alle Verfahren und Protokolle mit Mäusen wurden von der Louisiana State University institutionelle Animal Care und Use Committee genehmigt. Die nachstehende Beschreibung ist spezifisch für die Ausrüstung verwendet, wie in der Tabelle der Materialien/Gerät angegeben. Alle Luftzufuhr wurde HEPA-filtern.
1. Vorbereitung
<ol><li>Studium & Ausrüstung<ol>
<li>Die erforderlichen Genehmigungen einholen (zB., IACUC) und Schulungen für die Studie.</li>
		<li>Aufbau der Geräte in einem ausreichend belüfteten Bereich und machen Sie sich vertraut mit der Bedienung.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Gravimetrische Messungen<ol>
<li>Wiegen Sie eine saubere neue 25 mm-Filter. Nehmen Sie das Gewicht. Setzen Sie die Filter in einer Kassette.</li>
		<li>Legen Sie die Kassette mit dem Filter, im Einklang mit einer persönlichen Probenahme-Pumpe und ein Durchflussmesser ausreichend, um einen Strom von 1 L/min (LPM) zu testen.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Elektronische Zigarette Gerät<ol>
<li>Schrauben Sie den Zerstäuber in der Tank-Basis (Abbildung 1). Hinweis: Zerstäuber mit Spulen mit Widerständen bei 0,15, 0,5 bis 1,5 Ω stehen zur Verfügung.</li>
		<li>
Entscheidender Schritt: Geben Sie einige Tropfen (2 bis 3) e-Cig Flüssigkeit in den Zerstäuber um sicherzustellen, dass die Baumwolle gesättigt ist und wird keine trockene Verbrennung (Abbildung 2).</li>
		<li>Legen Sie die Tank-Hülse in den Tank. Schrauben Sie dann, den Tank mit der Zerstäuber in die Tank-Hülse (Abbildung 1).</li>
		<li>Schrauben Sie den montierten Tank auf der e-Zigarette-Einheit. Stellen Sie sicher die Tanköffnung ist nach oben zeigt und bringen Sie die Abdeckung an auf den Tank (Abbildung 1).</li>
		<li>Nehmen Sie das e-Cig-Gerät auf der Bodenplatte durch drehen den tiefen Arm des Magnetventils. Drehen Sie im Ort ihn wieder an seinen Platz so dass es mit der Triggertaste auf die e-Zigarette-Einheit ausrichten kann.</li>
		<li>Verbinden Sie das Ende des Referats e-Cig in den unteren Teil der Kondensator über eine zwei-Wege-Ventil-Anlage und einem Stück Schlauch (Abbildung 3).</li>
		<li>Stellen Sie sicher, dass das obere Ende des Kondensators das Aerosol erzeugen System und Aerosol Exposition Kammer über richtige Schlauch richtig angeschlossen ist.</li>
		<li>
Entscheidender Schritt: Überprüfen Sie, ob die Aerosol-Konzentration-Messgerät im Ort am Ausgang der Exposition Nebelkammer.</li>
		<li>
Entscheidender Schritt: Entfernen Sie die Tankabdeckung und füllen Sie den Tank mit 10 mL e-Cig Flüssigkeit. Tank Deckel. Hinweis: Dieses Volumen ist ausreichend für einen Zeitraum von 2-h-Exposition.</li>
	</ol>
</li>
</ol>2. Exposition
<ol><li>Software-Verbindung<ol>
<li>Am Tag des Versuches den Computer einzuschalten. Denken Sie daran, auch ON die Aerosol-Konzentration-Messgerät umwandeln, indem die Ein-/Ausschalttaste drücken.</li>
		<li>Die Betriebs-Software zu starten. Klicken Sie auf Sitzung experimentieren. Wählen Sie die entsprechende Studie. Wählen Sie die Vorlage für das e-Cig-Experiment.</li>
		<li>Geben Sie in dem neuen Experiment-Fenster einen Namen für die experimentelle Sitzung. Geben Sie im Eigenschaftenfenster Experiment die Betreiber Initialen im Feld Operator. Klicken Sie auf "OK".</li>
	</ol>
</li>
	<li>Kanal-Kalibrierung<ol>
<li>Folgen Sie den Schritten im Assistenten für die Kalibrierung um die Aerosol-Generation-System angemessen zu kalibrieren.<ol>
<li>Schritt 1: Klicken Sie auf weiter im Fenster Channel Kalibrierung nach der Bestätigung, dass es ist ein Häkchen in das Aerosol Konzentration Instrument (Mikrostaub Pro) Messfeld.</li>
			<li>Schritt 2: Anwenden Wert Fenster klicken Sie auf weiter. Schritt 3: Geben Sie die Ziel-Werteingabe als 0 g/m3. Schritt 4: Ort der t-förmigen Kalibrierung einfügen in den Schlitz der Kalibrierung abzuschließen, und klicken Sie auf nächste , um das folgende Fenster zu.</li>
			<li>Geben Sie den Wert auf die Aerosol-Konzentration-Messgerät zu lesen. Klicken Sie auf weiter nach Eingabe dieses Wertes. Überprüfen Sie die Kalibrierung-Fenster und klicken Sie auf weiter.</li>
		</ol>
</li>
		<li>Letzter Schritt: Kalibrierung komplettes Fenster, klicken Sie auf Beenden. Systemtest fließen im Fenster "Test" Testen Sie Pumpen 1 und 2 (siehe Bedienungsanleitung).</li>
		<li>Bestätigen – "Möchten Sie kontinuierliche Datenaufzeichnung zu beginnen?", klicken Sie auf Ja. Bestätigen – "Möchten Sie das Standardprofil starten?", klicken Sie auf Ja.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Elektronische Zigarette-Aerosol-Exposition<ol>
<li>Wenn eine in-Vivo -Inhalation-Studie zu tun, legen Sie die Mäuse in der Ganzkörper-Exposition Kammer(n) zu diesem Zeitpunkt.</li>
		<li>Sofort zum Fenster Profile gehen und mit der rechten Maustaste auf das gewünschte Profil, Scrollen Sie Task starten , um einen Bias Zufuhr von frischer Luft im Inneren der Exposition Kammer(n) zu initiieren.</li>
		<li>Wenn Sie bereit sind, die e-Zigarette aerosolerzeugung und Exposition Experiment zu initiieren, mit der rechten Maustaste auf das gewünschte Profil im Fenster "Profile", Scrollen Sie Task starten und Linksklick markieren (Abbildung 4).</li>
		<li>
Entscheidender Schritt: erfassen die Konzentration durch die Aerosol-Konzentration-Messgerät gemessen. Die Konzentration sollte > 0 mg / m3. Hinweis: Das Gerät Funktionsprinzip basiert auf optische Erkennung und wird in diesem System verwendet, um eine qualitative Bewertung der Exposition in der Kammer in Echtzeit zur Verfügung zu stellen.</li>
		<li>Stellen Sie sicher, dass e-Liquid im Tank während der gesamten Dauer der Ausstellung zur Verfügung steht.</li>
		<li>Um das Experiment nach Erreichen der gewünschten Expositionsdauer zu stoppen, klicken Sie rechts auf das Profil, Profil, stoppen scrollen und Links klicken. Sicherstellen Sie, dass der Bias Fluss eingeleitet wird sofort nach Abschluss der das Belastungsprofil.</li>
		<li>Entfernen Sie die Themen (Tiere) aus der Exposition Kammer zu und wieder in ihre Gehäuse Käfig und Zimmer.</li>
	</ol>
</li>
</ol>3. Post-Belastungsanalyse
<ol><li>Am Ende der experimentellen Sitzung schließen Sie die Betriebs-Software und OFF die Aerosol-Konzentration-Messgerät.</li>
	<li>Trennen Sie die Kassette mit dem Filter von der Pumpe und notieren Sie die Zeit, wenn es entfernt wurde. Setzen Sie den Filter in den Exsikkator gestellt und lassen Sie den Filter mindestens 48 h (vorzugsweise 96 h) trocknen. Dann wiegen Sie den Filter mit der kumulierten e-Cig Aerosolpartikel und nehmen Sie das Gewicht.</li>
	<li>Berechnen Sie die gesamten Feinstaub (TPM) Konzentration in Bezug auf die Masse pro Zug23.<ol>
<li>Rekord angesammelt die Masse auf dem Filter. Berechnen Sie das Gesamtvolumen, während der Expositionszeit, die über die Dauer der Probenahme und Förderstrom der Pumpe abgetastet.</li>
		<li>Teilen Sie die Masse durch das Volumen der Luft auf dem Filter gesammelt. Hinweis: TPM-Konzentration wird ausgedrückt in Gewicht pro Volumeneinheiten. Teilen Sie die TPM-Konzentration durch die Gesamtzahl der Züge durch das verwendete e-Cig-Profil erzeugt.</li>
	</ol>
</li>
</ol>4. Reinigung und Wartung
<ol><li>Gießen Sie die e-Liquid aus dem Tank e-Cig und leeren Sie den Kondensator mit der beigefügten Spritze. Sicherstellen Sie, dass die Zerstäuber Spule während des Experiments nicht brennen. Ändern Sie die Zerstäuber Spule nach jedem Experiment.</li>
	<li>Reinigen Sie die Pumpen nach jedem Experiment. Lösen Sie die Pumpenköpfe und entfernen Sie der Anschlüsse und Ventile. Wischen Sie mit einem Wattestäbchen oder Gewebe überschüssige e-Liquid oder angesammelte Feuchtigkeit.</li>
	<li>Reinigen Sie die Ganzkörper-Exposition-Kammern. Folgen Sie den Anweisungen des Herstellers und entfernen Sie verkürzte e-Liquid von allen Oberflächen. Hinweis: Es wird empfohlen, den Konsum von Alkohol zu vermeiden, da es irreversible Schäden hervorrufen kann.</li>
</ol>

JM und AR sind durch SCIREQ wissenschaftliche Respiratory Equipment Inc, ein gewerbliches Unternehmen involviert in Themen rund um den Inhalt dieses Artikels beschäftigt. SCIREQ Inc. ist eine Firma Emka Technologien.

Eine wichtige offene Frage ist, ob Langzeitexposition gegenüber e-Cig Aerosol Lungentoxizität ergibt. Darüber hinaus ist die allgemeine Sicherheit von e-Zigaretten in Bezug auf menschliche Gesundheit immer noch umstritten. Im August 2016 erweitert die US-Zulassungsbehörde FDA die Regulierungsbehörde auf Tabakerzeugnissen, einschließlich e-Cigs. E-cig Forschung ist jedoch anspruchsvoll und Komplex wegen meist auf 1) das Fehlen der standardisierten Bewertung; (2) die unterschiedlichsten e-Cig Geräte (~ 2.800 verschiedene Modelle von 466 identifizierten Marken)24; (3) mehr als 7.700 einzigartige e-Liquid Geschmacksrichtungen24; (4) die verschiedenen Kombinationsmöglichkeiten der Feuchthaltemittel Verhältnisse. Angesichts der Komplexität des Feldes, ist es unerlässlich, die Herausforderung und fundierten wissenschaftlichen Erkenntnissen, dass sorgfältige Überlegungen zu den Versuchsbedingungen zu generieren und reproduzierbare Prozesse eingesetzt. In der vorliegenden Studie wurde den Fokus auf die Beschreibung einer e-Zigarette Aerosol Generation Technik legen, die Ermittler zu einzigartigen Datensätze, die im Zusammenhang mit realistischen und umfassenden e-Cig Aerosol im Zusammenhang mit der Exposition Effekt Kontinua aktivieren können. Sie können zeitnah relevante Adresse e-Cig-im Bereich der Sicherheit oder Toxizität Fragen für die Einrichtung von Verordnungen auf e-Cig-Design-Merkmale, die möglicherweise einen direkten Einfluss auf die Gesundheitspolitik haben können.
In diesem Artikel wurden sinnvolle Exposition Umgebungen erzeugt mit Hilfe eines computergesteuerten Systems in der Lage, die neueste Generation der e-zig Geräte zu integrieren sowie für vordefinierte oder benutzerdefinierte automatisierte puffing Profile und Betrieb Bedingungen (zB., Konstante Energie Quelle, standard-Werte der Widerstand, Spannung oder Temperatur). Die automatisierte puffing Profile enthalten die Standardkonditionen: 55 mL Blätterteig Volumen, 3 s Blätterteig Dauer 30 s Blätterteig Intervall und Quadrat Blätterteig-Profil, aus der "Routine analytische Maschine für e-Zigarette aerosolerzeugung und Sammlung – Definitionen und Standards Bedingungen"zur Verfügung gestellt von der Porosität empfohlene Methode (CRM) N ° 8125 (Tabelle 2). Da das System verwendet verschiedene automatisierte puffing Profile erzeugen kann, erfüllt es auch26 puffing Regime Anforderungen ISO 20768 (Dampf-Produkte-Routine analytische dampfen Maschine-Definitionen und Standardbedingungen). Wie erwartet, e-Cig puffing Regime Standardbedingungen Kontrast mit denen aus ISO 330827, die die Standardbedingungen für Zigarettenrauchen Maschinen (35 mL Blätterteig Volumen, 2 s Blätterteig Dauer 60 s Blätterteig Intervall und Glocke Blätterteig Profil) definiert. Diese Unterschiede zwischen Zigarette rauchen Muster und e-Zigarette dampfen Muster unter den Nutzern sind gut etablierte28. In der vorliegenden Studie Beispiele und den zur Verfügung gestellten Daten zeigen, dass Aerosole aus diesem System und einem dritten Generation e-Cig Gerät mit einstellbarer Spannung erzeugt hohe Konzentrationen von TPM zu produzieren bis 0,27 und 0,82 mg / 55 und 70 mL Blätterteig, beziehungsweise. E-Cig Aerosole in diesen Konzentrationen wurden direkt nach der Exposition Kammer (Tabelle 1-2, Abb. 5) gesammelt. Die Ergebnisse zeigen auch, dass es mehr als ein 160-fold Unterschied in die Partikelmasse pro Blätterteig mit produziert Spannungen variierend von 1,8 bis 4,8 V (Tabelle 1). Diesem Spannungsbereich ist charakteristisch für die Betriebseinstellungen e-Cig-Geräte auf dem US-amerikanischen Markt, die für die Anwendung der Spannung von 2,9 bis 5,2 V29zu ermöglichen. Die Ergebnisse stehen auch im Einklang mit der bereits veröffentlichten Daten18,21 wo wurden hohe Konzentrationen von TPM gesammelt am Ausgang des Generators e-Cig für ähnliche Topographie profile (1,4 bis 5,8 mg/Blätterteig) gemeldet. Wichtige Schritte im Rahmen des Protokolls gehören das Hinzufügen von ein paar Tropfen e-Liquid in den Zerstäuber vor jeder Belichtung Sitzung zu gewährleisten ein), dass keine trockene Verbrennung produziert wird; (b) e-Liquid ist im Tank während der gesamten Dauer der Exposition möglich; und stellen Sie sicher, dass das e-Cig Aerosol erzeugt wird, wie erwartet, indem regelmäßig Lesungen auf den Echtzeit-Konzentration-Messgerät. Es ist allgemein bekannt, dass e-Cig Benutzer versuchen, trocken Hauche, zu vermeiden, die in trockenen brennen Bedingungen auftreten. Diese dampfen Bedingung bezieht sich auf die Bildung von hohen Aldehyden wie Formaldehyd, ein bekanntes Karzinogen und Atemwege vergiftendes13,30. Daher ist es wichtig, sicherzustellen, dass dieser Zustand während der Aufnahmen vermieden wird. Zu guter Letzt ausgesetzt in Bezug auf die Nikotinexposition, Mäuse e-Cig Aerosol aus einer 36 mg/mL Nikotin-haltigen e-Flüssigkeit für 2 Std. pro Tag für 28 Tage (Anzahl von 0,12 mg/Blätterteig) präsentiert Cotinin Serumkonzentrationen von 91 ng/mL (Abbildung 8); ein Niveau ähnlich dem von Zigarette Raucher (> 100 ng/mL)31,32,33, die sogar niedriger ist als der regelmäßige e-Cig Nutzer (Median Speichel Cotinin von 252 ng/mL)34. Es wurde in einer dampfen-Topographie-Studie berichtet, dass 235 die maximale Anzahl der Züge pro Tag durch e-Cig Nutzer35,36 wurde. Dies ist sehr ähnlich zu unserem Belastungsprofil produzieren 1 Blätterteig alle 30 Sek. für 2 h pro Tag (insgesamt 240 Züge). So modelliert dieses dampfen-Topographie-Profil e-Cig Nutzer Blätterteig Tagesverbrauch und Verhalten.
Im letzten Jahrzehnt entwickelt e-Cig Geräte aus der ersten Generation, Zigarette-Like, Einweg-, Low-Power-Geräte der zweiten Generation abnehmbar und nachfüllbaren Tank Stil Geräte und jetzt dritten Generation Tank-Stil Geräte mit anpassbaren verfügt über24 für (1) der Zerstäuber Spulenwiderstand: das Element verantwortlich für die Heizung der e-Liquid und (2) der Power-Controller, die eine) kann bei verschiedenen Spannungen betrieben b) wirkt sich auf die Temperatur des Heizelements und (c) bestimmt, unabhängig davon, ob die Siedetemperatur der Lösung ist24,37erreicht. Während der Benutzung der e-Zigarette e-Liquid wird in der Regel auf 200 ° C oder mehr38erhitzt, und es ist in Aerosolform, die seine Bestandteile mit biologischen Matrizen zu interagieren. Daher ist die Charakterisierung der e-Zigarette Aerosol wichtig. E-Liquids Lösungsmittel Volatilität unterscheiden, so dass Lösungen hauptsächlich aus PG (70 %) besteht, dünnflüssiger sind und bei einer niedrigeren Temperatur37verdampfen, produzieren Aerosole mit relativ kleiner Partikel, die die Erfahrung des Benutzers "Kehle Hit" erhöhen 20. auf der anderen Seite VG-basierten e-Liquids bei höheren Temperaturen37 aerosolisieren und Aerosole mit relativ größere Partikel, die aus der Erfahrung des Benutzers, erhöht das Aroma zu produzieren und die Menge an Dampf erzeugt5, 17,39. So wurde bereits festgestellt, dass das PG/VG Verhältnis der e-Flüssigkeit die Größenverteilung der Partikel in die e-Zigarette Aerosol19,20vorhanden beeinflusst. Wie in Abbildung 5gezeigt, mit einem e-Liquid bestehend aus einem 50/50 PG/VG Verhältnis, e-Cig Aerosole mit einem mittleren Durchmesser von ~ 100 nm stammen. Diese Ergebnisse sind in der gleichen Größenordnung wie jene von Baassiri, berichtet Et Al. 20. Dies deutet darauf hin, dass neben der e-Liquid-Basis, die Belichtungsparameter, einschließlich e-Cig Betriebseinstellungen (Widerstand, Spannung und Leistung) und schnaufend Profil, die physikalischen Eigenschaften der erzeugten Aerosole beeinflussen können. Darüber hinaus können die Nikotinkonzentration und Aroma Zugabe von Chemikalien für die e-Liquid-Basis auch beeinflussen potenziell die e-Zigarette Aerosol physikalisch-chemischen Eigenschaften. Es wurde zuvor gezeigt, dass eine e-Flüssigkeit, die weniger zähflüssig ist ein Aerosol bestehend aus feiner Partikel, wodurch eine geringere Dichte Dampf, nachgeben einer niedrigeren TPM Konzentration17produziert. Mit dem gleichen PG/VG Verhältnis für beide e-Liquids getestet, erschien die e-Liquid mit 36 mg/mL Nikotin und Zimt-Aroma Chemie, was bedeutet, dass es mehr als die e-Liquid-Basis nur verdünnt (PG/VG + Nikotin + Zimt Geschmack im Vergleich zu PG/VG allein), weniger Viskose, als die e-Liquid ausschließlich aus PG und VG besteht. Der scheinbare Unterschied in der Viskosität zwischen den beiden e-Flüssigkeiten mag erklären, die Unterschiede in der Masse pro Zug gleich e-Cig erlangten dampfen Einstellungen (Tabelle 2). Jedoch kann niedrigere TPM nicht mit weniger schädlichen Aerosole, korrelieren, da die Partikelgrößenverteilung und chemische Charakterisierung des Aerosols auch betrachtet werden müssen. In der Tat, der thermische Abbau der VG und die chemischen Wechselwirkungen der einzelnen e-Flüssigkeit produzieren Ausstoß von schädlichen Aldehyden wie Formaldehyd und Acetaldehyd, bekannt als potente Gefahren für die menschliche Gesundheit15,17 ,40. Wie in Tabelle 3erwähnt, ergab die chemische Analyse der hier erzeugten e-Cig-Aerosols, dass es auch Acrolein, Monochlorophenol, brenzcatechins und Benzothiazole enthalten. Alle sind Atemwegserkrankungen Reizstoffe, bekannt, während brenzcatechins zusätzlich als möglicherweise krebserregend für den Menschen (Gruppe 2 b) nach Angaben der internationalen Agentur für Forschung auf Krebs (IARC)41,42,43 eingestuft wird . Dies trägt zu den Auswirkungen im Zusammenhang mit der Chemie der Aromastoff in der e-Flüssigkeit aufgenommen. Z. B. Zimtaldehyd und Diacetyl, zwei der Geschmack und extrahieren Manufacturers Association hoher Priorität Aroma Chemikalien für Atemwege Gefahr, beim Einatmen von Arbeitern, nachweislich beeinträchtigt die Lungenfunktion und verursachen irreversible Lunge Schaden) Bronchiolitis Obliterans, nämlich "Popcorn-Lunge")44. Zimtaldehyd hat nachweislich sehr zytotoxischen in-vitro-45,46,47 und ist sehr beliebt in e-Liquids48. In der vorliegenden Studie war die Anwesenheit von Zimtaldehyd im e-Cig Aerosol aus den Zimt aromatisiert e-Liquid (Tabelle 3 und Abbildung 7) identifiziert. Alles in allem, dies zeigt die Notwendigkeit, e-Cig Aerosole für beide, physikalischen und chemischen Eigenschaften zu analysieren.
Wie oben erwähnt, kann die Belichtung Technik hier beschriebenen extrem vielseitig sein. Sie können die Änderungen des puffing Regimes (über die Software), der operativen Funktionen des Gerätes e-Zigarette oder auch von der Art der Exposition Kammer (nur für Nase und Ganzkörper-) (über die Hardware) ermöglichen. Dadurch haben die Ermittler die Flexibilität zur Anpassung oder passen die experimentellen Bedingungen auf den Bedarf jedes Forschungsprojekt. Fehlerbehebung diese Technik gehört, die die Verbindungen zwischen den e-Cig Kondensator, Rohren, Pumpen und Kammern sind ausreichend gesichert, und die alle Kammern sachgemäß abgedichtet sind (für weitere Informationen siehe Bedienungsanleitung). Wie bereits erwähnt und wie in dieser Studie getestet, kann eine Vielzahl von Faktoren e-Cig Aerosol Herstellung und Zusammensetzung22beeinflussen. Diese Faktoren sind die Verhältnisse und Bestandteile der e-Liquid-Formulierung, die Einfluss auf die chemische Komponente des Aerosols, sowie den ausgewählten e-Cig Geräteeigenschaften und Betriebseinstellungen, die Einfluss auf die Heizung Bedingungen zugeordnet verwendet, um die e-Liquid, und somit die Zusammensetzung sowie die physische Komponente des Aerosols vernebeln-. E-Liquids bestehen aus GRAS Lebensmittelzusatzstoffe, jedoch ihre Sicherheit nach Heizung und Aerosolization ist nicht erwiesen. Vor allem e-Cig Nutzer diese Aerosole Einatmen und die puffing Profil sowie die Wahl der e-Liquid und die Betriebseinstellungen (Widerstand und Spannung) ihrer e-Zigarette-Geräte zu steuern. Dies sind wichtige Faktoren, die kann die e-Zigarette-Aerosol-Emissionen erheblich beeinträchtigen und sollten daher sorgfältig kontrolliert und berichtet in der experimentellen Forschung.
Als die meisten experimentellen Methoden hat die vorliegende e-Cig Belichtung Technik Vorteile und Einschränkungen. Vielseitig und gut geeignet für toxikologische Studien, ist es auch bekannt, dass Mäuse Nase-Entlüfter und Ganzkörper-Aufnahmen auch für orale und dermale Absorption zusätzlich die Inhalation Expositionsweg gestatten. Die vor- und Nachteile der Verwendung von Ganzkörper- und nur Nase einatmen, die Aufnahmen wurden beschrieben an anderer Stelle ausführlich49,50. Während Nase nur Aufnahmen genauer die Inspiration/Ablauf Muster, die den Transport und Ablagerung von Partikeln in den Atemwegen zu regieren nachahmen, diese Art der Exposition mehr Stress für die Tiere und ist nicht ausreichend für die langfristige inhalation Studien mit großen Anzahl von Tieren49. Darüber hinaus fanden die Studien, die Ganzkörper- und nur-Nase-Expositionen bei Nagetieren ausgesetzt durch Inhalation, die gleichen Schlüpfzeit unter den gleichen Bedingungen (TiO2 Nanopartikel, Zigarettenrauch) im Vergleich kein statistisch signifikanter Unterschied zwischen den zwei Arten der Belichtung für Lungen Partikelabscheidung und Lunge Antworten50,51. Da die Effekte induziert durch chronische Exposition gegenüber e-Cig Aerosol weitgehend undokumentiert und unter untersucht sind, eignet sich das e-Cig expositionssystem beschrieben in diesem Manuskript zur Überbrückung diese Wissenslücke. Darüber hinaus orientiert sich das dritterzeugung Maschine dampfen Gerät in dieser Studie verwendeten in einer horizontalen Konfiguration. Es besteht die Möglichkeit, dass die Ausrichtung des Gerätes auf aerosolerzeugung auswirken könnte; jedoch wurde nach bestem Wissen und gewissen, für Geräte der dritten Generation e-Cig, die Variable Ausrichtung nicht zuvor getestet. Die horizontale Ausrichtung ist die bevorzugte Position für Anfänger e-cig. Dies fördert bessere Feuchtigkeitsregulierung und minimiert die Risiken von e-Flüssigkeit austritt. Damit die horizontale Ausrichtung steht stellvertretend dampfen Verhalten von Populationen von e-Cig Nutzer und wurde von anderen Forschung Gruppen21verwendet. Es ist auch wichtig zu beachten, dass die Macht auf dem e-Cig-Gerät angezeigt die eigentliche Stromversorgung Gerät22,52leicht unterscheiden kann, und dass daher auch ratsam, die Leistungswerte Versorgung zu messen sein extern oder verwenden Sie ein schnurgebundenes Netzteil für eine stetige Versorgung mit Energie.
Es gibt eine erhebliche Forschungs- und Wissenslücke für Biomarker der Toxizität im Zusammenhang mit der langfristigen Exposition gegenüber e-Cig Aerosole. Diese Belichtungssystem stellt einen Fortschritt in diesem Bereich dadurch, dass die Forscher die Auswirkungen der langfristige Inhalation Aufnahmen von Tieren zu Aerosol e-Cig Flüssigkeit zu bestimmen. Andere vorhandene e-Cig Belichtungsmethoden haben auch die Möglichkeit zur Untersuchung der Auswirkungen der puffing Regime und Betriebseinstellungen der e-zig Geräte auf toxikologische Endpunkte19,20,22,53 . Wissenschaftliche Beweise für eine künftige Ordnungspolitik auf neue alternative Tabakprodukte bieten helfen diese Belichtung Systeme. Letztlich hilft besser zu informieren, die politischen Entscheidungsträger, Gesundheitsdienstleister und die 9 Millionen Amerikaner, die e-Zigarette Benutzer4geeignetste und gut durchgeführte toxikologische Studien. Vor allem sollte Belichtung Systeme, die nicht realen dampfen Szenarien reproduzieren vermieden werden. E-Flüssigkeiten in der Regel bei 200 ° C oder höhere Temperaturen38 in einem e-Cig Gerät erhitzt werden, sollte daher Szenarien, wo die e-Liquid ist einfach vernebelt, oder auf 37 ° C erwärmt und dann vernebelt8, nicht als Vertreter der e-Zigarette Benutzer betrachtet werden Verbrauch. Derzeit können e-Cig Verbraucher potentiell schädlichen e-Cig Aerosol konstituierenden Niveau erreichen mithilfe von Design-Merkmale der dritten Generation e-Cig-Geräte, die für die Anpassung der unverwechselbaren Heizung Bedingungen über Änderungen in den Zerstäuber Spule ermöglichen Widerstand und die Spannung der Batterie. Daher sind experimentelle Studien erforderlich, um die Gesundheit Effekte im Zusammenhang mit chronischen Inhalation Expositionen gegenüber e-Cig Aerosole zu bestimmen. Dies beginnt mit der Gründung reproduzierbar und standardisierte e-Cig Belichtung Systeme25,26. Somit ist ein vielseitig e-Cig Belichtungssystem, für ein breites Spektrum von Expositionsszenarien, einschließlich Vertreter dampfen Topographie Profile, automatisiert eine Bereicherung für die Durchführung von experimentellen Studien.

Sicherheit im Zusammenhang mit der Verwendung von elektronischen Zigaretten (e-Cigs) ist eine Angelegenheit der aktiven Debatte in der wissenschaftlichen Gemeinschaft. Auf der einen Seite werben Hersteller und Händler die potenziellen Vorteile von e-Cigs als Schaden Reduzierung Produkt für Raucher, durch den Wegfall der viele schädliche Stoffe in herkömmliche Zigaretten, während Entscheidung Gesundheitspolitiker sind besorgt über das Fehlen von Daten auf langfristige Gesundheit Belichtungen1,2. E-CIGS dienen mindestens zwei unterschiedliche Zwecke (1) als ein Ersatzfahrzeug für die Lieferung von Nikotin und (2) als Rauchen aufhören Gerät3. Nach der Centers for Disease Control and Prevention (CDC), im Jahr 2014 verwendet mehr als 9 Millionen Erwachsenen Amerikaner e-Cigs in regelmäßigen Abständen. Von 2013 bis 2014, e-Cig Konsum unter SchülerInnen und Schüler stieg um mehr als 300 %4. Angesichts der zunehmende Einsatz von e-Zigaretten unter Jugendlichen ebenso wie bei Erwachsenen1,2,4, und in Anbetracht der populären, aber unbewiesen, Behauptungen über e-Cigs als eine sicherere Alternative Rauchen müssen wichtige wissenschaftliche Fragen zu richten bestimmen, ob e-Cig Verwendung mögliche Risiken für die menschliche Gesundheit stellt, insbesondere die der Atemwege1,2. Obwohl e-Cigs zuerst in den USA im Jahr 2007 nur sehr kommerzialisiert wurden begrenzte wurden Studien durchgeführt, die Auswirkungen der e-Zigarette Aerosol Belichtungen in Vitro und Lunge Struktur, Funktion und allgemeine Gesundheit5,6 , 7 , 8 , 9 , 10 , 11. daher, in Vitro, in Vivo und epidemiologische Daten sind wesentlich zur Schaffung von staatlichen Maßnahmen und Vorschriften in Bezug auf den Konsum von e-Zigaretten. Produktion von zuverlässige und reproduzierbare wissenschaftliche Erkenntnisse in diesem aufstrebenden Gebiet erfordert jedoch zunächst die Einrichtung von standardisierten e-Cig puffing Regime und die Generierung von reproduzierbaren Exposition Umgebungen im Labor die Einstellungen repräsentativ für den menschlichen Verzehr.
Dritten Generation e-Cig Geräte auf dem Markt bestehen aus mindestens eine Heizspirale (Zerstäuber) plus eine Lithiumbatterie. Die e-Zigarette Gerät Leistungssteller kann bei verschiedenen Spannungen betrieben werden. Diese e-Cig-Geräte haben auch ein Reservoir, in denen die e-Zigarette Flüssigkeit (e-Liquid) eingeführt wird. Die e-Liquid, auch bekannt als e-Saft, besteht hauptsächlich aus Nikotin, Aromen und Träger Lösungsmittel (Feuchthaltemittel), oft Propylenglykol (PG), pflanzliches Glycerin (VG) und Wasser. Da, entsprechend den US Food und Drug Administration (FDA), e-Liquids bestehen aus einer Mischung von "im Allgemeinen als sicher betrachtet" (GRAS) Lebensmittelzusatzstoff Aromastoffe, Chemikalien und Feuchthaltemittel, sowie Nikotin, sie können als so sicher in der Nahrung. Jedoch wenn diese flüssigformulierungen vaporisiertem durch das e-Cig-Gerät sind, sind sie durch den Zerstäuber erhitzt die ändert die physikalisch-chemischen Eigenschaften der e-Liquid, und produziert ein Aerosol oder Dampf mit Carbonylverbindungen, genauer gesagt Aldehyd 12,13Verbindungen. Diese Aldehyde entstehen durch den thermischen Abbau und Oxidation von Glykolen, die auch die Bildung von Hydroxyl-radikale14,15,16,17Ausbeute. Die Aldehyde, die in der e-Zigarette Aerosol sind bei vaporisiertem unter bestimmten Bedingungen13, Formaldehyd, Acetaldehyd, Acetol, Acrolein, Glycidol und Diacetyl, alle von denen sind bekannt für starke negative Auswirkungen auf die menschliche Gesundheit mit Formaldehyd wird eine bewährte menschliches karzinogen15,16,17. Darüber hinaus e-Cig Aerosol auch besteht aus feinen (250-950 nm)18,19 und ultrafeine (44 / 97 nm)20 Partikel, die bekanntermaßen die pulmonale Toxizität durch Entzündung und oxidativem Stress Mechanismen 17. aufgrund der Zusammensetzung des e-Liquid, d. h.., der Anteil der einzelnen Komponenten präsentieren in der Formulierung als auch die Spannung an der e-Zigarette-Gerät, das verwendet, um Vape Temperatureinflüsse die e-Liquid, die insgesamt Feinstaub (TPM) Konzentration des Aerosols variieren, und führen zu verschiedenen Ebenen der Partikel als auch Konzentrationen von Aldehyden, die gezeigt wurden, unter bestimmten dampfen Bedingungen19,21 hergestellt werden . Diese Aerosole werden von den Nutzern von e-Cig, eingeatmet, die die Spannung ihrer e-Zigarette-Gerät zu kontrollieren. Auswahl der Spannung beruht auf persönlichen Vorlieben Nikotin Fördermenge, aerosolerzeugung und brennende Empfindung12. Daher ist es unerlässlich, die Merkmale der diese Aerosole besser zu verstehen, um wissenschaftliche Beweise für angemessene Regelungen für e-Zigarette und e-Liquid Herstellung und Verbrauch zu bieten.
Im Rahmen der wissenschaftlichen Forschung, es gibt einige Probleme, die behoben werden, im Zusammenhang mit 1 müssen) die verschiedenen e-Cig Gerätekonfigurationen und operationsoptionen von der e-Zigarette Benutzer wählen können; (2) der Mangel an standardisierten repräsentative menschlichen dampfen Topographie Profile in experimentelle Einstellungen22verwendet werden. Dies unterstreicht die dringende Notwendigkeit, e-Cig Forschungsprotokolle, beginnend mit e-Cig Aerosol Generierung und Charakterisierung Techniken22in Einklang zu bringen. Die aktuelle Studie konzentriert sich auf diese Herausforderung durch eine ausführliche Schritt für Schritt e-Cig Aerosol Generation Technik mit bestimmten experimentellen Parameter als realistisch und Vertreter der realen Expositionsszenarien beschreiben. Ziel dieser Studie ist auch, den Einfluss der Spannung auf das e-Cig Aerosol TPM Konzentration zu bewerten wie erzeugt ein dritterzeugung dampfen Gerät in einer kommerziellen Computer-gesteuerte Belichtungssystem für Mäuse-Ganzkörper-Inhalation konfiguriert integriert Studien. Die Beschreibung dieser experimentellen Protokolls einschließlich der Generierung und Charakterisierung von e-Cig Aerosole, kann dazu beitragen, die Einrichtung des Vertreters standardisierte e-Cig puffing Regime in einem Labor für nachfolgende toxikologischen Studien.

<table><tbody><tr><td>inExpose Komplettlösung - für die Abgabe von Aerosol aus elektronischen Zigaretten an eine 5-Liter-Ganzkörperkammer, einschließlich eVic-VTC Mini (E-Zigarettengerät, Joyetech)</td><td>SCIREQ Scientific Respiratory Equipment Inc.</td><td></td><td></td></tr><tr><td>flexiWare Software&nbsp; </td><td>SCIREQ Scientific Beatmungsgeräte Inc.</td><td>FW8</td><td></td></tr><tr><td>Computer</td><td>Dell</td><td>Core 2 Duo</td><td></td></tr><tr><td>Tygon&nbsp;</td><td>Tygon</td><td>R-3603&nbsp;</td><td></td></tr><tr><td>MicroDust Pro</td><td>Cassella</td><td>176000A</td><td></td></tr><tr><td>Persönliche Probenahmepumpe</td><td>Sensidyne</td><td>Gilian BDX II</td><td></td></tr><tr><td>Glasfaserfilter</td><td>Millipore</td><td>AP4002500</td><td></td></tr><tr><td>Probenahmekassette</td><td>Made in house</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Durchflussmesser</td><td>TSI Inc.</td><td>4100 series</td><td></td></tr><tr><td>Elektronische Zigarette Flüssigkeit (E-Saft)</td><td>Lokaler Vape-Shop</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Scanning Mobility Partikelmessgerät</td><td>TSI Inc.</td><td>3080</td><td></td></tr><tr><td>Mikrowaage</td><td>Sartorius&nbsp;</td><td>MC5 Mikrowaage&nbsp;</td><td></td></tr></tbody></table>

generation der elektronischen zigarette aerosol durch einen dritten generation maschine dampfen: anwendung auf toxikologische studien

Generation of Electronic Cigarette Aerosol by a Third-Generation Machine-Vaping Device: Application to Toxicological Studies

Elektronische-Zigarette (e-Cig) Geräte nutzen Wärme, um inhalierbaren Aerosol aus einer Flüssigkeit (e-Liquid) bestehend Feuchthaltemittel, Nikotin und Aromastoffe Chemikalien zu produzieren. Das Aerosol produziert enthält feine und ultrafeine Partikel und potenziell Nikotin und Aldehyde, was für die menschliche Gesundheit schädlich sein kann. E-Cig Nutzer diese Aerosole Einatmen und mit der dritten Generation der e-zig Geräte steuern Konstruktionsmerkmale (Widerstand und Spannung) neben der Auswahl von e-Flüssigkeiten und die puffing Profil. Dies sind wichtige Faktoren, die die Toxizität der eingeatmeten Aerosole erheblich beeinträchtigen können. E-Cig Forschung ist jedoch anspruchsvoll und komplex, vor allem aufgrund des Fehlens von standardisierten Assessments und zu den zahlreichen Sorten von e-zig Modelle und Marken, sowie e-Liquid Geschmacksrichtungen und Lösungsmitteln, die auf dem Markt verfügbar sind. Diese Überlegungen markieren die dringende Notwendigkeit, e-Cig Forschungsprotokolle, beginnend mit e-Cig-Aerosol-Generierung und Charakterisierung Techniken in Einklang zu bringen. Die aktuelle Studie konzentriert sich auf diese Herausforderung mit der Beschreibung einer ausführliche Schritt für Schritt e-Cig Aerosol Generation Technik mit bestimmten experimentellen Parameter, die gedacht werden, um realistische und Vertreterin der realen Expositionsszenarien werden. Die Methodik ist in vier Abschnitte unterteilt: Vorbereitung, Exposition, Post-Belastungsanalyse plus Reinigung und Wartung des Gerätes. Repräsentative Ergebnisse aus zwei Arten von e-Liquid mit verschiedenen Spannungen werden in Bezug auf die Massenkonzentration, Partikelgrößenverteilung, chemische Zusammensetzung und Cotinin Ebenen bei Mäusen vorgestellt. Diese Daten zeigen die Vielseitigkeit des e-Cig Belichtung Systems verwendet, abgesehen von seinen Wert für toxikologische Studien, da es eine Vielzahl von Computer-gesteuerten Expositionsszenarien, einschließlich automatisierter repräsentative dampfen Topographie Profile ermöglicht.

Tabelle 1 zeigt die Merkmale der Umwelt, Exposition in einem 5-L-Ganzkörper-Kammer nach e-Cig aerosolerzeugung. Diese Daten sind die Ergebnisse einer Sitzung 2-h-Exposition mit nur die Träger Lösungsmittel Eflüssigkeit Basis, dh., 50/50 Verhältnis von PG und VG bei fehlender Würze oder Nikotin. Das Aerosol produzierte ein dritterzeugung batteriebetriebenen e-Cig-Gerät mit einem 0,5 Ω Widerstand. Getestet wurden insgesamt sieben e-Cig-Spannungen mit einem Topographie Profil 70 mL Blätterteig Volume, 3-s-Blätterteig Dauer und 1-min-Takt. Wie erwartet, führt Erhöhung e-Cig Spannung zu höheren TPM Konzentrationen von Aerosolen in der Exposition Kammer verwendet, wie berichtet mit dem gravimetrisch ermittelten Masse (mg) pro Zug. TPM Konzentrationsänderungen folgen jedoch eine etwas sigmoidale Muster über den Spannungsbereich studierte. Das Verhältnis zwischen der Spannung und der TPM-Konzentration ist zunächst linear von 1,8 bis 3,2 V, und zeigt einen exponentielle Sprung mit einem anschließenden Plateau zwischen 3,2 bis 4,8 V.
Abbildung 5 zeigt die Ergebnisse der physikalischen Charakterisierung der e-Zigarette Aerosole in der Ganzkörper-Exposition-Kammer. Partikelanzahlkonzentration und Größenverteilung wurden unter unterschiedlichen Versuchsbedingungen mit ein Scan Motilität-Partikel-Sizer gemessen. Eine Vielzahl von Masse und Anzahl Konzentrationen sowie partikelgrößenverteilungen, meist bestehend aus feinen und ultrafeinen Teilchen, lässt sich mithilfe von verschiedene vordefinierte oder benutzerdefinierte automatisierte puffing Profilen, die eingestellt werden oder geändert über Software (Abbildung 6), sowie e-Cig Gerät Gestaltungsmöglichkeiten (i.e., Zerstäuber Spulenspannung Widerstand oder Batterie). Diese Ergebnisse zeigen die Vielseitigkeit des Systems der Exposition zu simulieren, in einer experimentellen Umgebung, eine Vielzahl von möglichen menschlichen e-Cig Topographie Profile verwendet.
Als Beispiel eine experimentellen e-Cig Exposition Umgebung entstand basierend auf aktuelle Informationen zu e-Cig Verbraucher persönliche Vorlieben und wurde in der Folge gekennzeichnet (Tabelle 2). Hier wurde das e-Cig-Gerät mit einer Spule Zerstäuber von 0,5 Ω ausgestattet und mit 3,2 V betrieben. Die Topographie-Profil verwendet bestand aus ein Blätterteig 55 mL Volumen, 3-s-Blätterteig Dauer und 30-s-Intervallen, während die e-Liquid getestet die Träger Lösungsmittel enthalten (zB., PG und VG im Verhältnis 50/50), allein und in Kombination mit 36 mg/mL Nikotin und Zimt Geschmack (Tabelle 2). Über einen Zeitraum von 2 h Exposition dieser Belastungsprofil zieht eine größere Anzahl von Zügen und ermöglicht ein höheres Gesamtvolumen im Vergleich zu den bisher eingesetzten 70 mL, 1 Blätterteig pro min Profil abgetastet werden (13.200 mL versus 8.400 mL, beziehungsweise). Infolgedessen ergibt sich eine kleinere durchschnittliche Partikelmasse pro Zug unter dieser Topographie-Profil für eine gleiche Spannung und ähnliche Leistung (Tabellen 1, 2). Die Ergebnisse scheinen darauf hinzudeuten, dass die Anwesenheit von Nikotin und Zimt Geschmack in der e-Flüssigkeit wirkt sich negativ auf die Partikelmasse pro Zug haben kann. Der Unterschied zwischen den beiden experimentellen Bedingungen erreichten jedoch nicht das Niveau der statistischen Signifikanz.
Die Ergebnisse einer chemischen Analyse des e-Cig Aerosols generiert mit dem letzteren Topographie-Profil (55 mL Blätterteig Volume, 3-s-Blätterteig Dauer und 30-s-Intervallen) sind in Tabelle 3 und Abbildung 7gezeigt. Insgesamt 82 Puffs von e-Cig Aerosol erzeugt unter 3,2 V mit einer e-Flüssigkeit, bestehend aus 50/50 Verhältnis von PG und VG, 36 mg/mL Nikotin und Zimt Geschmack wurden auf Silizium basierende Filter, die anschließend für die chemische Charakterisierung der e-Zigarette verwendet wurden abgetastet Emission von GC/MS Techniken. In diesem Beispiel wurde direkt nach dem Kondensator gesammelt. Die Analyse ergab, dass neben Nikotin und Zimtaldehyd, die erwartet wurden, andere Verbindungen wie Acrolein, brenzcatechins und Benzothiazole in der e-Zigarette Aerosol identifiziert wurden. Diese Chemikalien sind Atemwegserkrankungen Reizstoffe bekannt und zeigen die Komplexität der Aerosol-Komposition, sobald die e-Flüssigkeit erhitzt und aerosolized ist.
Neben e-Cig Aerosol physikalisch-chemische Charakterisierung eignet sich das e-Cig Generator und Belichtung System, auch für tierische Belichtungen. Wie in Abbildung 8, die Konzentration von Cotinin Serum, ein wichtiger Metabolit des Nikotins, verwendet werden, zu überwachen oder zu bestätigen Forderungen an e-Cig Aerosol von nikotinhaltigen e-Liquids in den Mäusen. Im vorliegenden Beispiel angezeigt die Mäuse, e-Cig Aerosol ausgesetzt einen deutlichen Anstieg der Serumkonzentration Cotinin.
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/58095/58095fig1.jpg"> Abbildung 1: E-Cig Generator dekonstruiert Blick. Bild zeigt die verschiedenen Elemente den e-Zigarette-Generator (e-Cig Unit, Tank Basis, Zerstäuber, Tank, Tank-Hülse, Schlauch-Adapter) zu komponieren.
<img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/58095/58095fig2.jpg"> Abbildung 2: E-Cig Generator Zerstäuber. Bild wo man Zerstäuber e-Cig Flüssigkeit zugeführt.
<img alt="Figure 3" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/58095/58095fig3.jpg"> Abbildung 3. E-Cig Gesamtansicht. Bild zeigt montierten e-Cig Generator mit Extension, einschließlich den Kondensator.
<img alt="Figure 4" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/58095/58095fig4.jpg"> Abbildung 4. E-Cig Generator Bediensoftware. Bild zeigt die Auswahl dampfen Profils auf die Software. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/58095/58095fig4large.jpg" target="_blank">Bitte klicken Sie hier für eine größere Version dieser Figur.</a>
<img alt="Figure 5" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/58095/58095fig5.jpg"> Abbildung 5. Repräsentative physikalische Charakterisierung von e-Cig Aerosolen produziert durch einen dritten Generation e-Cig-Generator in einer 5 L Kammer zeigt (A) die Auswirkungen der e-Zigarette Gerät einschalten (6-40 W) die Expositionsbedingungen, die generiert werden können und (B), e-Cig-Aerosole sind bestehend aus feinen und ultrafeinen Partikeln. Konzentration und Größe anzahlverteilung Partikel mit ein Scan Mobilität-Partikel-Sizer gemessen. Belichtungsparameter: Zerstäuber Widerstand 0,5 Ω und Spannung variiert von 1,8 bis 4,8 V; dampfen unter Profil Topographie der entweder 3 s Blätterteig Dauer, 70 mL Blätterteig Volumen alle 60 s oder 3 s Blätterteig Dauer, 55 mL Blätterteig Volumen alle 30 s; mit einem e-Liquid bestehend aus PG und VG in einem 50/50 Verhältnis. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/58095/58095fig5large.jpg" target="_blank">Bitte klicken Sie hier für eine größere Version dieser Figur.</a>
<img alt="Figure 6" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/58095/58095fig6.jpg"> Abbildung 6. Automatisierte schnaufend Profile erstellt werden kann, korrigiert oder über die Software geändert. Abbildungen zeigen einen Schritt von der Profil-Assistent, die verwendet wird, um wichtige dampfen Topographie Faktoren, einschließlich Blätterteig Volumen, Blätterteig Dauer, Blätterteig Intervall und Blätterteig Profil eingeben. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/58095/58095fig6large.jpg" target="_blank">Bitte klicken Sie hier für eine größere Version dieser Figur.</a>
<img alt="Figure 7" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/58095/58095fig7.jpg"> Abbildung 7. Spektrum der GC/MS ergibt sich für das e-Cig-Aerosol. Wie in Tabelle 3beschrieben, e-Cig Aerosol produziert wurde mit dem e-Cig-Gerät mit einem 0,5 Ω Spule Zerstäuber auf 3,2 V dampfen unter eine Topographie Profil 55 mL Blätterteig Volumen, 3 s Blätterteig Dauer und Intervallen von 30 s mit einer e-Flüssigkeit, bestehend aus 50/50 Verhältnis von PG und VG festgelegt , 36 mg/mL Nikotin und Zimt Geschmack. Eine Stichprobe von 82 Puffs von e-Cig Aerosol wurde direkt nach dem Kondensator auf eine Silica-basierten Filter gesammelt, die anschließend für die chemische Analyse von Gaschromatographie - Massenspektrometrie (GC/MS) Techniken verwendet wurde. (A) ganze Spektrum; (B) Zoom Zoll <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/58095/58095fig7large.jpg" target="_blank">Klicken Sie bitte hier, um eine größere Version dieser Figur.</a>
<img alt="Figure 8" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/58095/58095fig8.jpg"> Abbildung 8: Schaltplan des e-Cig expositionssystem für Tierversuche. Das Ganzkörper-e-Cig Aerosol-Inhalation-System (A) eignet sich für tierische Aufnahmen, mit Cotinin ausgesetzt Ebenen in e-Cig männlichen BALB/C Mäuse (B), die das Niveau der Mainstream-Zigarettenrauch Belichtungen vergleichbar sind. Luft-Gruppe Cotinin Ebenen 0,3-1,2 ng/mL. N = 6 pro Gruppe, *p &lt; 0,05. Maus/Ratte Cotinin ELISA. Belichtungsparameter: Zerstäuber Widerstand und Batterie Spannung auf 1,5 Ω und 4,2 V; dampfen unter Profil Topographie von 3 s Blätterteig Dauer und 55 mL Volumen pusten alle 30 s; mit einem e-Liquid bestehend aus 36 mg/mL Nikotin, Zimt Geschmack und eine 50/50 PG/VG-Ratio. Mäuse wurden ausgesetzt zu einer TPM-Konzentration von 0,12 ± 0,09 mg/Blätterteig e-Cig Aerosol für 2 h/Tag für 28 Tage, während Kontrollen gefilterte Luft ausgesetzt waren. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/58095/58095fig8large.jpg" target="_blank">Bitte klicken Sie hier für eine größere Version dieser Figur.</a>
<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always"><tbody>
<tr>
<td rowspan="2">E-Cig Spannung (V)</td>
			<td rowspan="2">E-Cig Leistung (W)</td>
			<td rowspan="2">Masse pro Zug (mg)</td>
			<td>Kammer</td>
			<td rowspan="2">Temperatur (oC)</td>
		</tr>
<tr>
<td>Relative Luftfeuchtigkeit (%)</td>
		</tr>
<tr>
<td>1.8</td>
			<td>6.3 ± 0,3</td>
			<td>0,005 ± 0,004</td>
			<td>46,0 ± 3,3</td>
			<td>23,7 ± 0,6</td>
		</tr>
<tr>
<td>2.3</td>
			<td>8.8 ± 0,1</td>
			<td>0,009 ± 0,005</td>
			<td>27,8 ± 9,1</td>
			<td>24,0 ± 0,6</td>
		</tr>
<tr>
<td>2,55</td>
			<td>10,6 ± 0,2</td>
			<td>0,021 ± 0,008</td>
			<td>53,2 ± 1,2</td>
			<td>23.2 ± 0,2</td>
		</tr>
<tr>
<td>2.8</td>
			<td>12.4 ± 0,3</td>
			<td>0.061 ± 0.0.73.</td>
			<td>51,3 ± 1,1</td>
			<td>24.2 ± 0,6</td>
		</tr>
<tr>
<td>3.2</td>
			<td>15,8 ± 0,6</td>
			<td>0,065 ± 0,013</td>
			<td>56,6 ± 2,3</td>
			<td>23.1 ± 0,2</td>
		</tr>
<tr>
<td>3.7</td>
			<td>23,3 ± 0,6</td>
			<td>0,741 ± 0.417</td>
			<td>51.2 ± 5,5</td>
			<td>23,6 ± 0,5</td>
		</tr>
<tr>
<td>4.8</td>
			<td>40,4 ± 1,3</td>
			<td>0.823 ± 0,198</td>
			<td>25.4 ± 7,7</td>
			<td>23,7 ± 0,5</td>
		</tr>
</tbody></table>Tabelle 1. E-Cig Geräteparameter getestet und Expositionsbedingungen in einer 5 L Exposition Kammer mit einer Spule Zerstäuber 0,5 Ω. Topographie-Profil für eine 2 h Belichtung: 70 mL zu pusten, Volumen, 3 s Blätterteig Dauer und 1 min Abständen, mit nur Träger Lösungsmittel Eflüssigkeit Basis, dh., 50/50 Verhältnis PG und VG. Alle Spannungen wurden getestet in dreifacher Ausfertigung (n = 3). Daten sind als Mittelwert ± Standardabweichung (SD) ausgedrückt.
<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always"><tbody>
<tr>
<td rowspan="2">E-Cig Spannung (V)</td>
			<td rowspan="2">E-Cig Leistung (W)</td>
			<td rowspan="2">E-Liquid Nikotin (mg/mL)</td>
			<td rowspan="2">E-Liquid Aroma</td>
			<td rowspan="2">Masse pro Zug (mg)</td>
			<td>Kammer</td>
			<td rowspan="2">Temperatur (oC)</td>
		</tr>
<tr>
<td>Relative Luftfeuchtigkeit (%)</td>
		</tr>
<tr>
<td>3.2</td>
			<td>16.6 ± 0,2</td>
			<td>0</td>
			<td>Keine</td>
			<td>0.273 ± 0.184</td>
			<td>47.4 ± 3,9</td>
			<td>23,6 ± 0,2</td>
		</tr>
<tr>
<td>3.2</td>
			<td>15.9 ± 1,3</td>
			<td>36</td>
			<td>Zimt</td>
			<td>0.102 ± 0,078</td>
			<td>59.6 ± 3,1</td>
			<td>22.7 ± 0,2</td>
		</tr>
</tbody></table>Tabelle 2: E-Cig Geräteparameter getestet und Expositionsbedingungen in einer 5 L Exposition Kammer mit einer Spule Zerstäuber 0,5 Ω. Topographie-Profil für eine 2 h Belichtung: 55 mL Blätterteig Volumen, 3 s Blätterteig Dauer und Intervallen von 30 s, 1) nur Träger Lösungsmittel Eflüssigkeit Basis, dh., 50/50 Verhältnis PG und VG, und (2) e-Liquid Base + Nikotin (36 mg/mL) und Zimt würzen. Die beiden e-Liquids in dreifacher Ausfertigung getestet wurden (n = 3). Daten werden ausgedrückt als ± SD bedeuten
<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always"><tbody>
<tr>
<td>Liste der Verbindungen in e-Cig aerosol</td>
		</tr>
<tr>
<td>2-propenal (Acrolein)</td>
		</tr>
<tr>
<td>7-Pentatriacontene</td>
		</tr>
<tr>
<td>10-Octadecenal</td>
		</tr>
<tr>
<td>Benzothiazole</td>
		</tr>
<tr>
<td>Brenzcatechins</td>
		</tr>
<tr>
<td>Zimtaldehyd</td>
		</tr>
<tr>
<td>Ethoxy Essigsäure</td>
		</tr>
<tr>
<td>Nikotin</td>
		</tr>
<tr>
<td>Vanillin</td>
		</tr>
</tbody></table>Tabelle 3. Nicht erschöpfende Liste von Verbindungen in das e-Cig Aerosol gefunden. E-Cig Aerosol produziert wurde, mit dem e-Cig-Gerät mit einem 0,5 Ω Spule Zerstäuber set bei 3,2 V dampfen unter eine Topographie Profil 55 mL Blätterteig Volumen, 3 s Blätterteig Dauer und Intervallen von 30 s mit einer e-Flüssigkeit, bestehend aus 50/50 Verhältnis von PG und VG , 36 mg/mL Nikotin und Zimt Geschmack. Eine Stichprobe von 82 Puffs von e-Cig Aerosol wurde direkt nach dem Kondensator auf eine Silica-basierten Filter gesammelt, die anschließend für die chemische Analyse von Gaschromatographie - Massenspektrometrie (GC/MS) Techniken verwendet wurde.

Elektronische Zigarette (e-Cig) Benutzer steigen weltweit. Jedoch ist wenig, über die gesundheitlichen Auswirkungen induziert durch eingeatmete e-Cig Aerosole bekannt. Dieser Artikel beschreibt eine e-Cig Aerosol Generation Technik für tierische Belichtungen und anschließende toxikologische Studien geeignet. Solche Protokolle sind erforderlich, um experimentell reproduzierbar und standardisierte e-Cig Belichtung Systeme zu etablieren.

Generation der elektronischen Zigarette Aerosol durch einen dritten Generation Maschine dampfen: Anwendung auf toxikologische Studien

Electronic-cigarette (e-cig) devices use heat to produce an inhalable aerosol from a liquid (e-liquid) composed mainly of humectants, nicotine, and ...

Diese Methode kann helfen, Schlüsselfragen auf dem Gebiet der Inhalationstoxikologie in Bezug auf das Kontinuum des Aerosol-Expositionseffekts von elektronischen Zigaretten zu beantworten. Der Hauptvorteil dieser Technik besteht darin, dass die computergesteuerten Aerosol-Expositionsszenarien für elektronische Zigaretten automatisierte repräsentative Dampftopographieprofile enthalten. Nachdem Sie das Gerät in einem gut belüfteten Bereich aufgestellt haben, wiegen Sie einen neuen, sauberen 25-Millimeter-Filter und notieren Sie das Gewicht.Setzen Sie den Filter in eine Kassette ein. Platzieren Sie die Kassette in einer Linie mit der persönlichen Probenahmepumpe in einem Durchflussmesser, der für die Prüfung eines Durchflusses von einem Liter pro Minute geeignet ist. Um mit der Vorbereitung des elektronischen Zigarettengeräts zu beginnen, schrauben Sie den Zerstäuber in den Tankboden, geben Sie zwei bis drei Tropfen E-Zigarettenflüssigkeit in den Zerstäuber und stellen Sie sicher, dass die Watte gesättigt ist, um ein trockenes Verbrennen zu vermeiden.Setze die Tankhülle in den Tank ein, und schraube dann den Tankboden mit dem Zerstäuber in die Tankhülse. Schrauben Sie den zusammengebauten Tank auf die E-Zigaretteneinheit. Stellen Sie sicher, dass die Tanköffnung nach oben zeigt, und setzen Sie die Abdeckung auf den Tank.Platzieren Sie die E-Zigaretteneinheit der Grundplatte vorsichtig unter dem Magnetventil. Verbinden Sie mit einem Zweiwegeventilaufsatz und einem Stück Schlauch das Ende der E-Zigaretteneinheit mit dem unteren Teil des Kondensators. Stellen Sie sicher, dass das obere Ende des Kondensators korrekt an das Aerosolerzeugungssystem und die Aerosolexpositionskammer angeschlossen ist.Vergewissern Sie sich, dass sich das Messgerät für die Aerosolkonzentration am Ausgang der Aerosolexpositionskammer befindet. Entfernen Sie den Tankdeckel und füllen Sie den Tank mit 10 Millilitern E-Zigaretten-Flüssigkeit, die zu gleichen Teilen aus Propylenglykol und pflanzlichem Glycerin besteht. Bringen Sie dann die Tankabdeckung wieder an.Schalten Sie am Tag des Experiments den Computer und das Messgerät zur Aerosolkonzentration ein. Starten Sie die Betriebssoftware. Klicken Sie auf Experimentiersitzung und wählen Sie die entsprechende Studie aus.Wählen Sie die Vorlage für das E-Zigaretten-Experiment. Geben Sie im Fenster "Neues Experiment" einen Namen für die experimentelle Sitzung ein. Geben Sie im Eigenschaftenfenster des Experiments die Initialen des Operators in das Feld Operator ein, und klicken Sie auf OK. Starten Sie danach den Kalibrierungsassistenten.Vergewissern Sie sich, dass im Fenster zur Kanalkalibrierung ein Häkchen im Feld des Messgeräts für die Aerosolkonzentration vorhanden ist. Klicken Sie dann auf Weiter. Klicken Sie im Fenster "Wert anwenden" auf "Weiter".Geben Sie einen Zielwert von null Gramm pro Kubikmeter ein. Setzen Sie den t-förmigen Kalibriereinsatz in den Schlitz ein, um den Kalibrierungsvorgang abzuschließen. Drücken Sie dann auf Weiter, um zum folgenden Fenster zu gelangen.Geben Sie den Wert vom Aerosolkonzentrationsmessgerät ein und drücken Sie auf Weiter. Überprüfen Sie das Fenster mit den Kalibrierungsergebnissen und klicken Sie auf Weiter. Um die Kalibrierung abzuschließen, klicken Sie auf Fertig stellen.Testen Sie anschließend die Pumpen eins und zwei, wie in der Bedienungsanleitung beschrieben. Wenn Sie aufgefordert werden, den Start der kontinuierlichen Datenaufzeichnung zu bestätigen, klicken Sie auf Ja. Wenn Sie aufgefordert werden, das Standardprofil zu starten, klicken Sie auf Ja.Wenn Sie eine In-vivo-Inhalationsstudie durchführen, setzen Sie die Mäuse in eine Ganzkörper-Expositionskammer. Gehen Sie sofort zum Profilfenster und klicken Sie mit der rechten Maustaste auf das gewünschte Profil. Scrollen Sie nach unten, um die Aufgabe zu starten, um einen Frischluftstrom in der Expositionskammer zu initiieren.Wenn Sie bereit sind, das Experiment zur Erzeugung und Exposition von E-Zigaretten zu starten, klicken Sie mit der rechten Maustaste auf das gewünschte Profil im Profilfenster. Scrollen Sie nach unten zum Startprofil und klicken Sie mit der linken Maustaste, um es auszuwählen. Erfassen Sie die mit dem Aerosolkonzentrationsmessgerät gemessene Konzentration.Stellen Sie sicher, dass das E-Liquid während der gesamten Dauer der Exposition im Tank verfügbar ist. Sie können sehen, wie das Aerosol der E-Zigarette in die Kammer gelangt. Nachdem Sie die gewünschte Expositionsdauer erreicht haben, stoppen Sie das Experiment, indem Sie mit der rechten Maustaste auf das Profil klicken.Scrollen Sie nach unten, um das Profil zu stoppen, und klicken Sie mit der linken Maustaste, um es auszuwählen. Stellen Sie sicher, dass der Bias-Flow unmittelbar nach Fertigstellung des Expositionsprofils eingeleitet wird. Nehmen Sie die Probanden aus der Expositionskammer und bringen Sie sie in ihren Gehäusekäfig und -raum zurück.Nehmen Sie dann die Kassette mit dem Filter von der Pumpe ab und notieren Sie die Zeit, zu der sie entfernt wurde. Legen Sie den Filter in einen Exsikkator und lassen Sie ihn mindestens 48 Stunden trocknen. Wiegen Sie den Filter mit den angesammelten E-Zigaretten-Aerosolpartikeln und notieren Sie das Gewicht.Nach der Berechnung der Gesamtpartikelkonzentration ist die auf dem Filter angesammelte Masse aufzuzeichnen. Gießen Sie das E-Liquid aus dem E-Zigaretten-Tank und leeren Sie den Kondensator mit der beigefügten Spritze. Stellen Sie sicher, dass die Zerstäuberspule während des Experiments nicht verbrannt ist.Nehmen Sie die Pumpenköpfe ab und entfernen Sie die Anschlüsse und Ventile. Wischen Sie überschüssiges E-Liquid oder angesammelte Feuchtigkeit mit einem Wattestäbchen oder einem Taschentuch ab. Reinigen Sie anschließend die Ganzkörper-Expositionskammern gemäß den Anweisungen des Herstellers.Stellen Sie sicher, dass Sie alle kondensierten E-Flüssigkeiten von den Oberflächen der Kammer entfernen. In dieser Studie wird E-Zigaretten-Aerosol erzeugt, um seine toxikologischen Auswirkungen zu untersuchen. Die hier gezeigten Daten wurden nach einer zweistündigen Expositionssitzung nur mit der E-Liquid-Basis des Trägerlösungsmittels aufgenommen.Wie erwartet, steigt die Gesamtfeinstaubkonzentration des Aerosols in der Expositionskammer an, wenn eine höhere E-Zigaretten-Spannung verwendet wird. Eine experimentelle E-Zigaretten-Expositionsumgebung wird dann auf der Grundlage aktueller Informationen über die persönlichen Vorlieben der E-Zigaretten-Verbraucher erstellt und anschließend charakterisiert. Über einen Zeitraum von zwei Stunden zieht dieses Profil eine größere Anzahl von Zügen und ermöglicht die Abtastung eines höheren Gesamtvolumens im Vergleich zum zuvor verwendeten Profil.Die Durchschnittswerte, die unter diesem Profil für verschiedene E-Liquids ermittelt wurden, scheinen darauf hinzudeuten, dass sich das Vorhandensein von Nikotin im Zimtgeschmack negativ auf die Partikelmasse pro Zug auswirken kann. Eine chemische Analyse des mit diesem Topographieprofil erzeugten E-Zigaretten-Aerosols zeigt, dass neben dem erwarteten Nikotin und Zimtaldehyd auch andere Verbindungen wie Acrolein, Catechol und Benzothiazol vorhanden sind. Diese Chemikalien sind als Reizstoffe für die Atemwege bekannt und zeigen die Komplexität der Aerosolzusammensetzung, sobald das E-Liquid erhitzt und aerosolisiert wird.Einmal gemeistert, kann diese Belichtung in zweieinhalb Stunden abgeschlossen werden, wenn sie richtig durchgeführt wird. Bei diesem Verfahren ist es sehr wichtig, die Aerosolkonzentration mindestens alle 30 Minuten mit dem Aerosolkonzentrationsmessgerät aufzuzeichnen. Nach diesem Verfahren können weitere Luftproben entnommen werden, um zusätzliche Fragen zu den physikalischen und chemischen Eigenschaften des Aerosols der elektronischen Zigarette zu beantworten.Nach seiner Entwicklung ebnete dieses Expositionssystem den Weg für Forscher auf dem Gebiet der Inhalationstoxikologie, um toxikologische Reaktionen zu untersuchen, die durch inhaliertes Aerosol von elektronischen Zigaretten bei Nagetieren hervorgerufen werden. Nachdem Sie sich dieses Video angesehen haben, sollten Sie ein gutes Verständnis dafür haben, wie Sie Nagetiere durch Inhalation über ein Expositionssystem mit automatisiertem Vaping-Topographie-Profil Aerosol für elektronische Zigaretten aussetzen können. Vergessen Sie nicht, dass die Arbeit mit E-Liquid und Aerosol für elektronische Zigaretten gefährlich sein kann und dass bei diesem Vorgang immer Vorsichtsmaßnahmen getroffen werden sollten, einschließlich persönlicher Schutzausrüstung wie Laborkittel, Handschuh und Schutzbrille.

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Research

Forschung

JoVE Journal

Chemistry

Chemie

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Generation der elektronischen Zigarette Aerosol durch einen dritten Generation Maschine dampfen: Anwendung auf toxikologische Studien

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