Porównanie wpływu oparów papierosów elektronicznych i dymu papierosowego w nowatorskim systemie ekspozycji in vivo

Ogólnym celem tego filmu jest przedstawienie metody konstrukcji i obsługi komór do inhalacji e-papierosów oraz dymu tytoniowego, które są łatwo regulowane i dostarczają e-vapor oraz dym tytoniowy gryzoniom w celu badania związanych z tym problemów zdrowotnych. Komory te pomagają w przeprowadzaniu eksperymentów umożliwiających określenie szkodliwego wpływu e-vapor i dymu tytoniowego na zdrowie, zwłaszcza w zakresie chorób płuc i układu sercowo-naczyniowego. Te łatwe w budowie komory są niedrogie i można je swobodnie dostosować do różnych czasów inhalacji lub wydechu, aby symulować ludzkie nawyki palenia.

Wykorzystując te komory, możemy poddać gryzonie działaniu e-papierosów z nikotyną oraz bez niej, aby zbadać udział nikotyny w schorzeniach takich jak rak płuc, POChP, alergie i astma. Komora do dymu tytoniowego pomoże nam stworzyć u gryzoni modele chorób indukowanych dymem papierosowym, takich jak tętniak aorty brzusznej. Pozwoli to nam zrozumieć zmiany biochemiczne, które inicjują tę chorobę.

Komory te pomogą ustalić, czy stosowanie e-papierosów jest bezpieczniejsze niż konwencjonalny dym tytoniowy. Następnie należy pociąć silikonowy wężyk o średnicy wewnętrznej 1/4 cala na dwa odcinki o długości 15 cm i przymocować ich końce do obu stron łącznika w kształcie litery T. Przeciągnij oba wężyki przez gotowe otwory w przedniej części pokrywy komory w taki sposób, aby łącznik T znajdował się wewnątrz komory.

Następnie za pomocą taśmy przymocuj rurki do pokrywy. Dalej, połącz wolne końce rurek silikonowych z wylotami dwóch mikropomp powietrza, a następnie za pomocą dwustronnej taśmy klejącej zamocuj pompy do pokrywy komory. Odetnij cztero centymetrowy odcinek rurki silikonowej i przymocuj jeden z jego końców do wlotu jednej z pomp powietrza.

W tym miejscu e-papieros zostanie umieszczony podczas użytkowania komory. Należy upewnić się, że średnica rurki umożliwia szczelne dopasowanie do końcówki e-papierosa. Następnie należy przymocować jeden koniec nowej rurki silikonowej do strony wlotowej drugiej pompy powietrznej.

Pompa ta będzie wprowadzać powietrze z pomieszczenia do komory. W związku z tym koniec rurki należy umieścić poza dygestorium. Długość rurki nie jest krytyczna, jednak powinna być jak najkrótsza, aby ograniczyć opór przepływu powietrza.

Wewnątrz komory należy za pomocą dwustronnej taśmy klejącej przymocować dwa małe haczyki, które będą podtrzymywać monitory gazów tlenu i tlenku węgla. Aby zbudować komorę do dymu z papierosów tytoniowych, należy przygotować komorę podobną do komory do e-papierosów, wprowadzając jednak pewne modyfikacje. W pierwszej kolejności należy skonstruować urządzenie do zapalania papierosów zgodnie z opisem zawartym w towarzyszącym protokole tekstowym.

Przymocuj jeden koniec nowej rurki silikonowej do urządzenia do zapalania papierosów, a drugi koniec do strony wlotowej pompy powietrznej. Następnie umieść urządzenie do zapalania papierosów wewnątrz dygestorium, ale poza komorą podczas jego użytkowania. Następnie przymocuj jeden koniec nowej rurki silikonowej do drugiej pompy powietrznej.

Ponieważ pompa ta będzie wprowadzać powietrze pokojowe do komory, należy umieścić koniec tej rurki poza dygestorium. Następnie należy wyciąć kilka pionowych szczelin o szerokości pięciu milimetrów w przedniej ścianie komory i zamontować na zewnątrz wentylator komputerowy w taki sposób, aby zakrywał on ten otwór. Należy upewnić się, że przód wentylatora jest skierowany w stronę komory, tak aby wymuszał on przepływ powietrza do jej wnętrza przez otwór.

Sterowanie wentylatorem i pompami powietrznymi należy przeprowadzić za pomocą mikrokontrolera, takiego jak ten pokazany tutaj. Zmontuj mikrokontroler, postępując zgodnie ze szczegółowymi instrukcjami zawartymi w towarzyszącym protokole tekstowym i, jeśli to możliwe, umieść go poza dygestorium. Użyj dorosłych szczurów o masie od 450 do 520 gramów i pogrupuj je zgodnie z rodzajem ekspozycji, na jaką zostaną poddane.

Pobrać 500 µL krwi z żyły ogonowej i wirować przy 20 000 ×g przez 30 minut w temperaturze 4 °C w celu wyizolowania surowicy. Należy upewnić się, że próbki są przez cały czas schładzane na lodzie. Zgodnie z protokołem producenta, należy użyć zestawu Cotinine ELISA Kit do pomiaru bazowego stężenia kotyniny w surowicy każdego z zwierząt.

W celu codziennej eksploatacji komory do e-papierosów należy rozpocząć od wyczyszczenia wnętrza komory 70% etanolem, a następnie wodą dejonizowaną. Pozostawić do wyschnięcia na powietrzu aż do całkowitego wyschnięcia komory, co powinno zająć około 30 minut. Dodatkowo, po czyszczeniu na dnie komory należy umieścić czystą podkładkę chłonną.

Następnie skalibruj monitory gazów i zamontuj cały system monitorujący na ścianie wewnątrz komory. Po wyczyszczeniu i skalibrowaniu umieść jedną grupę szczurów w komorze. Upewnij się, że e-papieros jest w pełni naładowany, a następnie włóż go do rurki doprowadzającej.

Monitoruj poziom naładowania baterii i poziom e-liquidu przez cały czas trwania 90-minutowej ekspozycji. Po przygotowaniu włącz pompy powietrza i uruchom stoper. W trakcie ekspozycji obserwuj monitory gazów, aby upewnić się, że poziom tlenu nie spadnie poniżej 20% oraz że stężenie tlenku węgla wynosi zero ppm.

Po osiągnięciu 90 minut czasu ekspozycji należy wyjąć e-papierosa i kontynuować pracę pomp gazowych w celu usunięcia pozostałej pary. Gdy para całkowicie zniknie, należy wyjąć szczury i wyczyścić komorę. Około godzinę po zakończeniu ekspozycji, zgodnie z protokołem eksperymentalnym, należy pobrać 500 µL krwi z żyły ogonowej każdego szczura i zmierzyć poziom kotyniny u każdego zwierzęcia.

Przed rozpoczęciem ekspozycji na dym tytoniowy z papierosów, należy oczyścić komorę w sposób opisany wcześniej, ponownie skalibrować monitory i umieścić w komorze odpowiednie zwierzęta, maksymalnie trzy jednocześnie. Włóż papierosa do urządzenia do zapalania papierosów i ustaw go tak, aby koniec papierosa stykał się z elementem grzejnym. Następnie włącz urządzenie do zapalania papierosów, aż niedopałek papierosa zacznie się tlić.

Po zapaleniu papierosa włącz system pompowania, uruchom stoper i obserwuj spalanie papierosa do końca. Następnie ostrożnie wyjmij zużytego papierosa z urządzenia do zapalania papierosów za pomocą pęsety. Monitoruj poziomy tlenku węgla i tlenu.

Należy upewnić się, że poziom tlenku węgla nie przekroczy 1 000 ppm, a poziom tlenu nie spadnie poniżej 20%. W razie potrzeby należy wyregulować wentylator komputerowy, ponieważ odpowiedni czas i czas trwania cyklu są kluczowe dla zapobiegania gromadzeniu się tlenku węgla. Po czterech minutach należy wyłączyć system pompowania i powtórzyć ten proces, aby uzyskać pełne 90 minut ekspozycji na dym tytoniowy. Po zakończeniu ekspozycji należy pozostawić włączony system pompowania w celu usunięcia pozostałości dymu.

Gdy stężenie tlenku węgla spadnie poniżej 100 ppm, należy wyjąć szczury i wyczyścić komorę. Około godzinę po ekspozycji należy pobrać 500 µL krwi z żyły ogonowej szczurów i zmierzyć poziom kotyniny u każdego zwierzęcia. Stężenie tlenku węgla w komorze było rejestrowane co 30 sekund podczas wprowadzania dymu z papierosów 1R6F.

Przedstawione tutaj wyniki są średnimi z trzech kolejnych czterominutowych cykli. Podczas testu stężenia tlenku węgla nie przekroczyły 1 000 ppm. W przeciwieństwie do tego, w systemie ekspozycji na papierosy elektroniczne stężenia tlenku węgla pozostawały niewykrywalne przez cały czas ekspozycji.

Kotynina, główny metabolit nikotyny, została tutaj zmierzona w surowicy zwierząt, zarówno przed ekspozycją, jak i godzinę po ekspozycji. Badanie to wykazuje podobne wartości przed ekspozycją, a zwierzęta poddane działaniu pary z e-papierosa i dymu tytoniowego miały poziomy kotyniny w surowicy mieszczące się w zakresie istotnym klinicznie. Komory te pomogą w dostarczaniu spójnej, klinicznie istotnej pary z e-papierosa oraz dymu tytoniowego gryzoniom i wesprą wysiłki badawcze w określaniu szkodliwych skutków zdrowotnych e-papierosów i dymu tytoniowego.

Po opanowaniu tej techniki, prawidłowo przeprowadzony proces można ukończyć w około dwie godziny. Jedną z największych zalet tych komór jest wszechstronność, która pozwala na stosowanie e-papierosów lub płynów do e-papierosów dowolnej marki. Możemy wykorzystać te komory do zbadania, czy beznikotynowe opary e-papierosów o różnych smakach wywołują jakiekolwiek niekorzystne skutki zdrowotne.

Modele gryzoni z chorobami wywołanymi przez e-papierosy i dym pomogą nam w opracowaniu lepszych środków terapeutycznych na te schorzenia. Należy pamiętać, że obsługa urządzenia do zapalania papierosów wiąże się z użyciem elementu grzejnego, który może być niezwykle niebezpieczny. Należy skonsultować się z inspektorem przeciwpożarowym, aby upewnić się, że przestrzeń laboratoryjna spełnia odpowiednie wymogi bezpieczeństwa.