Method Article

Zastosowanie kapilarnego generatora aerozolu w ciągłej produkcji kontrolowanego aerozolu do badań nieklinicznych

DOI:

10.3791/61021

April 12th, 2022

In This Article

Summary

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Protokół opisuje ustawienia i użycie kapilarnego generatora aerozolu do ciągłej produkcji kontrolowanego aerozolu z wielogatunkowego płynnego roztworu, odpowiedniego do stałego dostarczania aerozolu o dużej objętości (np. badania inhalacyjne in vivo).

Abstract

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Kapilarny generator aerozoli (CAG) działa zgodnie z zasadą termicznego parowania cieczy poprzez podgrzewanie e-liquidu w początkowej fazie, a następnie zarodkowanie i kondensację regulowane przez mieszaninę przepływu powietrza w celu wytworzenia aerozoli, takich jak w elektronicznym papierosie (EC). CAG jest szczególnie przydatny w wytwarzaniu aerozoli o dużych objętościach w sposób ciągły, na przykład w takich przypadkach jak badania toksykologiczne inhalacyjne in vivo, w których zastosowanie EC nie jest możliwe. Efekty termiczne wytwarzania aerozolu z CAG są podobne pod względem temperatury stosowanej w EC, co pozwala badaczom ocenić opary e-liquidów na dużą skalę i odtwarzalność. Ponieważ działanie CAG pozwala użytkownikom kontrolować krytyczne parametry, takie jak natężenie przepływu e-liquidu, temperatury ogrzewania i przepływy powietrza rozcieńczającego, pozwala badaczom testować różne preparaty e-liquidów w dobrze kontrolowanym urządzeniu. Wykazano, że właściwości, takie jak wielkość cząstek aerozolu, są regulowane wraz z natężeniem przepływu powietrza w odniesieniu do przepływu e-liquidu i składu e-liquidu. CAG ma jednak ograniczone możliwości oceny powszechnych problemów związanych z KE, takich jak przegrzewanie się jej elementów. Staramy się wykazać, że CAG może generować aerozol, który jest powtarzalny i ciągły, oceniając chemiczne i fizyczne właściwości aerozolu przy użyciu wybranego preparatu e-liquidu. Protokół opisuje parametry operacyjne natężenia przepływu cieczy, natężenia przepływu powietrza rozcieńczającego oraz procedury operacyjne wymagające optymalizacji stężenia aerozolu i wielkości cząstek wymaganych do badania toksykologicznego in vivo. Przedstawiając reprezentatywne wyniki protokołu i omawiając wyzwania i zastosowania pracy z CAG, pokazujemy, że CAG może być używany w powtarzalny sposób. Technologia i protokół, które zostały opracowane na podstawie wcześniejszych prac, służą jako podstawa dla przyszłych innowacji w kontrolowanych laboratoryjnie badaniach nad generowaniem aerozoli.

Introduction

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Popularne e-liquidy zawierają mieszaninę glikolu propylenowego, glicerolu, wody, nikotyny i wybranych smaków. Skład aerozolu generowanego przez urządzenie EC zależy nie tylko od formuły płynnej, ale także od materiału, konstrukcji i właściwości urządzenia. W związku z tym wiele urządzeń EC może wprowadzać dużą zmienność w produkcji aerozolu1, w tym specyficzne dla urządzenia wytwarzanie podwyższonych poziomów niepożądanych składników, zmiany objętości zaciągnięcia, zmiany przepływu powietrza z powodu zablokowanych otworów wentylacyjnych i "suche zaciąganie się" (gdy pojemnik z płynem jest prawie pusty, powodując przegrzanie urządzenia, ponieważ część dostarczonej energii nie jest wykorzystywana do odparowywania cieczy)2. Dodatkowo, ładowanie, napełnianie i czyszczenie urządzeń EC podczas długotrwałych badań inhalacyjnych stałoby się ogromnym dodatkowym ograniczeniem pod względem logistycznym3. Z tych powodów należy rozważyć zastosowanie innych generatorów aerozoli do produkcji aerozoli na dużą skalę i właściwej oceny preparatów płynnych, unikając jednocześnie zmian w składzie aerozoli związanych z urządzeniem i zmniejszając obciążenie pracą4,5. Niemniej jednak aerozole wytwarzane przez wyroby powinny pozostać częścią strategii oceny ryzyka, ponieważ poziomy niektórych składników w wyrobach EC mogą być bardziej podwyższone niż w kontrolowanych laboratoryjnie znormalizowanych generatorach aerozoli ze względu na specyfikę ogrzewania/chłodzenia urządzeń6,7,8.

Ze względu na ograniczone informacje na temat obecnie dostępnych wymogów regulacyjnych, metody oceny potencjalnej toksyczności aerozoli generowanych przez elektroniczne papierosy (EC) wciąż ewoluują9,10,11. Jednak dokładna ocena in vitro i in vivo wymaga wytworzenia dobrze scharakteryzowanych i odtwarzalnych objętości aerozolu w czasie. Produkcja aerozolu z urządzenia EC z kontrolowanym reżimem zaciągania byłaby z pewnością najbardziej reprezentatywnym procesem z punktu widzenia konsumpcji przez użytkowników. W przypadku regulacyjnych badań toksyczności, biorąc pod uwagę różnorodność możliwych postaci płynnych, które użytkownicy mogą często przygotowywać samodzielnie, a jednocześnie modyfikując niektóre cechy wyrobu (np. dostarczoną energię), stosowanie wyrobów EC do przeprowadzania długotrwałych badań toksykologicznych przy powtarzającym się narażeniu jest nie tylko trudne, ale także potencjalnie nieodpowiednie.

Generator aerozoli kapilarnych (CAG)-opracowany przez Philip Morris12,13 i dalej udoskonalany przez Virginia Commonwealth University14-działa na zasadzie tworzenia strumienia gorącej pary z elektrycznie ogrzewanej kapilary, która jest następnie schładzana powietrzem otoczenia, powodując tworzenie się jądra cząstek, a następnie kondensację, co prowadzi do tworzenia aerozolu. Ponieważ te same procesy fizyczne prowadzą do powstawania aerozoli w EC (poza dostarczaniem cieczy do kapilary przez pompę w CAG, która w EC jest zwykle zastępowana siłami kapilarnymi działającymi na materiał odprowadzający wilgoć pobierającą ciecz ze zbiornika w EC), charakterystyka aerozoli generowanych przez CAG jest bardzo podobna do właściwości aerozoli EC14 (Rysunek 1). CAG pozwala na produkcję dużych ilości aerozolu, przy niewielkich wymaganiach dotyczących obsługi; W związku z tym nadaje się szczególnie do badań inhalacyjnych in vivo.

CAG to urządzenie laboratoryjne składające się z podgrzewanej rurki kapilarnej po prostu podłączonej do regulatora temperatury i do zbiornika cieczy za pomocą pompy perystaltycznej (Rysunek 2A). Kapilara (160 mm, 21 G, stal nierdzewna) jest podgrzewana przez cztery elementy grzejne, wszystkie osadzone w aluminiowym bloku (Rysunek 2B). Temperatura jest zwykle ustawiana na 250-275 °C, aby naśladować warunki nagrzewania cewki w urządzeniu EC15. Ciecz pompowana przez kapilarnę jest podgrzewana i zamieniana w gorącą parę wychodzącą z końcówki kapilary. Montaż CAG (Rysunek 2C) wymaga dodatkowych elementów do mieszania wytworzonej pary z zimnym powietrzem i formowania aerozolu. Nagłe mieszanie gorącej, przesyconej pary ze strumieniem zimnego powietrza powoduje zarodkowanie, a następnie kondensację, co prowadzi do powstania aerozolu (Rysunek 2C). W naszym projekcie CAG (Rysunek 3) dodatkowy strumień ogrzanego powietrza najpierw schładza korpus zewnętrzny, a następnie krąży wzdłuż bloków grzewczych, aby podgrzać przepływ powietrza, zapobiegając jednocześnie kondensacji cofnięcia się cieczy na końcu kapilary i stabilizując wybuch strumienia pary. Dodatkowo tworzy niepożądane ekranowanie gorących oparów, wpływając w ten sposób na proces zarodkowania. Z tego powodu natężenie przepływu stosowane do tego przepływu powietrza powinno być minimalne i dostosowane do celu aplikacji. Ten przepływ powietrza będzie nazywany "przepływem podgrzanego powietrza" w całym tym manuskrypcie, chociaż należy rozumieć, że strumień ten jest ogrzewany pasywnie przez bloki grzewcze, a nie celowo przez użytkownika.

Szybkość przepływu powietrza chłodzącego ma duży wpływ na wielkość generowanych cząsteczek aerozolu. W przypadku produkcji aerozoli do badań inhalacyjnych in vivo, przepływ powietrza rozcieńczającego określi dawkę narażenia i może być konieczne dalsze rozcieńczenie przed dotarciem do komory naświetlającej. Oprócz składu chemicznego aerozoli konieczne jest scharakteryzowanie rozkładu wielkości cząstek aerozolu (PSD) w celu zapewnienia, że wytwarzany aerozol jest podobny do tego wytwarzanego przez EC i mieści się w zakresie wielkości cząstek inhalacyjnych zalecanym przez wytyczne OECD (często parametryzowanym przez założenie logarytmiczności normalności PSD z medianą masy średnicy aerodynamicznej [MMAD] i geometrycznym odchyleniem standardowym [GSD]).

MMAD generowanych aerozoli może się znacznie różnić w zależności od konstrukcji urządzenia, właściwości fizykochemicznych cieczy preparatu (np. gęstość, lepkość i napięcie powierzchniowe), natężenia przepływu powietrza i temperatury dyktującej warunki termodynamiczne14,16,17. W przypadku eksperymentów z ekspozycją in vivo przepływ powietrza składa się na ogół z klimatyzowanego, przefiltrowanego powietrza o temperaturze 22 ± 2 °C i wilgotności względnej 60% ± 5%. Wytworzony aerozol może być następnie dalej rozcieńczany w zależności od wymagań badania, aby osiągnąć docelowe stężenia w atmosferze testowej. Następnie jest on dostarczany szklanymi rurami do komory ekspozycyjnej w celu zmniejszenia strat filtracji. W przedstawionych tutaj wynikach ustalono ustawienia temperatury i przepływu powietrza, aby wykazać, że CAG może być stosowany do ciągłego wytwarzania kontrolowanego aerozolu o stałym i wdychanym PSD oraz określonych stężeniach do badań inhalacyjnych in vivo.

W protokole opiszemy, jak: 1) złożyć CAG, 2) określić parametry wymagane do wytworzenia aerozolu z CAG, 3) przeprowadzić generowanie aerozolu i 4) przeanalizować fizyczne i chemiczne składniki interesujące aerozol. W tych wstępnych seriach rozważamy płynny roztwór oparty na mieszaninie składników tworzących aerozol: glikol propylenowy (PG), glicerol (VG), woda i nikotyna w określonych frakcjach masowych. Na koniec podzielimy się przykładowymi danymi do oceny złożonej mieszanki wielogatunkowej powstałej w naszych eksperymentach (obejmującej wyżej wymienione składniki zmieszane z dodatkowymi składnikami smakowymi). Omówimy ogólne wyniki i wyzwania wraz z możliwością zastosowania tego podejścia eksperymentalnego do oceny takich mieszanin.

Protocol

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

1. Montaż systemu CAG

  1. Montaż CAG
    1. Umieść kapilar w rowku kapilarnym aluminiowych bloków grzejnych, tak aby koniec wyjściowy wystawał na około 5 mm.
    2. Lekko dokręć dwóch połówek aluminiowych bloków grzewczych.
    3. Zamontuj elementy grzejne (a) i termoparę (b) w aluminiowych blokach grzejnych (c), tak aby przewody wystawały przez aluminiową tylną nasadkę (d) (Rysunek 4A).
    4. Upewnij się, że przewody elementów grzejnych są podłączone do adaptera i upewnij się, że są proste.
    5. Zamontuj wewnętrzną rurkę PEEK (g) z zewnętrzną rurką SS (e). Upewnij się, że złączki wtykowe 2 x 4 mm (f) są mocno przymocowane do zewnętrznej rury SS (e) (Rysunek 4B).
    6. Umieść pierścienie uszczelniające o przekroju okrągłym (3 x 30 mm) w dwóch rowkach wewnętrznej rurki PEEK (g) i włóż wewnętrzną rurkę PEEK (g) do zewnętrznej rurki SS (e) od przodu.
    7. Umieść zmontowane aluminiowe elementy grzejne na tylnym podłożu SS (i), z aluminiową tylną nasadką skierowaną w stronę tylnego podłoża SS i nasuń wewnętrzny zespół rurki PEEK/zewnętrznej SS na aluminiowe elementy grzejne, aby ściśle przylegały do tylnego podłoża SS (i) (Rysunek 4C).
    8. Umieść aluminiową przednią nasadkę (h) na aluminiowym elemencie grzejnym, wewnątrz wewnętrznej rurki PEEK. Upewnij się, że kapilara lekko wystaje z aluminiowej przedniej nasadki. Zamontuj trzy pociągowe SS (j) wokół tylnego podkładu SS i mocno dokręć.
    9. Umieść adapter PEEK (k) na wewnętrznym froncie rurki PEEK. Upewnij się, że adapter PEEK pasuje do przedniego rowka wewnętrznej rurki PEEK. Umieść harmonogram 25 mm (l) na adapterze PEEK i przez trzy pociągowe SS. Ręcznie dokręć nakrętki nad harmonogramem tak, aby adapter PEEK był dokręcony (Rysunek 4D).
    10. Podłączyć elementy grzejne do regulatora temperatury, a kapilar do pompy perystaltycznej i roztworu cieczy testowej.
    11. Podłączyć sprężone powietrze do przepływu ogrzanego powietrza do CAG za pomocą złączek wtykowych 2 x 4 mm (Rysunek 4B, [f]).
    12. Zamontuj CAG do szklanego elementu i podłącz chłodzenie CAG oraz przepływy powietrza do pierwszego rozcieńczania (przetworzone powietrze; Rysunek 3). W razie potrzeby dodać drugi wpis przepływu rozcieńczania, a także porty do pobierania próbek aerozolu i regulacyjne złącze T (Rysunek 5).
  2. Procedura czyszczenia CAG
    1. Wyjmij CAG z zestawu szkła CAG i wyczyść szkło suchymi chusteczkami, aż szkło będzie widocznie suche.
    2. Obserwuj wyjście kapilarne z CAG pod kątem niedrożności. Jeśli na wylocie kapilary można zaobserwować osadzanie się cząstek, zmień kapilarę. Podobnie, po zauważeniu zmniejszonego dostarczania aerozolu, wymień kapilarnę na nową.
    3. Zdemontuj CAG, wykonując kroki od 1.1.9 do 1.1.1.
    4. Zamontuj CAG zgodnie z krokami od 1.1.1 do 1.1.9 po wymianie kapilary.

2. Obliczanie stężenia i rozcieńczenia aerozolu CAG

  1. Teoretyczne obliczenia TDF
    1. Obliczyć TDF na podstawie stężenia ciekłego preparatu (zwanego tutaj roztworem podstawowym/stężeniem) i LFR:
      figure-protocol-1
      TDF: całkowity przepływ powietrza rozcieńczającego (l/min)
      CStan magazynowy: stężenie zapasów 2%, w/w)
      LFR: Natężenie przepływu cieczy (g / min) < br / > CCel: stężenie docelowe (μg/L)
    2. Stosując roztwór z 2% (w/w) nikotyny, o docelowym stężeniu aerozolu nikotynowego na poziomie 15 μg/L i LFR 0,35 g/min, przyjmij, że 100% wydajność będzie następująca:
      figure-protocol-2
      figure-protocol-3
  2. Teoretyczne obliczenia LFR
    1. Obliczyć LFR na podstawie stężenia ciekłego roztworu podstawowego i TDF:
      figure-protocol-4
      LFR: natężenie przepływu cieczy (g/min)
      CCel: stężenie docelowe (μg/L)
      TDF: całkowity przepływ powietrza rozcieńczającego (l/min)
      CZapasy: stężenie zapasów (%, w/w)
    2. Stosując roztwór z 2% (w/w) nikotyny, o docelowym stężeniu aerozolu nikotyny na poziomie 15 μg/l i TDF 300 l/min, przyjmij, że 100% wydajność będzie następująca:
      figure-protocol-5
      figure-protocol-6
  3. Obliczanie rzeczywistego plonu (%) na podstawie danych doświadczalnych
    1. Na podstawie powyższych obliczeń teoretycznych należy wykonać wstępne uruchomienia inżynieryjne w celu ilościowego określenia rzeczywistego stężenia składnika aerozolu (CRzeczywiste) i uzyskania rzeczywistej wydajności (AY) aerozolu CAG. Przeprowadzić dalsze dostrajanie stężenia aerozolu, używając tych samych obliczeń do regulacji TDF lub LFR.
      figure-protocol-7
      AY: rzeczywista wydajność (%)
      CRzeczywiste: rzeczywiste stężenie składnika aerozolu (μg/L)
      TDF: całkowity przepływ powietrza rozcieńczającego (l/min)
      CZapasy: stężenie zapasów (%, w/w)
      LFR: natężenie przepływu cieczy (g/min)
    2. Użycie roztworu zawierającego 2% (w/w) nikotyny, o zmierzonym stężeniu aerozolu nikotynowego 15 μg/L, TDF 320 L/min i LFR 0,35 g/min spowoduje uzyskanie następującego AY nikotyny:
      figure-protocol-8
      figure-protocol-9

3. Generowanie aerozoli CAG

  1. Rozpoczęcie wytwarzania aerozolu
    1. Zważyć i zapisać wartość badanej cieczy, mieszadła magnetycznego i butelki z dokładnością do 0,01 g. Płynne preparaty podstawowe przygotowuje się ze składników opisanych w tabeli 1.
    2. Wprowadź odpowiednie ustawienia przepływu powietrza (±5%) (Rysunek 5):
      Sprężone powietrze do przepływu ogrzewania: 2 l/min
      Przepływ chłodzenia: 10 l/min
      Pierwszy przepływ rozcieńczania: 150 l/min
      Drugi przepływ rozcieńczania: 160 l/min
      Przepływ odpływu: 172 l/min
    3. Ustaw nastawę regulacji temperatury w cyfrowym regulatorze temperatury na 250 °C i rozpocznij grzanie CAG.
    4. Umieścić płynny roztwór podstawowy za pomocą mieszadła magnetycznego na mieszadle magnetycznym. Umieścić rurkę wlotową pompy perystaltycznej w roztworze testowym.
    5. Włączyć pompę perystaltyczną i ustawić przepływ na LFR ±5% (g/min).
    6. Gdy temperatura CAG osiągnie 250 ± 1 °C, rozpocznij wytwarzanie aerozolu, uruchamiając pompę perystaltyczną w celu dostarczenia cieczy testowej do CAG.
    7. Sprawdź, czy aerozol jest wytwarzany w pobliżu końcówki kapilary i zapisz czas niezbędny do obliczenia masowego natężenia przepływu. Jeśli nie wytwarza się żaden aerozol, ponownie sprawdź wszystkie urządzenia i ustawienia. Jeśli nadal nie wytwarza się aerozol, jest wysoce prawdopodobne, że kapilara jest zablokowana i należy ją wymienić.
  2. Podczas wytwarzania aerozolu
    1. Spuszczaj ciecz, która kondensuje się w szklanym zestawie co 60 minut, aby zapewnić stałe i stabilne wytwarzanie aerozolu.
  3. Zatrzymanie wytwarzania aerozoli
    1. Wyjmij rurkę z butelki z roztworem testowym i zamień badaną ciecz na wodę dejonizowaną i zapisz czas obliczenia masowego natężenia przepływu.
    2. Poczekaj, aż para wodna wydostanie się z kapilary, wyłącz regulator temperatury i pozostaw włączoną pompę perystaltyczną przez co najmniej 10 minut, aby przepłukać i wyczyścić kapilarę.
    3. Zważyć i zapisać wartość badanej cieczy i butelki z dokładnością do 0,01 g i obliczyć masowe natężenie przepływu, stosując następujące równanie:
      figure-protocol-10
    4. Wyłącz sprężone powietrze używane jako przepływ podgrzewania.
    5. W razie potrzeby wyjmij CAG z zestawu montażowego i wyczyść szklaną rurkę suchymi chusteczkami, a następnie ponownie zmontuj CAG.

4. Analityczne oznaczanie składników

UWAGA: Pobieranie próbek aerozolu odbywa się w dwóch pozycjach: a) na nierozcieńczonym aerozolu (zarówno pierwszy strumień powietrza rozcieńczającego, jak i drugi strumień rozcieńczania są wyłączane podczas pobierania próbek nierozcieńczonych) i b) na rozcieńczonym aerozolu ze wszystkimi dostarczonymi rozcieńczeniami (Rysunek 5). W każdym z miejsc pobierania próbek, a i b, dostępne są maksymalnie trzy porty do pobierania próbek, co pozwala na jednoczesne pobieranie ACM i innych urządzeń/sond do analizy charakterystyki aerozolu. Przewód do pobierania próbek jest instalowany prostopadle do kierunku przepływu aerozolu i podłączony do pompy próżniowej, która pozwala na pobranie określonej objętości aerozolu (w zależności od natężenia przepływu pompy i czasu trwania próbki).

  1. Oznaczanie masy zebranego aerozolu (ACM)
    UWAGA: Faza cząstkowa aerozolu jest zatrzymywana na wkładzie filtracyjnym z włókna szklanego (średnica: 44 mm, zachowanie wielkości cząstek: 1,6 μm). Wzorce masy ACM przed i po pobraniu próbek są mierzone za pomocą uchwytów filtrów, aby zminimalizować straty w ważeniu spowodowane parowaniem składników lotnych.
    1. Umieść filtr w uchwycie filtra i umieść nasadki filtra.
    2. Przed pobraniem próbki zważyć uchwyt filtra z dokładnością do 0,0001 g i udokumentować masę.
    3. Podłączyć uchwyt filtra zawierającego filtr do strumienia aerozolu i rozpocząć pobieranie próbki.
    4. Po pobraniu próbki zważyć filtr wraz z uchwytem filtra i nasadkami, a następnie udokumentować wagę końcową.
    5. Oblicz ACM za pomocą następującego wzoru:
      figure-protocol-11
      ACM: stężenie ACM (μg/L)
      Wb: masa filtra i uchwytu filtra przed pobraniem próbki (g) z dokładnością do 0,0001 g
      Wa: masa filtra i obsadki filtra po pobraniu próbek (g) z dokładnością do 0,0001 g
      Vaerozol: Objętość aerozolu (L) przechodzącego przez filtr, obliczona za pomocą:
      Czas pobierania próbek (min) x przepływ próbkowania (l/min)
    6. Wyjąć wkładkę filtracyjną z uchwytu filtra i umieścić ją w szklanej fiolce o pojemności 25 ml zawierającej 5 ml etanolu. Wyciągnij ACM, potrząsając wkładką filtracyjną na wytrząsarce laboratoryjnej przez 30 minut przy 400 obr./min.
    7. Odwirować szklaną fiolkę o pojemności 25 ml przez 5 minut przy 290 x g i zebrać supernatant do oznaczania ilościowego PG/VG i fazy cząstek stałych nikotyny.
  2. Oznaczanie stężenia nikotyny (lub smaku)
    UWAGA: Aerozol jest uwięziony na kolumnie próbki zawierającej specjalnie przetworzoną ziemię okrzemkową o szerokich porach, chemicznie obojętną matrycę do stosowania w zakresie pH od 1 do 13 (Rysunek 6).
    1. Przygotować kolumnę z próbką w ciągu 15 minut przed rozpoczęciem pobierania próbki aerozolu.
      1. W celu określenia stężenia nikotyny dodaj 2 ml 0,5 M kwasu siarkowego. Aby określić smaki, dodaj 2 ml izopropanolu.
    2. Sprawdź przepływ pobierania próbek.
      1. Włączyć pompę próżniową i za pomocą skalibrowanego urządzenia przepływowego, które zapewnia dokładność do 1 ccm/min, sprawdzić natężenie przepływu za pomocą kolumny próbki podłączonej do linii pobierania próbek. Wyreguluj przepływ zaworem iglicowym w zakresie 700 ccm/min ± 5%.
      2. Wyłączyć pompę próżniową.
    3. Pobieranie próbek
      1. Dodaj dwa adaptery do kolumny próbki zgodnie z jej stroną wlotową i wylotową (Rysunek 6). Podłączyć rurkę do przewodu do pobierania próbek próżni za pomocą adaptera wylotu.
      2. Podłączyć zespół kolumny próbkującej do portu pobierania próbek za pomocą adaptera wlotowego.
      3. Rozpocznij pobieranie próbki, włączając pompę próżniową.
      4. Zapisać czas rozpoczęcia pobierania próbek.
      5. Po upływie ustalonego czasu pobierania próbek, 10 minut w punkcie pobierania próbek A bez rozcieńczenia i 30 minut w rozcieńczonym punkcie pobierania próbek B, należy wyłączyć pompę próżniową i zanotować czas.
      6. Wyjąć kolumnę z próbką z portu pobierania próbek.
      7. Wyjmij adaptery z kolumny próbki i uszczelnij kolumnę próbki membraną foliową, aby zapobiec stratom spowodowanym parowaniem lub zanieczyszczeniem. Oznacz przykładową kolumnę zgodnie z odpowiednią nazwą próbki.
      8. Szczelnie zamkniętą kolumnę z próbką przechowywać w lodówce (2-8 °C) do czasu analizy.
    4. Oznaczanie stężeń karbonylu
      UWAGA: Karbonylki są uwięzione na szklanej podkładce filtracyjnej połączonej szeregowo z mikroimpingerem wypełnionym 2,4-dinitrofenylohydrazyną (DNPH) rozpuszczoną w acetonitrylu.
  3. Przygotowanie do odłowu
    1. Napełnij mikroimpinger 10 ml 15 mM DNPH w acetonitrylu.
      1. Przygotować wkładkę filtracyjną (zob. pkt 4.1).
      2. Sprawdzanie przepływu próbkowania
    2. Włączyć pompę próżniową i sprawdzić natężenie przepływu w przewodzie pobierania próbek za pomocą skalibrowanego urządzenia przepływowego, które zapewnia dokładność 1 ccm/min. Wyreguluj przepływ za pomocą zaworu iglicowego w zakresie 700 ccm/min ± 5%.
      1. Wyłączyć pompę próżniową.
    3. Pobieranie próbek
      1. Podłączyć uchwyt filtra połączony z mikroimpingerem do portu pobierania próbek.
      2. Podłączyć przewód do pobierania próbek podciśnienia do wylotu mikroimpingera.
      3. Rozpocznij pobieranie próbki, włączając pompę próżniową.
      4. Zapisać czas rozpoczęcia pobierania próbek.
      5. Po upływie ustalonego czasu pobierania próbek, 10 minut w nierozcieńczonym punkcie pobierania próbek a i 30 minut w rozcieńczonym punkcie pobierania próbek b, należy wyłączyć pompę próżniową i zanotować czas.
      6. Odłączyć syfonę do pobierania próbek od portu pobierania próbek.
      7. Opróżnić impinger do szklanej fiolki. Uzupełnić roztwór DNPH do 10 ml acetonitrylem.
      8. Określić masę wkładu filtracyjnego i wyekstrahować go w roztworze DNPH-acetonitrylu przez wstrząsanie. Wyrzuć wkładkę filtracyjną po ekstrakcji.
      9. Pobrać 1 ml podwielokrotności roztworu karbonylo-DNPH i dodać 50 μl pirydyny w celu ustabilizowania roztworu.
      10. Podwielokrotności należy przechowywać w zamrażarce w temperaturze ≤–12 °C do czasu analizy.

Results

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Odtwarzalność aerozoli CAG
Aby zademonstrować odtwarzalność aerozolu generowanego przez CAG, zastosowano płynny roztwór bazowy zawierający PG, VG, nikotynę, wodę i etanol (odpowiednio 71,72%, 17,93%, 2%, 5,85% i 2,5%) w 10 oddzielnych seriach wytwarzania aerozolu. Parametry aerozolowania i pobierania próbek podsumowano w tabeli 2. Charakterystyka chemiczna aerozoli generowanych przez CAG potwierdziła wysoki stopień powtarzalności wyników uzyskanych przy użyciu systemu. Przy tych samych przepływach powietrza grzewczego, chłodzącego i rozcieńczającego, a także w tych samych warunkach pobierania próbek, stężenia ACM, nikotyny, VG i PG były stabilne w przebiegach wytwarzania aerozoli, ze względnym odchyleniem standardowym wynoszącym odpowiednio 2,48%, 3,28%, 3,43% i 3,34% ACM, nikotyny, VG i PG (Rysunek 7).

Stężenia ośmiu karbonylków - mianowicie aldehydu octowego, acetonu, akroleiny, aldehydu masłowego, aldehydu krotonowego, formaldehydu, ketonu metylowo-etylowego i aldehydu propionowego - zostały zmierzone podczas trzech kolejnych cykli generowania aerozolu CAG. Zgodnie z oczekiwaniami w przypadku aerozoli wytwarzanych w stałych, kontrolowanych warunkach, wydajność wszystkich analitów karbonylowych pozostała niska (tabela 3), nie osiągając granic oznaczalności (LOQ) metody analitycznej dla większości związków. Tylko aldehyd octowy i formaldehyd miały wydajność powyżej LOQ. Stężenia formaldehydu w rozcieńczonej próbce aerozolu wykazały dużą zmienność (±32%) ze względu na lotność tego analitu, a także wydajność zbliżoną do LOQ. Dane potwierdziły brak ciekłych produktów degradacji termicznej w aerozolach wytwarzanych przez CAG. Dodatek mieszanki aromatów miał wpływ na skład karbonylowy aerozolu. W omawianym przypadku wydajność aldehydu octowego i aldehydu masłowego została drastycznie zwiększona, z wartości bliskich granicy oznaczalności odpowiednio do 2,06 i 1,56 μg/l w rozcieńczonym aerozolu, który miał zostać wprowadzony do komory ekspozycyjnej. Dane te podkreślają wpływ składu mieszaniny smakowej na skład aerozolu i podkreślają potrzebę zbadania potencjalnej toksyczności niektórych substancji aromatycznych w preparacie e-liquidu na wczesnym etapie, przed ostateczną oceną w badaniach długotrwałego narażenia in vivo.

PSD aerozoli generowanych przez CAG
PSD aerozoli generowanych przez CAG mierzono w różnych przepływach chłodzenia i pierwszego rozcieńczania, aby ocenić wpływ tych warunków na właściwości fizyczne aerozolu generowanego z bazowego roztworu ciekłego zawierającego tylko PG, VG, wodę i nikotynę. Procedura ta ma zasadnicze znaczenie dla określenia odpowiednich warunków wytwarzania aerozoli o rozmiarach cząstek mieszczących się w zakresie respirabilnym.

W obecnym badaniu, strumienie chłodzenia i pierwszego rozcieńczania były modyfikowane w krokach co 10 l/min, aby utrzymać tę samą całkowitą objętość przepływu aerozolu (Tabela 4). Przepływ cieczy (0,5 l/min), przepływ podgrzewany (2 l/min) i przepływ drugiego rozcieńczania (150 l/min) były utrzymywane na stałym poziomie. Próbki aerozolu pobrano z rozcieńczonego punktu pobierania próbek b (Rysunek 5). PSD określono za pomocą aerodynamicznego miernika wielkości cząstek, który mierzy wielkość cząstek od 0,5 do 20 μm, przy natężeniu przepływu próbki 5 l/min i odpowiednio rozcieńczonym do użycia ze sprzętem. MMAD i GSD zostały zgłoszone przez narzędzie do pomiaru wielkości cząstek aerodynamicznych dla każdego cyklu wytwarzania aerozolu.

Wzrost przepływu chłodzenia i jednoczesny spadek przepływu pierwszego rozcieńczenia miały wpływ na wielkość cząstek aerozolu (Tabela 4). Największy wpływ na wielkość cząstek zaobserwowano przy zmianie przepływu chłodzenia z 10 na 20 l/min oraz przepływu pierwszego rozcieńczania ze 160 na 150 l/min. MMAD wzrósł w tych warunkach ponad dwukrotnie z 1,47 do 4,03 μm. Średnia wielkość cząstek aerozolu nadal rosła wraz ze wzrostem natężenia przepływu chłodzenia, choć w niższych proporcjach niż te obserwowane między 10 a 20 l/min. Rozkład średnicy aerodynamicznej cząstek aerozolu został wyraźnie przesunięty w kierunku większych średnic, porównując aerozole generowane przy przepływie chłodzenia 10 l/min z tymi generowanymi przy przepływie 20-50 l/min (Rysunek 8).

Skuteczność zatrzymywania smaków e-liquidów
Jak wspomniano wcześniej, ze względu na swoją lotność, różne składniki ciekłe są stale podatne na przenoszenie masy gaz-ciecz w zależności od lokalnych warunków termodynamicznych. Ponadto metody analityczne mają pewną zdolność do wychwytywania takich składników. Rzeczywiste pomiary wydajności pozwalają nam zmierzyć zdolność metod chemicznych do dokładnego wykrywania i oznaczania ilościowego wybranych składników (na przykład, ze względu na ich potencjał kondensacyjny lub reakcje, niektóre składniki mogą nie dotrzeć do miejsca przeznaczenia, tj. komory ekspozycyjnej w przypadku badań inhalacyjnych). W związku z tym, oceniając różne preparaty aromatyzowanych e-liquidów, ważne jest, aby móc określić najbardziej efektywną metodę wychwytywania do oceny chemicznej aerozolu. W konsekwencji pozwala nam to na zmierzenie szybkości transferu dla każdego składnika, która jest podyktowana często występującymi stratami wynikającymi z transportu aerozolu z miejsca powstania do komory naświetlającej. W niniejszej sprawie przeprowadzono dodatkowe badanie z użyciem płynu zawierającego mieszaninę substancji aromatycznych. Aerozol został wygenerowany z parametrami CAG wymienionymi w tabeli 2 i wychwytywany po rozcieńczeniu (pozycja b, Rysunek 5), przy natężeniu przepływu próbki ustawionym na 0,7 l/min przez 30 minut. Pułapkowanie przeprowadzono na kolumnach do pobierania próbek wstępnie kondycjonowanych 2 ml izopropanolu. Wkłady eluowano izopropanolem wkrótce po zakończeniu okresu pułapkowania, aż do odzyskania 20 ml roztworu. Stwierdziliśmy, że skuteczność odłowu powinna być zasadniczo badana i określana dla każdego składnika smakowego.

Dla 70% badanych składników smakowych mieliśmy wskaźniki odzysku >60%, co było dobrze skorelowane z temperaturami wrzenia (lotnością) smaków. Fakt ten oznacza, że badania toksykologiczne inhalacyjne zawierające złożone mieszaniny powinny być przeprowadzane ze szczególną uwagą na przenoszenie i dostarczanie aerozolu do miejsca narażenia.

figure-results-1
Rysunek 1: Zasada działania kapilarnego generatora aerozolu (CAG). Ciecz jest pompowana do elektrycznie podgrzewanej kapilary dostarczającej wybuchy gorących, przesyconych par, które są schładzane przez przepływ powietrza, powodując nagłe zarodkowanie i kondensację, co prowadzi do tworzenia się aerozolu. Kliknij tutaj, aby zobaczyć większą wersję tego rysunku.

figure-results-2
Rysunek 2: Typowy układ eksperymentalny CAG i kluczowe elementy. (A) Ogólny widok zespołu CAG, pokazujący pompę perystaltyczną łączącą płynny roztwór podstawowy z CAG, kanał powietrza rozcieńczającego i proces tworzenia aerozolu. (B) Szczegółowy widok CAG z kapilarą i elementami grzejnymi. (C) Przekrój poprzeczny układu wytwarzania aerozoli zespołu CAG. Szczegółowe informacje na temat przepływów powietrza chłodzącego i rozrzedzającego. Szklana rurka ma dwie oddzielne komory. Przepływ chłodzenia jest popychany w kierunku CAG i wchodzi w kontakt z parą wytwarzaną przez ciecz, tworząc aerozol. Strumień rozcieńczania jest popychany w kierunku utworzonego aerozolu w celu rozcieńczenia tego ostatniego. Kliknij tutaj, aby zobaczyć większą wersję tego rysunku.

figure-results-3
Rysunek 3: Szczegóły urządzenia CAG: widok przekrojowy. Przepływ ogrzewania jest wprowadzany wokół elementów grzejnych w celu chłodzenia zewnętrznego korpusu CAG, zapobiegania kondensacji przepływu wstecznego cieczy na końcu kapilary oraz w celu ustabilizowania wyrzutu pary. Kliknij tutaj, aby zobaczyć większą wersję tego rysunku.

figure-results-4
Rysunek 4: Montaż CAG. Kapilara i element grzejny (A) są wkładane do wewnętrznej rurki PEEK, a ten zespół jest wsuwany do zewnętrznej rurki ze stali nierdzewnej (B). Zespół jest zaślepiony i szczelnie zamocowany na wsporniku za pomocą pociągowych ze stali nierdzewnej (C,D). Kapilara wystająca z tylnego końca jest połączona rurką z pompą perystaltyczną i płynnym preparatem. Skróty: SS, stal nierdzewna. Kliknij tutaj, aby zobaczyć większą wersję tego rysunku.

figure-results-5
Rysunek 5: Ustawienia generowania aerozoli CAG dla eksperymentów z ekspozycją in vivo. Pobieranie próbek aerozoli do analizy odbywa się w dwóch pozycjach: a) aerozol nierozcieńczony – pierwszy etap rozcieńczania jest wyłączany podczas pobierania próbek; b) rozcieńczony aerozol tuż przed wejściem do komory ekspozycyjnej. Kliknij tutaj, aby zobaczyć większą wersję tego rysunku.

figure-results-6
Rysunek 6: Przykładowa kolumna z dołączonymi adapterami. Przed pobraniem próbek kolumnę z próbką kondycjonuje się wstępnie 0,5 M kwasem siarkowym do analizy nikotyny lub izopropanolem do analizy smaku. Adapter wlotowy jest podłączony do przepływu aerozolu generowanego przez CAG, a adapter wylotowy do pompy próżniowej. Kliknij tutaj, aby zobaczyć większą wersję tego rysunku.

figure-results-7
Rysunek 7: Charakterystyka i odtwarzalność aerozoli generowanych przez CAG. Stężenie ACM, nikotyny, PG i VG w ciągu 10 oddzielnych eksperymentalnych procesów wytwarzania aerozoli przebiega z tym samym płynnym roztworem zasadowym. ACM, 1105,45 ± 27,4 μg/L; Nikotyna, 20,16 ± 0,7 μg/L; VG, 227,15 ± 7,8 μg/L; PG, 656,59 ± 22,0 μg/L. Słupki błędów reprezentują odchylenie standardowe. Skróty: ACM, aerozol zebrana masa; PG, glikol propylenowy; VG, glicerol. Kliknij tutaj, aby zobaczyć większą wersję tego rysunku.

figure-results-8
Rysunek 8: Zmiany w rozkładzie wielkości cząstek aerozolu generowanego przy różnych prędkościach przepływu chłodzenia. Kliknij tutaj, aby zobaczyć większą wersję tego rysunku.

TGL TGL szt. zł zł zł
PODSTAWA (PG/VG/N)SMAK (PG/VG/N/F)
składnikPG/VG/N (g/1000g)PG/VG/N/F (g/1000g)
Kwas benzoesowyKlasa 3,33Klasa 3,33
PgGodzina 240,00238,91
WodaGodzina 150,00Godzina 150,00
kwas mlekowyKlasa 3,33Klasa 3,33
kwas octowyKlasa 3,33Klasa 3,33
Mieszana mieszanka smakowa0,00Godzina 1,20
gliceryna560,01559,90
nikotynaGodzina 40.00Godzina 40.00
suma1000,001000,00

Tabela 1: Składniki preparatu E-liquid18

szt. szt.
Protokół aerozolowaniaProtokół próbkowania
ParametryNierozcieńczonyRozcieńczonyParametryNierozcieńczona lokalizacja ARozcieńczona lokalizacja B
Temperatura CAG (°C)250
Przepływ pompy (ml/min)0,50,5Czas pobierania próbek (min)10Rozdział 30
Przepływ ogrzanego powietrza (l/min)cyfra arabskacyfra arabskaPrzepływ pobierania próbek (ACM) (l/min)0,71,5
Przepływ powietrza chłodzącego (l/min)1010Przepływ pobierania próbek Extrelut (l/min)0,70,7
1. rozcieńczenie powietrza (l/min)nie150Przepływ pobierania próbek Karbonylków (l/min)0,70,7
2. rozcieńczenie powietrza (l/min)nie160
Odpady (l/min)nie172 Rozdział 172

Tabela 2: Parametry wytwarzania, rozcieńczania i pobierania próbek aerozolu

KarbonylkiPłyn bazowy (PG/VG/Nikotyna)Smakowy roztwór podstawowy o wysokim stężeniu z nikotyną
(PG/VG/Nikotyna/Smaki)
Nierozcieńczona próbka aerozolu μg/LRozcieńczona próbka aerozolu μg/LNierozcieńczona próbka aerozolu μg/LRozcieńczona próbka aerozolu μg/L
Aldehyd octowy0,834 ± 0,0960,119*45.346 ± 1.1342,058 ± 0,202
aceton< LOQ< LOQ< LOQ< LOQ
Akroleina< LOQ< LOQ< LOQ< LOQ
Aldehyd masłowy< LOQ< LOQ36,475 ± 0,9961,557 ± 0,179
Aldehyd krotonowy< LOQ< LOQ0,052 ± 0,001< LOQ
Formaldehyd0,731 ± 0,0720,072 ± 0,0230,158 ± 0,0070,026 ± 0,004
Keton metylowo-etylowy< LOQ< LOQ0,570 ± 0,015< LOQ
Aldehyd propionowy< LOQ< LOQ0,085 ± 0,001< LOQ

Tabela 3: Oznaczanie karbonylków w aerozolu generowanym przez CAG. Średnie wartości z trzech generacji aerozoli przebiegają z tym samym płynnym roztworem bazowym i mieszanką smakową. Tylko jedna próbka w trzech seriach miała wartości większe niż dolna granica oznaczalności (LOQ) metody.

szt. szt. szt. szt. Rozdział szt.
Ustawienia (l/min)Średnica kropli aerozolu
Przepływ chłodzenia1. przepływ rozcieńczaniaMMAD (μm)Indeks GSD
101601,47 ± 0,042,07 ± 0,01
201504,03 ± 0,182,13 ± 0,04
Rozdział 301404,74 ± 0,041,89 ± 0,02
Rozdział 401305,35 ± 0,041,80 ± 0,01
501205,23 ± 0,031,76 ± 0,01

Tabela 4: Określanie wielkości cząstek aerozolu (średnicy kropli) w różnych warunkach przepływu powietrza. Skróty: MMAD, mediana średnicy aerodynamicznej masy; GSD, geometryczne odchylenie standardowe.

Discussion

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Generowanie aerozoli za pomocą CAG pomaga zmniejszyć zmienność procesów aerozolowania specyficznych dla urządzeń EC, umożliwiając obiektywną i kontrolowaną ocenę samej formuły e-liquidu w aerozolu. Wykazano, że aerozole wytwarzane przez CAG są reprezentatywne dla aerozoli wytwarzanych przezEC7. Mogą być one generowane w sposób powtarzalny przy zachowaniu tego samego składu i właściwości, a zatem są szczególnie przydatne w badaniach długotrwałego narażenia in vivo , wymagających dużych ilości aerozolu przez długi okres czasu8.

Konfiguracja CAG jest stosunkowo prosta w montażu i łatwa w utrzymaniu. Jednak parametry operacyjne, takie jak natężenie przepływu cieczy i odpowiednie natężenie przepływu powietrza, pozostają kluczowe dla produkcji kontrolowanego aerozolu, co wymaga optymalizacji metody w zależności od celu zastosowania aerozolu wytwarzanego przez CAG.

Wyniki przedstawione w obecnym badaniu pokazują, że szybkość przepływu powietrza chłodzącego ma wyraźny wpływ na rozkład wielkości cząstek aerozolu. Przepływ powietrza chłodzącego ma bezpośredni wpływ nie tylko na zarodkowanie wytwarzanych oparów, ale także na kondensację, ze względu na chłodzenie wewnętrznych przewodów, w których przepływa wytworzony aerozol. Ponadto gęsty aerozol jest podatny na znaczne efekty krzepnięcia. Łącznie procesy te są złożone, a ich interakcja i wpływ na tworzenie aerozoli są raczej trudne do uogólnienia dla konkretnych e-płynów, temperatur i przepływów. Uzupełniający skład przepływu powietrza (suchy lub nawilżony o stałym procencie wilgotności względnej) - w szczególności zawartość wody - wpłynie na wymianę ciepła i masy, prowadząc nie tylko do modulowanego wzrostu kondensacji cząstek aerozolu, ale także do kondensacji ścian. W związku z tym modyfikacje parametrów tej metody uznaje się za celowe w zakresie sterowania PSD17,19.

Obecność substancji chemicznych o niskiej rozpuszczalności lub wysokiej temperaturze wrzenia może ograniczać skuteczność aerozolu wytwarzanego przez CAG z powodu wytrącania się w kapilarze i zatykania kapilary w miarę upływu czasu. W zależności od substancji chemicznych obecnych w aerozolu, temperatura pracy CAG musi być dostosowana do wytwarzania pary. Ponadto należy regularnie oceniać stabilność płynnej formulacji. Dodanie składników, w tym aromatów, o różnych temperaturach wrzenia będzie miało wpływ na ostateczny skład aerozolu14 i podział gaz-ciecz. Może być konieczne dostosowanie temperatury kapilary i przepływu powietrza grzewczego, aby zapobiec przepływowi wstecznemu i osadzaniu się cieczy w pobliżu gorącej kapilary, co może skutkować powstawaniem niekontrolowanych produktów degradacji termicznej (takich jak karbonyle) ze względu na długi czas utrzymywania się cieczy w wysokiej temperaturze. Ponadto kontrolowanie temperatury używanej do wytwarzania pary w kapilarze ma wpływ na to, gdzie para zaczyna tworzyć się w kapilarze - im wyższa temperatura, tym wcześniej powstaje para. Przy wyższej temperaturze kapilarnej, para wychodząca z kapilary będzie potrzebowała więcej czasu, aby zostać schłodzona przez przepływ powietrza chłodzącego, a zatem zacznie zarodkować i skraplać się w aerozol dalej od końcówki kapilary, co pomoże uniknąć efektu przepływu zwrotnego19.

Obecne badania toksykologiczne in vivo dotyczące e-papierosów są ograniczone w odtwarzaniu aerozoli z e-papierosów ze względu na złożoność logistyczną pozwalającą na osiągnięcie wymaganej skali aerozolu, jak w badaniu OECD TG 41320. Protokół przedstawiony w tym badaniu zawiera przegląd montażu CAG i ustawień stosowanych w Philip Morris International do generowania aerozoli w badaniach in vivo nad długotrwałym narażeniem18. Dane te mogą służyć jako dobry punkt wyjścia do dalszego dostrajania w innym środowisku laboratoryjnym (np. systemów dostarczania leków21) lub do dostosowania do specyficznych wymagań konkretnego badania.

Disclosures

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Opisana tutaj metoda, jak również specjalny zespół CAG, zostały opracowane do oceny aerozoli generowanych z e-płynów w celu spełnienia wymagań badań ekspozycji in vivo . Wszyscy autorzy są pracownikami Philip Morris International (PMI) lub pracowali dla PMI na podstawie umów kontraktowych. Philip Morris International jest jedynym źródłem finansowania i sponsorem tego badania.

Materials

List of materials used in this article
NameCompanyCatalog NumberComments
Aluminiowa osłona przedniaMecanique Buri S.A., La Chaux-de Fonds, SzwajcariaCustom BuiltSpecjalnie wykonana, 1 x
Aluminiowy blok grzewczy, średnica rowka 0,4 mmPhil Gunn Machine Co., Inc, VA, USAB-5054322 x
Aluminiowa tylna pokrywaMecanique Buri S.A., La Chaux-de Fonds, SzwajcariaCustom Built1 x
szklane wkłady filtracyjne CambridgeGE Healthcare Wielka Brytania Limitowany9703-9654średnicy 44
mm 21 G SS, 160 mmPhil Gunn Machine Co., Inc, VA, USA304H21RW1 x
suche chusteczkiContec Inc. , SC, USAProsat Chusteczki nasączone alkoholem izopropylowymczyszczący
PrzepływomierzTSI, Shoreview, MI, USA4100 Series, 0-20 L/minlub równoważny
kalibrator Gilibrator-2Sensidyne, St-Petersburg FL, Stany ZjednoczoneGilian Gilibrator-2Kalibrator przepływu powietrza
Złączki szklaneLabo Service, Kontich, BelgiaRurociągi szklane QVF
Labo Service, Kontich, BelgiaRura QVF25 i 40 mm
Elementy grzejnePhil Gunn Machine Co., Inc, VA, USALDC018644 x
smar wysokotemperaturowyLubriplate Lubricant Company, NJ, USASmar uniwersalny do wysokich temperaturKonserwacja CAG
Wewnętrzna rurka PEEKMecanique Buri S.A., La Chaux-de Fonds, SzwajcariaZbudowany na zamówienie1 x
mieszadło magnetyczneIKA-Werke GmbH & Co. KG, Staufen, NiemcyC-MAG HS 4lub równoważne
MikroimpingeryLabo Service, Kontich, BelgiaNiestandardowa rura
zewnętrzna SSMecanique Buri S.A., La Chaux-de Fonds, SzwajcariaZbudowany na zamówienie1 x
adapter PEEKMecanique Buri S.A., La Chaux-de Fonds, SzwajcariaSpecjalniezbudowany, 1 x
pompa perystaltycznaWatson-Marlow Fluid Technology Group, Falmouth, Wielka BrytaniaWatson-Marlow 530 Ulub równoważny
Złączka wtykowaFesto Pte LtdNPQM-DK-M5-Q4-P101 x
Przykładowa kolumna Extrelut NT3 wkładkaMerk Sigma-Aldrich115095
Nasadka montażowa SS 25 mmMecanique Buri S.A., La Chaux-de Fonds, SzwajcariaSpecjalniezbudowana, 1 x
śruba pociągowa SS M8Mecanique Buri S.A., La Chaux-de Fonds, SzwajcariaZbudowany na zamówienie3 x
nakrętka SS M8Mecanique Buri S.A., La Chaux-de Fonds, SzwajcariaZbudowany na zamówienie3 x
Tylne podwozie SSMecanique Buri S.A., La Chaux-de Fonds, SzwajcariaZbudowany na zamówienieSpecjalnie zbudowany, 1 x
regulator temperaturyCole Parmer GmbH, Wertheim, NiemcyDigi-Sense TC 9600lub równoważny
Termopara typu KRS Components GmbH, Wä denswil, Szwajcaria814-01471 x
Kapilara o Środek

References

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Williams, M., Talbot, P. Variability among electronic cigarettes in the pressure drop, airflow rate, and aerosol production. Nicotine and Tobacco Research. 13 (12), 1276-1283 (2011).
  2. Farsalinos, K. E., Voudris, V., Poulas, K. E-cigarettes generate high levels of aldehydes only in 'dry puff' conditions. Addiction. 110 (8), 1352-1356 (2015).
  3. Werley, M. S., et al. Toxicological assessment of a prototype e-cigaret device and three flavor formulations: a 90-day inhalation study in rats. Inhalation Toxicology. 28 (1), 22-38 (2015).
  4. Werley, M. S., et al. Non-clinical safety and pharmacokinetic evaluations of propylene glycol aerosol in Sprague-Dawley rats and Beagle dogs. Toxicology. 287 (1-3), 76-90 (2011).
  5. Werley, M. S., et al. Prototype e-cigarette and the capillary aerosol generator (CAG) comparison and qualification for use in subchronic inhalation exposure testing. Aerosol Science and Technology. 50 (12), 1284-1293 (2016).
  6. Williams, M., Villarreal, A., Bozhilov, K., Lin, S., Talbot, P. Metal and silicate particles including nanoparticles are present in electronic cigarette cartomizer fluid and aerosol. PLoS One. 8 (3), 57987(2013).
  7. Bekki, K., Uchiyama, S., Ohta, K., Inaba, Y., Kunugita, N. Carbonyl compounds generated from electronic cigarettes. International Journal of Environmental Research and Public Health. 11 (11), 11192-11200 (2014).
  8. Flora, J. W., et al. Characterization of potential impurities and degradation products in electronic cigarette formulations and aerosols. Regulatory Toxicology and Pharmacology. 74, 1-11 (2016).
  9. European Commission. Tobacco Products Directive. Directive 2014/40/EU of the European Parliament and of the Council on 3 April 2014. , Available from: https://ec.europa.eu/health/sites/health/files/tobacco/docs/dir_201440_en.pdf (2014).
  10. Farsalinos, K. E., Le Houezec, J. Regulation in the face of uncertainty: the evidence on electronic nicotine delivery systems (e-cigarettes). Risk Management and Healthcare Policy. 8, 157-167 (2015).
  11. McNeill, A., Brose, L., Calder, R., Bauld, L., Robson, D. Evidence review of e-cigarettes and heated tobacco products 2018. A report commissioned by Public Health England. Public Health England. , London. (2018).
  12. Howell, T. M., Sweeney, W. R. Aerosol and a method and apparatus for generating an aerosol. US Patent. , US5743251 (1998).
  13. Dutra, L. M., Grana, R., Glantz, S. A. Philip Morris research on precursors to the modern e-cigarette since 1990. Tobacco Control. 26, 97-105 (2017).
  14. Gupta, R., Hindle, M., Byron, P. R., Cox, K. A., McRae, D. D. Investigation of a novel Condensation Aerosol Generator: solute and solvent effects. Aerosol Science and Technology. 37 (8), 672-681 (2003).
  15. Geiss, O., Bianchi, I., Barrero-Moreno, J. Correlation of volatile carbonyl yields emitted by e-cigarettes with the temperature of the heating coil and the perceived sensorial quality of the generated vapours. International Journal of Hygiene and Environmental Health. 219 (3), 268-277 (2016).
  16. Hong, J. N., Hindle, M., Byron, P. R. Control of particle size by coagulation of novel condensation aerosols in reservoir chambers. Journal of Aerosol Medicine. 15 (4), 359-368 (2002).
  17. Taylor, G., Warren, S., McRae, D., Venitz, J. Human deposition and exposure studies with propylene glycol aerosols produced using the CAG technology platform. Respiratory Drug Delivery. 1, 183-190 (2006).
  18. Wong, E. T., et al. A 6-month inhalation toxicology study in Apoe -/- mice demonstrates substantially lower effects of e-vapor aerosol compared with cigarette smoke in the respiratory tract. Archive of Toxicology. 95 (5), 1805-1829 (2021).
  19. Shen, X., Hindle, M., Byron, P. R. Effect of energy on propylene glycol aerosols using the capillary aerosol generator. International Journal of Pharmaceutics. 275 (1-2), 249-258 (2004).
  20. Phillips, B., et al. Toxicity of the main electronic cigarette components, propylene glycol, glycerin, and nicotine, in Sprague-Dawley rats in a 90-day OECD inhalation study complemented by molecular endpoints. Food and Chemical Toxicology. 109, 315-332 (2017).
  21. Hindle, M., Cox, K. A., Gupta, R. Adding pharmaceutical flexibility to the capillary aerosol generator. Proceedings of Respiratory Drug Delivery IX. (Volume III). , River Grove, IL. ISBN 1-930114-63-X, www.RDDOnline.org 247-253 (2004).

Reprints and Permissions

Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article

Request Permission

Tags

Capillary Aerosol GeneratorAerosol GenerationInhalation ToxicologyE liquid FormulationParticle Size AnalysisFlow Rate ControlThermal EvaporationChemical CharacterizationReproducible AerosolDilution Airflow

Related Articles