השוואת ההשפעות של אדי סיגריה אלקטרונית עשן סיגריה ברומן

המטרה הכללית של סרטון זה היא להציג שיטה לבנייה ותפעול של תאי חשיפה לאדי סיגריות אלקטרוניות ולעשן סיגריות, שניתן להתאימם בקלות ומספקים אדי סיגריות אלקטרוניות ועשן טבק למכרסמים לצורך חקר סוגיות בריאותיות קשורות. תאים אלו מסייעים לנו לבצע ניסויים המאפשרים לקבוע את ההשפעות המזיקות של אדי סיגריות אלקטרוניות ועשן טבק על הבריאות, במיוחד בתחומי מחלות ריאה ומחלות קרדיו-וסקולריות. תאים אלו, שניתן לבנותם בקלות, הם זולים וניתנים להתאמה מהירה לזמני שאיפה או נשיפה שונים כדי לדמות הרגלי עישון אנושיים.

באמצעות תאים אלו, נוכל לחשוף מכרסמים לאידורי סיגריות אלקטרוניות עם ובלי ניקוטין כדי לחקור את מעורבותו של הניקוטין במחלות כגון סרטן ריאות, COPD, אלרגיות ואסתמה. תא עשן הטבק יסייע לנו בביסוס מודלים של מחלות במכרסמים המושרות על ידי עשן סיגריות, כגון מפרצת של אבי העורקים הבטני. הדבר יעזור לנו להבין את השינויים הביוכימיים היוזמים מחלה זו.

תאים אלו יעזרו לקבוע האם שימוש באידורי סיגריות אלקטרוניות בטוח יותר מעשיית טבק קונבנציונלית. לאחר מכן, חתכו צינור סיליקון בעל קוטר פנימי של רבע אינץ' לשני מקטעים של 15 סנטימטר והצמידו את הקצוות לשני צדדיו של מחבר T. השחילו את שני הצינורות דרך חורים שנוקבו מראש ליד חזית מכסה התא, כך שמחבר ה-T יימצא בתוך התא.

לאחר מכן, השתמשו בסרט הדבקה כדי לקבע את הצינורית למכסה. בשלב הבא, חברו את הקצוות החופשיים של צינורית הסיליקון לקצוות היציאה של שתי משאבות אוויר מיקרוסקופיות, והשתמשו בסרט דביק דו-צדדי כדי להצמיד את המשאבות למכסה של התא. גזרו חתיכה של 4 cm של צינורית סיליקון וחברו קצה אחד שלה לצד הכניסה של אחת ממשאבות האוויר.

כאן תוכנס הסיגריה האלקטרונית במהלך השימוש בתא. ודאו שקוטר הצינור מאפשר התאמה הדוקה סביב קצה הסיגריה האלקטרונית. לאחר מכן, חברו קצה אחד של צינור סיליקון חדש לצד הכניסה של משאבת האוויר השנייה.

משאבה זו תכניס אוויר מהחדר אל תוך התא. לפיכך, יש למקם את קצה הצינור מחוץ למנדף. אורך הצינור אינו קריטי, אך עליו להיות קצר ככל האפשר כדי להגביל את התנגדות זרימת האוויר.

בתוך התא, השתמשו בסרט דביק דו-צדדי כדי להצמיד שני ווים קטנים שיחזיקו את מדי הגזים של חמצן ופחמן חד-חמצני. כדי להקים את תא עשן סיגריות הטבק, התחילו בהכנת תא הדומה לתא של הסיגריות האלקטרוניות אך עם מספר שינויים. ראשית, בנו התקן להדלקת סיגריות כפי שמתואר בפרוטוקול הטקסט הנלווה.

חבר קצה אחד של צינור סיליקון חד למכשיר הדלקת הסיגריות ואת הקצה השני לצד הכניסה של משאבת האוויר. לאחר מכן, מקם את מכשיר הדלקת הסיגריות בתוך מופה העשון אך מחוץ לתא במהלך השימוש בו. לאחר מכן, חבר קצה אחד של צינור סיליקון חד למשאבת האוויר השנייה.

מכיוון שמשאבה זו תכניס אוויר מהחדר אל תוך התא, מקמו את קצה הצינור הזה מחוץ למנדף. לאחר מכן, חרצו מספר חריצים אנכיים ברוחב של 5 מילימטרים בדופן הקדמית של התא, והתקינו מאוורר מחשב בחלק החיצוני כך שיכסה פתח זה. ודאו שחזית המאוורר פונה כלפי התא, כך שהמאוורר דוחף אוויר לתוך התא דרך הפתח.

שלטו במאוורר ובמשאבות האוויר באמצעות בקר מיקרו (micro controller) כפי שמוצג כאן. הרכיבו את בקר המיקרו בהתאם להוראות המפורטות בפרוטוקול הטקסט המצורף, ומקמו אותו מחוץ למכסה המנדף במידת האפשר. השתמשו בחולדות בוגרות השוקלות 450 עד 520 גרם, וחלקו אותן לקבוצות בהתאם לסוג החשיפה שיקבלו.

אספו 500 µL דם מווריד הזנב וסובבו בצנטריפוגה במהירות של 20,000 ×g למשך 30 דקות בטמפרטורה של 4 °C כדי לבודד את הסרום. ודאו שהדגימות נשמרות קרות על קרח לאורך תהליך זה. בהתאם לפרוטוקול היצרן, השתמשו ב-Cotinine ELISA Kit כדי למדוד את ריכוז ה-cotinine הבסיסי בסרום של כל אחת מהחיות.

לתפעול היומיומי של תא הסיגריה האלקטרונית, התחילו בניקוי פנים התא באמצעות 70% ethanol ולאחר מכן במים דה-יוניים. הניחו לתא להתייבש באוויר עד שיהיה יבש לחלוטין, תהליך שאמור לקחת כ-30 דקות. בנוסף, יש להניח רפידה סופגת נקייה בתחתית התא לאחר הניקוי.

בשלב הבא, יש לכלול את מדי הגזים ולהרכיב את המד השלם על הקיר בתוך התא. לאחר הניקוי והכיול, מקמו קבוצה אחת של חולדות בתוך התא. ודאו שהסיגריה האלקטרונית טעונה במלואה ולאחר מכן הכניסו את הסיגריה האלקטרונית לתוך צינור הכניסה.

יש לנטר את רמות הסוללה והנוזל האלקטרוני לאורך כל משך החשיפה שנמשך 90 דקות. כאשר המערכת מוכנה, הפעילו את משאבות האוויר והתחילו את הטיימר. במהלך החשיפה, עקבו אחר מדי הגז כדי להבטיח שרמות החמצן לא יירדו מתחת ל-20% ושרמת הפחמן החד-חמצני תישאר ב-0 ppm.

ברגע שזמן החשיפה הגיע ל-90 דקות, הוצא את הסיגריה האלקטרונית והמשך להפעיל את משאבות הגז כדי לאוורר את האדים שנותרו. כאשר האדים יתפזרו, הוצא את החולדות ונקה את התא. אסוף 500 µL דם מווריד הזנב של כל חולדה כשעה לאחר החשיפה, עם סיום הפרוטוקול הניסויי, ומדוד את רמות ה-cotinine בכל בעל חיים.

לפני תחילת החשיפה לעשן סיגריות טבק, נקה את התא כפי שנעשה בעבר, בצע כיול מחדש של המגשים והכנס את בעלי החיים המתאימים לתוך התא, עד שלושה בכל פעם. הכנס סיגריה למכשיר ההדלקה ומקם אותה כך שקצה הסיגריה יישען על גוף החימום. לאחר מכן, הפעל את מכשיר ההדלקה עד שקצה הסיגריה יתחיל להעלות עשן.

לאחר הדלקת הסיגריה, הפעילו את מערכת השאיבה, הפעילו את הטיימר ועקבו אחר בעירת הסיגריה עד לסיומה. לאחר מכן, הוציאו בזהירות את הסיגריה השרופה מתוך התקן הדלקת הסיגריות באמצעות פינצטה. נטרו את רמות הפחמן החד-חמצני והחמצן.

יש לוודא שרמות הפחמן החד-חמצני לא יעלו מעל 1,000 ppm ושרמות החמצן לא ירדו מתחת ל-20%. במידת הצורך, יש לכוונן את מאוורר המחשב, שכן תזמון נכון ומשך הרצה מדויקים הם קריטיים למניעת הצטברות של פחמן חד-חמצני. לאחר ארבע דקות, יש לכבות את מערכת השאיבה ולחזור על התהליך למשך חשיפה מלאה של 90 דקות לעשן טבק. עם סיום החשיפה, יש להשאיר את מערכת השאיבה פועלת כדי לאוורר את שאריות העשן.

כאשר ריכוז הפחמן החד-חמצני יורד מתחת ל-100 ppm, הוצא את החולדות ונקה את התא. אסוף 500 µL דם מהוריד בזנב של החולדות כשעה לאחר החשיפה ומדוד את רמות ה-cotinine בכל בעל חיים. ריכוז הפחמן החד-חמצני בתא תועד מדי 30 שניות במהלך הזרמת עשן מסיגריות 1R6F.

התוצאות המוצגות כאן הן ממוצעים משלושה מחזורים רצופים של ארבע דקות. במהלך הבדיקה, ריכוזי הפחמן החד-חמצני לא עלו על 1,000 ppm. לעומת זאת, במערכת החשיפה לסיגריה אלקטרונית, ריכוזי הפחמן החד-חמצני נותרו בלתי ניתנים לגילוי לאורך כל החשיפה.

כאן מוצגת מדידה של קוטינין (Cotinine), מטבוליט עיקרי של ניקוטין, שנמדד בסרום של בעלי חיים, הן לפני החשיפה והן שעה לאחר החשיפה. מחקר זה מראה ערכים דומים לפני החשיפה, ובעלי חיים שנחשפו לאדי סיגריות אלקטרוניות ולעשן סיגריות הראו רמות קוטינין בסרום בטווח רלוונטי מבחינה קלינית. תאי חשיפה אלו יסייעו בהגשה עקבית ורלוונטית קלינית של אדי סיגריות אלקטרוניות ועשן סיגריות למכרסמים, ויסייעו במאמצי המחקר לקביעת ההשפעות הבריאותיות השליליות של סיגריות אלקטרוניות ועשן סיגריות.

לאחר שהטכניקה נלמדת היטב, ניתן להשלימה בתוך כשעתיים אם היא מבוצעת כראוי. אחד היתרונות הגדולים ביותר של תאי חשיפה אלו הוא הרב-גוניות המאפשרת שימוש בכל מותג של סיגריה אלקטרונית או נוזל לסיגריה אלקטרונית. אנו יכולים להשתמש בתאים אלו כדי לבחון האם לאדי סיגריה אלקטרונית ללא ניקוטין ובטעמים שונים יש השפעות בריאותיות שליליות.

מודלים של מחלות במכרסמים המושרים על ידי אידורי סיגריות אלקטרוניות ועשן יסייעו לנו לספק סוכנים טיפוליים טובים יותר למחלות אלו. זכרו כי הפעלת מכשיר ההדלקת של הסיגריות כוללת גוף חימום שעלול להיות מסוכן ביותר. עליכם להתייעץ עם קצין הבטיחות והאש שלכם כדי לוודא שמרחב המעבדה עומד בדרישות הבטיחות המתאימות.