메인 스트림 담배 연기에 자유 래디 칼을 감지하고 가스 단계 청소를위한 프로토콜

이 절차의 전반적인 목표는 주류 담배 연기 내의 자유 라디칼 양을 측정하고, 여러 항산화제의 소거 능력을 평가하는 것입니다. 이를 위해 먼저 여러 가지 서로 다른 소거 화합물이 포함된 필터와 소거 필터가 없는 대조군을 준비합니다. 준비 후에는 연구용 담배의 연기를 스핀 트래핑 용액에 통과시켜 흡연 시뮬레이션을 수행합니다.

전자 스핀 공명(ESR로 약칭함)을 사용하여 트랩된 라디칼 및 표준 시료의 스펙트럼을 기록합니다. 다음으로, 얻어진 ESR 스펙트럼을 일상적인 분석에 회부하여 배경 신호로부터 트랩된 기상 라디칼의 신호를 분리하고, 표준 시료를 사용하여 라디칼 농도를 정량화합니다. 최종적으로, 스핀 트래핑 ESR 분광법을 통해 주류 담배 연기 내 자유 라디칼 함량에 대한 정량적 정보와 천연 항산화제의 소거 능력 추정치를 결과로 나타냅니다.

가스 크로마토그래피와 같은 기존의 담배 연기 분석 방법과 비교했을 때 이 기술의 주요 장점은 ESR이 자유 라디칼에 특히 민감하다는 것입니다. 자유 라디칼은 주요 발암 물질 그룹이므로, 이 기술의 응용은 담배 연기의 유해한 영향을 줄이는 데 도움이 될 수 있습니다. 이 방법은 담배 연기 내의 자유 라디칼 연구에 대한 통찰력을 제공할 수 있으며, 산업용 배기가스나 매연과 같은 다른 시스템에도 적용될 수 있습니다. 전자 스핀 공명 기술을 위한 National Biomedical Research Center(CERT로도 알려짐)는 현대적인 ESR 기술 개발 분야에서의 광범위한 경험을 통해 성장하였습니다.

전자 스핀 공명 연구자들을 위해, 당사는 해당 연구자들과 생의학 커뮤니티를 위한 광범위한 서비스를 제공하고 있습니다. 당사는 담배 필터에 항산화제를 도입하기 위해 시설을 정기적으로 개방하고 있습니다. 우선, 항산화제인 pycnogenol과 포도 추출물을 95% ethanol에 녹이고, lycopene을 acetone에 녹입니다.

항산화제의 용해도에 따라 용매의 부피를 조절하십시오. 다음으로, 용해된 항산화제와 활성탄을 혼합하고 혐기성 조건에서 약 12시간 동안 교반하십시오. 혐기성 조건은 교반하는 동안 혼합물에 Argonne을 버블링하여 유지합니다.

배양 후, 용액을 여과하고 진공 상태에서 건조합니다. 그런 다음, 일반적인 아세테이트 필터를 두 조각으로 잘라 항산화제와 탄소를 투입합니다. 코팅된 식물성 항산화제를 필터 두 조각 사이에 끼워 항산화 필터 샌드위치 형태를 만든 후, 이를 다시 담배 종이 실린더 안에 삽입합니다.

실험 설정 전 항산화제를 첨가하지 않는다는 점을 제외하고, 대조군 필터를 항산화제 필터와 동일한 방식으로 준비합니다. 연구용 담배는 포장을 제거한 후, 포화 브롬화나트륨 용액을 이용하여 최소 이틀 동안 일정한 습도 환경에서 보관해야 합니다. 담배 잎이 포함된 담배 스틱을 꺼내어 결합된 필터에 부착합니다.

한쪽 끝이 개방된 T-분기점을 통해 스핀 트래핑 장치에 연결된 워터 에스피레이터 또는 진공 펌프/공기 압축기로 구성된 단일 포트 흡연 장치를 사용하여 상온에서 일상 분석을 위한 흡연 시뮬레이션을 수행합니다. 유량계를 사용하여 가스 유량을 확인하고, 펌프와 통기구 사이에 설치된 밸브를 조절하여 약 2.2 standard cubic feet per hour로 설정합니다. 연구용 담배를 35 milliliters의 강한 흡입량으로 2초 동안 흡연하고, 이를 60초마다 반복합니다.

흡연 장치의 개방된 끝부분은 흡입 시에는 막고, 흡입 사이에는 열어두어야 합니다. 끝부분을 열어두면 담배를 통해 공기가 거의 흐르지 않으며, 이는 흡입 사이의 조건에 해당합니다. 각 담배에 대해 10회의 강한 흡입을 실시하며, 이때 주류 담배 연기를 Cambridge 필터 패드에 통과시킨 후 스핀 트래핑 용액에 도입하여 기상 자유 라디칼을 수집합니다.

액체 질소 트랩은 주류 연기에서 수증기를 제거하지만, 기상 라디칼에는 실질적인 영향을 미치지 않습니다. 마지막 퍼프 이후, 버블링된 트랩 용액의 일부를 내부 직경 3mm, 길이 약 10인치의 유리 샘플 튜브에 옮깁니다. 산소는 ESR 스펙트럼을 넓히고 분석법의 민감도를 감소시키므로, 먼저 튜브를 액체 질소에 담근 후 오일 펌프로 용액을 진공 상태로 만들고, 이어서 아르곤 기체 하에서 용액을 해동시키는 동결-펌프-해동법(freeze pump thaw method)을 사용하여 용액 내 산소를 제거합니다.

이 동결-펌프-해동 과정을 여러 번 반복하십시오. 그다음, 진공 상태에서 튜브를 밀봉하십시오. 이제 튜브 준비가 완료되었습니다.

추가적인 ESR 측정을 위해, Bruker EMX 분광계에서 9.34 gigahertz 주파수로 X-band ESR 스펙트럼을 기록하십시오. 표준 조건 하에서 사용되는 일반적인 분광계 설정값은 서면 프로토콜을 참조하십시오. 본 실험에서는 25회의 ESR 누적 측정을 수행하며, 이는 통상적으로 약 20분이 소요됩니다.

스핀 트랩 부가물은 12시간 후 실험 조건에서 비교적 안정적이었으나, 벤젠 용액 내 ESR 신호의 강도는 5배 감소했습니다. 트래핑 부가물의 농도를 정량화하기 위해, 초기 1차 도함수 ESR 스펙트럼을 적분하십시오. 결과로 얻어진 흡수 스펙트럼은 넓은 싱글렛 배경을 보여주며, 이는 아마도 연기에 포함된 그을음 및 타르 생성물 때문일 가능성이 큽니다.

이 배경값을 뺀 후, 트래핑 어덕트의 분리된 트리플렛을 적분하십시오. 자유 라디칼 농도를 구하기 위해 한 번 더 반복합니다. 스핀 트래핑 용액의 이중 적분 값은 본 실험에서 입증된 기지 농도의 니트로스 라디칼 tempo 용액의 값 및 서면 프로토콜에 기재된 추가 계산 값과 비교합니다.

주류 담배 연기의 기상 내 자유 라디칼 농도는 약 7.1 × 10⁻⁹ M로 측정되었습니다. 이를 통해 담배 한 개분의 기상에서 포집된 총 라디칼 수는 약 1.5 × 10¹⁵개인 것으로 결정되었습니다. 본 실험 과정 중 초기 측정에서는 연기 흐름 내의 수분으로 인해 ESR 신호가 약하고 재현성이 낮게 나타났습니다.

이 문제를 해결하기 위해, 캠브리지 필터와 스핀 트랩 용액 사이에 액체 질소 트랩을 흡연 시뮬레이션 장치에 추가하였습니다. 액체 질소 트랩은 주류 담배 연기 흐름 속의 수분을 급속 동결시켜 유리관 내벽에 포집함으로써 제거하였습니다. 이를 통해 ESR 신호가 크게 개선되었으며, 높은 재현성의 결과를 얻을 수 있었습니다.

담배 주류 연기 내 기상 자유 라디칼에 대한 식물성 항산화제의 서로 다른 소거 효과 수준이 관찰되었으며, 그 소거율이 제시되었습니다. 라이코펜과 포도씨 추출물이 가장 높은 비율을 보인 반면, 피크노제놀은 더 낮은 비율을 보였습니다. 이 기술을 숙달하면 적절하게 수행했을 때 1시간 이내에 완료할 수 있습니다.

해당 절차를 시도할 때, 연기를 액체 질소 트랩에 통과시키는 것이 중요합니다. 이는 SR 스펙트럼의 품질과 개발 후의 재현성을 향상시킵니다. 이 기술은 보건 및 환경 분야 연구자들이 다양한 휘발성 화합물 내에서 건강을 위협하는 자유 라디칼의 존재를 탐색하고 검출 수준을 높이는 데 도움을 주었습니다.

영상을 시청한 후, 흡연의 유해한 영향을 줄이기 위해 주류 담배 연기 내의 자유 라디칼을 정량화하는 방법에 대해 충분히 이해하게 될 것입니다.