Een Microcontroller beheerd apparaat voor de generatie van vloeibare extracten van conventionele sigaret rook en elektronische sigaret Aerosol
18 januari 2018
Hier beschrijven we een programmeerbare laboratorium-apparaat dat kan worden gebruikt voor het maken van extracten van conventionele sigaret rook en elektronische sigaret aërosol. Deze methode biedt een nuttig instrument voor het maken van directe vergelijkingen tussen conventionele sigaretten en elektronische sigaretten, en een toegankelijk toegangspoort tot elektronische sigaret onderzoek.
Het algemene doel van deze procedure is om vloeibare extracten te genereren uit elektronische sigarettenluchtverfrissers voor gebruik in toxicologische analyses. Deze methode kan helpen bij het beantwoorden van belangrijke vragen over elektronische sigaretten, zoals hoe beïnvloedt de luchtverfrisser van elektronische sigaretten menselijke vaatwandcellen? Het belangrijkste voordeel van deze techniek is dat het mogelijk maakt om het luchtstroom- en trektijdprotocol aan te passen door elke individuele laboratorium aan hun specifieke onderzoeksbehoeften.
De implicaties van deze techniek strekken zich uit tot een beter begrip van de potentiële risico's van het gebruik van elektronische sigaretten, omdat het een aanpasbaar platform biedt dat elektronische sigarettenluchtverfrissers kan genereren in uw eigen laboratorium. Deze methode kan inzicht geven in de risico's van elektronische sigaretten. Het kan ook worden toegepast op andere producten, zoals conventionele tabaksproducten of cannabisproducten.
Om te beginnen, bevestig een 100-milliliter Büchnerkolf aan een stalen ringstatief en creëer een vacuümval door deze te vullen met 50 gram calciumchloride om als droogmiddel te dienen. Vervolgens wordt de kolf afgesloten met een rubberen stop met doorgaand gat. Wikkel de stopverbinding met paraffinefolie en laat een pipet door het gat lopen.
Gebruik vinylslang om de pipet die van de bovenkant komt te verbinden met een T-verbindingsslang. Gebruik het vervolgens om de twee impingers met elkaar te verbinden en om de uitgang van de tweede impinger aan te sluiten op de T-verbindingsslang. Gebruik vervolgens de vinylslang om de ingangspoort van de eerste impinger aan te sluiten om als inhalatiepoort te dienen.
Verbind ook de zijarm van de Büchnerkolf met de ingangspoort van een luchtstroomregelaar. En verbind de uitlaatpoort van de luchtstroomregelaar met een vacuümpomp. Plaats vervolgens een 510-draadbasis in een ringstatiefklem en gebruik vinylslang om de magneetklep te verbinden met het vrije uiteinde van de T-verbindingsslang.
Wanneer u klaar bent, controleert u of alle verbindingen luchtdicht zijn en brengt u slangklemmen en vacuümvet aan zoals nodig is. Bepaal eerst de massa van elke e-sigaretcartridge of tank voordat ze worden gebruikt door ze op een analytische weegschaal te plaatsen. Het gewichtsverschil tussen voor en na gebruik bepaalt de juiste dosering.
Voor commerciële 3R4F-onderzoekssigaretten is het nicotinegehalte 7 milligram. Voor alle andere commerciële sigaretten moet het nicotinegehalte worden bepaald met conventionele analytische methoden. Wanneer de neutrale rode opnamecelviabiliteitstest voor downstream-analyse wordt gebruikt, vult u het reservoir van de primaire impinger met 4,3 milliliter endotheelcelcultuurmedium.
Bereid vervolgens de elektronische sigaret of conventionele sigaret voor op extractie. Om een conventionele sigaret voor extractie voor te bereiden, brengt u een stuk doorzichtig plakband rond het filter aan en zet u een gemakkelijk zichtbare markering waar het sigaretpapier aansluit op het filter. Om een e-sigaret voor te bereiden, zorgt u ervoor dat de batterij goed is opgeladen en dat de cartridge stevig op de batterij is geschroefd.
Als u een elektronische sigarettank gebruikt, zorg er dan voor dat er een geschikt volume elektronische sigarettenvloeistof in de tank is geladen en schroef de tank op de 510-draadbasis. Laad de conventionele sigaret in de inhalatiepoort en zet deze vast met een slangklem. Zet vervolgens de vacuümpomp aan.
Stel de flowmeter in om 1,65 liter per minuut te trekken om een ruk van 55 milliliter over twee seconden te garanderen. Zet vervolgens de microcontroller aan en gebruik deze om de sigaret bij de eerste ruk aan te steken. Laat de pomp lopen tot de gewenste concentratie is bereikt.
Voor een e-sigaret begint u door deze in de inhalatiepoort te laden en deze met een slangklem vast te zetten. Draai net als bij de conventionele sigaret de vacuümpomp aan en stel de flowmeter in om 1,65 liter per minuut te trekken om een ruk van 55 milliliter over twee seconden te garanderen. Laat de pomp lopen tot het gewenste volume is gebruikt.
Stop vervolgens de vacuüm en bepaal de massa na gebruik van elke e-sigaretcartridge of tank met behulp van een analytische weegschaal. Vergelijk dit met de massa vóór gebruik om de totale verbruiksmassa te bepalen. Als er onvoldoende massa is verbruikt, plaatst u de elektronische sigaret terug in het apparaat en voert u de extractie gedurende extra tijd uit.
Na elke extractie spoelt u de slangen en reservoirs van het apparaat met 70% ethanol en gedeïoniseerd water om overslag tussen monsters te voorkomen. Laat vervolgens het lege apparaat kort lopen om luchtstroom te laten helpen bij het drogen van de leidingen. Als het extract voor celcultuur wordt gebruikt, filtert u het extract dat medium bevat door een 0,22-micron polyethersulfone-spuitfilter.
Eén dag voordat de test wordt uitgevoerd, zaait u menselijke navelstrengveneuze endotheelcellen in 96-wellplaten met 10.000 cellen per well in 100 microliter endotheelcelgroeimedium. Incubeer de cellen gedurende 24 uur bij 37 graden Celsius en 5%CO2. De volgende dag vervangt u het oude kweekmedium door 100 microliter vers endotheelcelcultuurmedium als controle of 100 microliter endotheelcelgroeimedium dat 500 micromolen verbruikte nicotine bevat als behandelingsgroep.
Versluit de plaat met een aluminiumfolie om de putjes luchtdicht te houden en plaats de plaat vervolgens 18 tot 24 uur terug in de incubator. Veel van de componenten van sigarettenrook en elektronische sigarettenluchtverfrisser zijn vluchtig, dus het is belangrijk om de putjes te bedekken met een aluminiumfolie om de putjes luchtdicht te maken. Kort voor gebruik verdunt u een 100x neutrale rode voorraadoplossing 1 op 100 in celkweekmedium om een 1x neutrale rode kleuroplossing te maken.
Incubeer de neutrale rode kleuroplossing gedurende ten minste 30 minuten bij 37 graden Celsius voordat deze wordt gebruikt. Het is normaal dat er kristallen bezinken tijdens de incubatie. Om te voorkomen dat deze kristallen op de celkweekputjes worden aangebracht, voert u de oplossing door een 22-micronfilter.
Verwijder het experimentele kweekmedium en voeg 100 microliter van de neutrale rode
Bekijk het volledige transcript en krijg toegang tot duizenden wetenschappelijke video's
Overzicht
Dit artikel beschrijft een programmeerbaar laboratoriumapparaat dat is ontworpen om extracten van conventioneel sigarettenrook en elektronische sigaret-aerosol te maken. De methode maakt directe vergelijkingen mogelijk tussen deze twee soorten producten, waardoor onderzoek naar elektronische sigaretten wordt vergemakkelijkt.
Belangrijkste studieonderdelen
Wetenschapsgebied
- Toxicologie
- Volksgezondheid
- Biomedisch onderzoek
Achtergrond
- Het begrijpen van de effecten van elektronische sigaretten-aerosol is cruciaal voor de volksgezondheid.
- Huidig onderzoek mist gestandaardiseerde methoden voor het vergelijken van tabaksproducten.
- Aanpasbare methoden kunnen de relevantie van toxicologische studies verbeteren.
- Deze studie wil de lacune in onderzoeksmethodologieën voor elektronische sigaretten opvullen.
Doel van het onderzoek
- Om vloeibare extracten uit elektronische sigaretten-aerosols te genereren voor toxicologische tests.
- Om de effecten van elektronische sigaretten-aerosol op menselijke vaatcellen te onderzoeken.
- Om een aanpasbaar platform te bieden voor laboratoria om elektronische sigaretten-risico's te bestuderen.
Gebruikte methoden
- Programmeerbaar apparaat voor aerosol-extractie.
- Aanpasbare luchtstroom en puff-timing protocollen.
- Toepassing van extracten in toxicologische tests.
- Vergelijkende analyse met conventionele tabaksproducten.
Belangrijkste resultaten
- De methode maakt aangepaste extractieprocessen mogelijk op basis van specifieke onderzoeksbehoeften.
- Inzichten die worden verkregen, kunnen informeren over de potentiële risico's geassocieerd met het gebruik van elektronische sigaretten.
- De techniek is toepasbaar op andere producten, inclusief cannabis.
Conclusies
- Deze methode verbetert het begrip van elektronische sigaretten-risico's.
- Het biedt een waardevol hulpmiddel voor onderzoekers in toxicologie en volksgezondheid.
- Toekomstige studies kunnen deze methode gebruiken om verschillende aerosol-producten te onderzoeken.
Veelgestelde vragen
Executive Industry Relevance
Standardized, reproducible extraction of cigarette smoke and electronic cigarette aerosol is critical for toxicological evaluation and regulatory science. This programmable device enables direct, quantitative comparisons between conventional and electronic products, supporting risk assessment and translational research. Its customizable protocols address a key gap in assay development and cross-study comparability for biopharma and public health portfolios.
Strategic Applications in Biopharma R&D
Early Discovery & Target Validation
- Enables hypothesis-driven interrogation of aerosol and smoke toxicity on human cell models.
- Supports mechanistic de-risking by isolating specific exposure variables.
- Facilitates functional validation of toxicological targets relevant to vascular and respiratory biology.
Screening & Assay Development
- Provides standardized extracts for reproducible cell viability and chemical analysis assays.
- Enables quantitative dosing and exposure control for high-confidence screening workflows.
- Supports assay scalability and cross-lab comparability through programmable extraction parameters.
Translational & Preclinical Research
- Aligns in vitro exposure systems with disease-relevant endpoints for translational toxicology.
- Enables continuity from discovery-stage findings to preclinical risk assessment models.
- Supports biomarker identification by linking chemical composition to cellular outcomes.
Pipeline & Workflow Integration
This device integrates into the toxicology discovery continuum, from early mechanistic studies to preclinical risk evaluation and regulatory submission support.
- Discovery Biology: Facilitates hypothesis testing on aerosol and smoke effects in controlled cell systems.
- Screening: Delivers reproducible, quantitative extracts for downstream viability and chemical assays.
- Analytics: Enables precise measurement of exposure variables and chemical constituents for comparative analysis.
- Translational Research: Bridges in vitro findings to preclinical models by standardizing exposure conditions.
- Enterprise Reuse: Offers a flexible, programmable platform adaptable to various tobacco and cannabis product studies.
Operational & Enterprise Impact
- Scientific Value: Increases predictive confidence in toxicological outcomes and target validation.
- Operational Value: Enhances reproducibility, standardization, and cross-study comparability.
- Strategic Value: Informs go/no-go decisions for product safety and regulatory submissions.
- Portfolio Impact: Supports risk-adjusted prioritization of toxicology and public health research initiatives.
Implementation Considerations
- Requires expertise in toxicology, analytical chemistry, and cell-based assay design.
- Needs access to programmable extraction hardware and analytical instrumentation.
- Demands rigorous cross-team standardization of extraction and dosing protocols.
- Adaptable to various product types but may require protocol optimization for each matrix.
- Must be operated in a chemical safety hood due to hazardous aerosol and smoke exposure.
