Name: Sterowane mikrokontrolerem urządzenie do wytwarzania płynnych ekstraktów z konwencjonalnego dymu papierosowego i aerozolu z papierosów elektronicznych (Wideo) | JoVE Journal
Uploaded: 2018-01-18T13:00:00.000+00:00
Duration: 9 min 30 s
Description: Poznaj metodę wytwarzania płynnych ekstraktów z aerozolu e-papierosów do badań toksykologicznych. To programowalne urządzenie umożliwia dostosowanie parametrów przepływu powietrza do potrzeb laboratorium.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

Autorzy dziękują za pomoc dr Robertowi Dotsonowi z Wydziału Biologii Komórkowej i Molekularnej Uniwersytetu Tulane za pomoc w redagowaniu manuskryptu oraz dr Jamesowi Bollingerowi z Wydziału Chemii Uniwersytetu Tulane za pomoc w projektowaniu protokołu spektrometrii mas. Autorzy wyrażają ponadto uznanie dla Wydziału Biologii Komórki i Biologii Molekularnej Uniwersytetu Tulane oraz Wydziału Chemii Uniwersytetu Tulane za ich wsparcie oraz wykorzystanie przestrzeni i sprzętu. Prace te były wspierane przez stypendium badawcze w dziedzinie regulacji produktów tytoniowych dla C. Andersona z Tulane University School of Science and Engineering.

1. Montaż urządzenia
<ol>
	<li>Zamocuj kolbę Büchnera o pojemności 100 mL (Rycina 1, #4) do stalowego statywu i stwórz pułapkę próżniową, wypełniając ją 50 g chlorku wapnia, który będzie pełnił funkcję osuszacza. Uszczelnij kolbę gumowym korkiem z otworem przelotowym, owiń połączenie korka folią parafinową i wprowadź przez otwór pipetę.</li>
	<li>Używając wężyka winylowego, połącz pipetę wystającą z korka z trójnikiem węża.</li>
	<li>Używając wężyka winylowego, połącz dwa impingery (Rycina 1, #2 i #3) ze sobą, a wylot drugiego impingera połącz z trójnikiem węża.</li>
	<li>Używając wężyka winylowego, połącz wlot pierwszego impingera, aby służył jako port inhalacyjny (Rycina 1, #1).</li>
	<li>Używając wężyka winylowego, połącz boczny wylot kolby Büchnera z wlotem regulatora przepływu powietrza (Rycina 1, #7), a wylot regulatora przepływu powietrza z pompą próżniową.</li>
	<li>Zmontuj układ zgodnie ze schematem przedstawionym na Rycynie 2A.</li>
	<li>Wgraj program PBASIC SVL.bs1 (Rycina 2B, dostępny również pod adresem https://github.com/ChastainAnderson/SVL) do mikrokontrolera BS1 (Rycina 1, #6) za pomocą adaptera szeregowego i oprogramowania producenta.</li>
	<li>Umieść gwintowaną podstawę 510 (Rycina 1 #8) w zacisku statywu.</li>
	<li>Używając wężyka winylowego, połącz zawór elektromagnetyczny (Rycina 1, #5) z wolnym końcem trójnika węża. 
	UWAGA: Urządzenie powinno być kompletne i gotowe do pracy; należy sprawdzić wszystkie połączenia, aby upewnić się, że są szczelne, i w razie potrzeby zastosować opaski zaciskowe oraz smar próżniowy.</li>
</ol>
<img alt="Schemat obwodu mikrokontrolera z grzałką; skrypt programistyczny do sterowania procesem." class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56709/56709fig2.jpg" data-altupdatedat="1788250015000" data-alt="Rysunek 2"> 
Rysunek 2: Schemat elektryczny i kod PBASIC. Rysunek 2A przedstawia schemat elektryczny służący do montażu obwodu niezbędnego do aktywacji zarówno normalnie zamkniętego zaworu elektromagnetycznego, jak i grzałki w papierosach elektronicznych aktywowanych przyciskiem (poprzez podstawę zbiorniczka papierosa elektronicznego z gwintem 510). Parametry elektryczne grzałki (P: moc; R: rezystancja; i I: natężenie prądu) są wartościami projektowymi i powinny zostać zweryfikowane empirycznie za pomocą multimetru po montażu. Rysunek 2B przedstawia program czasowy PBASIC niezbędny do sterowania obwodem na Rysunku 2A (dostępny również pod adresem https://github.com/ChastainAnderson/SVL). Stałe czasowe SVT i IPT (#5 i #6) są podane w jednostkach ms i zostały ustawione tak, aby zapewnić czas aktywacji wynoszący 2 s oraz czas przerwy wynoszący 28 s. <a href="//cloudfront.jove.com/files/ftp_upload/56709/56709fig2large.jpg" target="_blank">Kliknij tutaj, aby wyświetlić powiększoną wersję tego rysunku.</a>
2. Przechowywanie i przygotowanie próbek
<ol>
	<li>Wszystkie nieotwarte próbki konwencjonalnych papierosów oraz e-papierosów należy przechowywać w ciemności, w szczelnych plastikowych workach, w temperaturze pokojowej.</li>
	<li>Po otwarciu próbki należy przechowywać w szczelnych plastikowych workach w temperaturze 4 ºC, z ręcznikiem papierowym w celu pochłonięcia nadmiaru wilgoci.</li>
	<li>Przed użyciem wszystkie próbki należy poddać wstępnej ekwilibracji w humidorze w temperaturze pokojowej przy wilgotności ~60% przez co najmniej 30 minut.</li>
</ol>
3. Ogólna obsługa urządzenia do ekstrakcji aerozolu z dymu papierosowego/e-papierosów
<ol>
	<li>Wyznaczyć masę każdego wkładu/zbiornika e-papierosa przed waporyzacją za pomocą wagi analitycznej. Różnica masy przed i po waporyzacji zostanie wykorzystana do ustalenia odpowiedniego dawkowania. 
	UWAGA: Przyjmuje się, że papierosy referencyjne 3R4F zawierają 0.7 mg nikotyny, a zawartość nikotyny w komercyjnych markach papierosów można wyznaczyć za pomocą konwencjonalnych metod analitycznych13.</li>
	<li>W przypadku aplikacji próbki 1, napełnić zbiornik głównego impingera 4.3 mL pożywki do hodowli komórek śródbłonka. W przypadku aplikacji próbki 2, napełnić zbiornik 5 mL acetonu.</li>
	<li>Przygotować papierosa elektronicznego lub konwencjonalnego do ekstrakcji:
	<ol>
		<li>W przypadku papierosa konwencjonalnego, okleić filtr kawałkiem przezroczystej taśmy i nanieść wyraźny znak w miejscu połączenia papierosa z filtrem.</li>
		<li>W przypadku e-papierosa, upewnić się, że bateria jest w pełni naładowana, a wkład mocno przykręcony do baterii.</li>
		<li>W przypadku zbiornika e-papierosa, upewnić się, że do zbiornika wlane zostało odpowiednie objętościowo płynu do e-papierosów, a następnie przykręcić zbiornik do podstawy z gwintem 510.</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Wsunąć końcówkę papierosa konwencjonalnego lub elektronicznego do otworu inhalacyjnego (Rysunek 1, #1) i zabezpieczyć opaską zaciskową.</li>
	<li>Włączyć pompę próżniową.</li>
	<li>Ustawić przepływomierz na 1.65 L/minute, aby zapewnić zaciągnięcie 55 mL w ciągu 2 sekund.</li>
	<li>Włączyć mikrokontroler. W przypadku papierosa konwencjonalnego, zapalić go przy pierwszym zaciągnięciu.</li>
	<li>Kontynuować proces do momentu osiągnięcia przewidywanego pożądanego stężenia (w częściach na milion lub % masy/objętości).</li>
	<li>Wyznaczyć masę każdego wkładu/zbiornika e-papierosa po waporyzacji za pomocą wagi analitycznej. Porównać ten pomiar z pomiarem wykonanym w kroku 3.1, aby określić całkowitą zużytą masę. Obliczyć stężenie zużytej masy/objętości rozpuszczalnika. Użyć stężenia molowego zużytej nikotyny w celu normalizacji pomiędzy produktami.
	<ol>
		<li>Jeśli zużyta masa była niewystarczająca, ponownie umieścić e-papieros w urządzeniu i kontynuować proces.</li>
		<li>Jeśli zużyta masa była wystarczająca lub nadmiarowa, przejść do kolejnego etapu.</li>
	</ol>
	</li>
</ol>
4. Filtracja i przechowywanie
<ol>
	<li>Jeśli ekstrakt ma zostać użyty do hodowli komórkowych, należy go przefiltrować przez filtr strzykawkowy PES 0,22 µm.</li>
	<li>Ekstraktów należy użyć niezwłocznie lub przechowywać w temperaturze -80 ºC. W ramach przygotowań do badania Anderson, et al.8 wykazano, że aerozol z papierosa elektronicznego jest stabilny przez co najmniej dwa tygodnie, natomiast Crooks, et al.13 ustalili, że stabilność dymu papierosowego utrzymuje się do dwóch lat.</li>
</ol>
5. Czyszczenie urządzenia
<ol>
	<li>Po każdej ekstrakcji należy przepłukać przewody i zbiorniki urządzenia 70% etanolem oraz wodą dejonizowaną, aby zapobiec zanieczyszczeniom krzyżowym między próbkami.</li>
	<li>Po płukaniu należy krótko uruchomić puste urządzenie, aby przepływ powietrza pomógł w osuszeniu linii.</li>
</ol>
6. Przykładowe zastosowanie 1: Test żywotności komórek oparty na pobieraniu neutral red
<ol>
	<li>Przygotować ekstrakt w opisany wyżej sposób w 4,3 mL pożywki do wzrostu komórek śródbłonka.</li>
	<li>Na jeden dzień przed badaniem wysiać ludzkie komórki śródbłonka żyły pępowinowej do płytek 96-dołkowych z gęstością 1 x 104 komórek/dołek w 100 µL pożywki do wzrostu komórek śródbłonka.</li>
	<li>Poddać komórki działaniu substancji, zastępując starą pożywkę do hodowli komórek śródbłonka albo 100 µL świeżej pożywki do hodowli komórek śródbłonka (jako kontrolę), albo 75 µL pożywki do wzrostu komórek śródbłonka zmieszanej z 25 µL ekstraktu o stężeniu spożytej nikotyny 2 mM (1,4 mg spożytej nikotyny w 4,3 mL pożywki do wzrostu komórek śródbłonka), aby uzyskać stężenie końcowe 500 µM jako grupę badaną.</li>
	<li>Ponieważ wiele składników dymu papierosowego i aerozolu z e-papierosów jest lotnych, należy użyć folii uszczelniającej, aby dołki pozostały szczelne.</li>
	<li>Inkubować płytkę przez 18–24 h w temperaturze 37 °C i 5% CO2.</li>
	<li>Przygotować roztwór barwiący neutral red:
	<ol>
		<li>Przygotować 100-krotny roztwór zapasowy neutral red, rozpuszczając 33 mg barwnika neutral red w 10 mL buforowanego roztworu soli.</li>
		<li>Tuż przed użyciem rozcieńczyć 100-krotny roztwór zapasowy w stosunku 1:100 w pożywce do hodowli komórek, aby uzyskać 1-krotny roztwór barwiący neutral red.</li>
		<li>Inkubować roztwór barwiący neutral red w temperaturze 37 °C przez co najmniej 30 min przed użyciem i zastosować niezwłocznie. 
		UWAGA: Podczas inkubacji normalne jest wytrącanie się niektórych kryształów. Należy zachować ostrożność, aby nie nanosić tych kryształów do dołków z hodowlą komórkową. W razie potrzeby można użyć filtra 0,22 µm do przefiltrowania roztworu zapasowego oraz roztworu barwiącego neutral red.</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Usunąć ekstrakt i dodać 100 µL roztworu barwiącego neutral red do każdego dołka; wykorzystać nadmiar roztworu do przygotowania co najmniej trzech dołków ślepych w celu prawidłowej kwantyfikacji.</li>
	<li>Inkubować płytkę przez 2–4 h w temperaturze 37 °C i 5% CO2.</li>
	<li>Usunąć roztwór barwiący neutral red i wypłukać 3x poprzez zanurzenie w PBS.</li>
	<li>Nanieść roztwór do odbarwiania neutral red (50% wody dejonizowanej, 49% etanolu, 1% kwasu octowego).</li>
	<li>Inkubować przez co najmniej 10 min w temperaturze pokojowej z wytrząsaniem.</li>
	<li>Odczytać absorbancję przy 540 nm.</li>
	<li>Przeanalizować dane, odejmując średnią wartość z dołków ślepych i normalizując wynik do średniej wartości z dołków kontrolnych skorygowanych o próbę ślepą.</li>
</ol>
7. Przykład zastosowania 2: Chromatografia gazowa sprzężona z spektrometrią mas
<ol>
	<li>Przeprowadzić ekstrakcję w opisany wyżej sposób do 5 mL acetonu.</li>
	<li>Uruchomić urządzenie, aby uzyskać końcowe stężenie próbki wynoszące ok. 100 ppm (masa zużytego e-liquidu/objętość acetonu).</li>
	<li>Za pomocą precyzyjnej strzykawki szklanej wstrzyknąć 1 µL do injektora urządzenia GC-MS. Wtrysku należy dokonać w temperaturze 250 °C przy stosunku splitu 1:20 do sprzężonego systemu chromatografu gazowego i spektrometru czteropolowego wyposażonego w kolumnę ZB-5, stosując następujący program temperatury pieca: 1 min w 50 °C; wzrost temperatury o 10 °C/min do 140 °C; wzrost temperatury o 20 °C/min do 300 °C i utrzymanie tej temperatury przez 10 min.</li>
	<li>Porównać otrzymane widma mas z biblioteką wzorców w celu identyfikacji składników aerozolu.</li>
</ol>

<ol><li>World Health Organization. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=%22WHO+Report+on+the+Global+Tobacco+Epidemic%2C+2011%22">WHO Report on the Global Tobacco Epidemic, 2011</a>. , Italy. (2011).</li>
<li>Weaver, S. R., Majeed, B. A., Pechacek, T. F., Nyman, A. L., Gregory, K. R., Eriksen, M. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Use+of+electronic+nicotine+delivery+systems+and+other+tobacco+products+among+USA+adults%2C+2014%3A+results+from+a+national+survey%5BTitle%5D)+AND+%22Int.+J.+Public+Health%22%5BJournal%5D)">Use of electronic nicotine delivery systems and other tobacco products among USA adults, 2014: results from a national survey.</a> Int. J. Public Health. 61 (2), 177-188 (2016).</li>
<li>Singh, T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Tobacco+Use+Among+Middle+and+High+School+Students+-+United+States%2C+2011%E2%80%932015%5BTitle%5D)+AND+%22MMWR+Morb.+Mortal.+Wkly.+Rep%22%5BJournal%5D)">Tobacco Use Among Middle and High School Students - United States, 2011–2015.</a> MMWR Morb. Mortal. Wkly. Rep. 65 (14), 361-367 (2016).</li>
<li>Corey, C. G., Ambrose, B. K., Apelberg, B. J., King, B. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Flavored+Tobacco+Product+Use+Among+Middle+and+High+School+Students--United+States%2C+2014%5BTitle%5D)+AND+%22MMWR+Morb.+Mortal.+Wkly.+Rep%22%5BJournal%5D)">Flavored Tobacco Product Use Among Middle and High School Students--United States, 2014.</a> MMWR Morb. Mortal. Wkly. Rep. 64 (38), 1066-1070 (2015).</li>
<li>Pisinger, C., Døssing, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+systematic+review+of+health+effects+of+electronic+cigarettes%5BTitle%5D)+AND+%22Prev.+Med%22%5BJournal%5D)">A systematic review of health effects of electronic cigarettes.</a> Prev. Med. 69, 248-260 (2014).</li>
<li>Callahan-Lyon, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Electronic+cigarettes%3A+human+health+effects%5BTitle%5D)+AND+%22Tob.+Control%22%5BJournal%5D)">Electronic cigarettes: human health effects.</a> Tob. Control. 23 (Suppl 2), ii36-ii40 (2014).</li>
<li>Dinakar, C., O'Connor, G. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+Health+Effects+of+Electronic+Cigarettes%5BTitle%5D)+AND+%22N.+Engl.+J.+Med%22%5BJournal%5D)">The Health Effects of Electronic Cigarettes.</a> N. Engl. J. Med. 375 (14), 1372-1381 (2016).</li>
<li>Anderson, C., Majeste, A., Hanus, J., Wang, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((E-cigarette+aerosol+exposure+induces+reactive+oxygen+species%2C+DNA+damage%2C+and+cell+death+in+vascular+endothelial+cells%5BTitle%5D)+AND+%22Toxicol.+Sci.+Off.+J.+Soc.+Toxicol%22%5BJournal%5D)">E-cigarette aerosol exposure induces reactive oxygen species, DNA damage, and cell death in vascular endothelial cells.</a> Toxicol. Sci. Off. J. Soc. Toxicol. , (2016).</li>
<li>U.S. Department of Health and Human Services. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=%22The+Health+Consequences+of+Smoking%3A+50+Years+of+Progress.+A+Report+of+the+Surgeon+General%22">The Health Consequences of Smoking: 50 Years of Progress. A Report of the Surgeon General</a>. , Atlanta, GA. U.S. Department of Health and Human Services, Centers for Disease Control and Prevention, National Center for Chronic Disease Prevention and Health Promotion, Office on Smoking and Health (2014).</li>
<li>Farsalinos, K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Comparison+of+the+Cytotoxic+Potential+of+Cigarette+Smoke+and+Electronic+Cigarette+Vapour+Extract+on+Cultured+Myocardial+Cells%5BTitle%5D)+AND+%22Int.+J.+Environ.+Res.+Public.+Health%22%5BJournal%5D)">Comparison of the Cytotoxic Potential of Cigarette Smoke and Electronic Cigarette Vapour Extract on Cultured Myocardial Cells.</a> Int. J. Environ. Res. Public. Health. 10 (10), 5146-5162 (2013).</li>
<li>Schweitzer, K. S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Endothelial+disruptive+proinflammatory+effects+of+nicotine+and+e-cigarette+vapor+exposures%5BTitle%5D)+AND+%22Am.+J.+Physiol.+-+Lung+Cell.+Mol.+Physiol%22%5BJournal%5D)">Endothelial disruptive proinflammatory effects of nicotine and e-cigarette vapor exposures.</a> Am. J. Physiol. - Lung Cell. Mol. Physiol. 309 (2), L175-L187 (2015).</li>
<li>Putzhammer, R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Vapours+of+US+and+EU+Market+Leader+Electronic+Cigarette+Brands+and+Liquids+Are+Cytotoxic+for+Human+Vascular+Endothelial+Cells%5BTitle%5D)+AND+%22PLOS+ONE%22%5BJournal%5D)">Vapours of US and EU Market Leader Electronic Cigarette Brands and Liquids Are Cytotoxic for Human Vascular Endothelial Cells.</a> PLOS ONE. 11 (6), e0157337(2016).</li>
<li>Crooks, I., Dillon, D. M., Scott, J. K., Ballantyne, M., Meredith, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+effect+of+long+term+storage+on+tobacco+smoke+particulate+matter+in+in+vitro+genotoxicity+and+cytotoxicity+assays%5BTitle%5D)+AND+%22Regul.+Toxicol.+Pharmacol%22%5BJournal%5D)">The effect of long term storage on tobacco smoke particulate matter in in vitro genotoxicity and cytotoxicity assays.</a> Regul. Toxicol. Pharmacol. 65 (2), 196-200 (2013).</li>
<li>Roemer, E., et al. <a target="_blank" href="https://www.degruyter.com/view/j/cttr.2012.25.issue-1/cttr-2013-0912/cttr-2013-0912.xml">Mainstream Smoke Chemistry and in Vitro and In Vivo Toxicity of the Reference Cigarettes 3R4F and 2R4F.</a> Beitr. Zur Tab. Contrib. Tob. Res. 25 (1), (2014).</li>
<li>International Organization for Standards. <a target="_blank" href="https://www.iso.org/standard/60404.html">ISO 3088:2012 Routine analytical cigarette smoking machine – Definitions and standard conditions</a>. , (2012).</li>
<li>World Health Organization. <a target="_blank" href="http://apps.who.int/iris/bitstream/10665/75261/1/9789241503891_eng.pdf">Standard Operating Procedure for Intense Smoking of Cigarettes</a>. , (2012).</li>
<li>Brown, C. J., Cheng, J. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Electronic+cigarettes%3A+product+characterisation+and+design+considerations%5BTitle%5D)+AND+%22Tob.+Control%22%5BJournal%5D)">Electronic cigarettes: product characterisation and design considerations.</a> Tob. Control. 23 (Suppl 2), ii4-ii10 (2014).</li>
<li>Cooperation Centre for Scientific Research Relative to Tobacco. <a target="_blank" href="https://www.coresta.org/routine-analytical-machine-e-cigarette-aerosol-generation-and-collection-definitions-and-standard">CRM No. 81 - Routine Analytical Machine for E-Cigarette Aerosol Generation and Collection - Definitions and Standard Conditions</a>. , (2015).</li>
<li>Thorne, D., Adamson, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+review+of+in+vitro+cigarette+smoke+exposure+systems%5BTitle%5D)+AND+%22Exp.+Toxicol.+Pathol%22%5BJournal%5D)">A review of in vitro cigarette smoke exposure systems.</a> Exp. Toxicol. Pathol. 65 (7-8), 1183-1193 (2013).</li>
<li>Klus, H., Boenke-Nimphius, B., Müller, L. <a target="_blank" href="https://www.degruyter.com/view/j/cttr.2016.27.issue-4/cttr-2016-0015/cttr-2016-0015.xml">Cigarette Mainstream Smoke: The Evolution of Methods and Devices for Generation, Exposure and Collection.</a> Beitr. Zur Tab. Contrib. Tob. Res. 27 (4), (2016).</li>
<li>Baker, R. <a target="_blank" href="https://www.degruyter.com/view/j/cttr.2002.20.issue-1/cttr-2013-0728/cttr-2013-0728.xml">The Development and Significance of Standards for Smoking-Machine Methodology.</a> Beitr. Zur Tab. Contrib. Tob. Res. 20 (1), (2014).</li>
<li>Thorne, D., Crooks, I., Hollings, M., Seymour, A., Meredith, C., Gaca, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+mutagenic+assessment+of+an+electronic-cigarette+and+reference+cigarette+smoke+using+the+Ames+assay+in+strains+TA98+and+TA100%5BTitle%5D)+AND+%22Mutat.+Res.+Toxicol.+Environ.+Mutagen%22%5BJournal%5D)">The mutagenic assessment of an electronic-cigarette and reference cigarette smoke using the Ames assay in strains TA98 and TA100.</a> Mutat. Res. Toxicol. Environ. Mutagen. 812, 29-38 (2016).</li>
<li>Thorne, D., Larard, S., Baxter, A., Meredith, C., Gaҫa, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+comparative+in+vitro+assessment+of+e-cigarette+and+cigarette+smoke+aerosols+using+the+%CE%B3H2AX+assay+and+applied+dose+measurements%5BTitle%5D)+AND+%22Toxicol.+Lett%22%5BJournal%5D)">The comparative in vitro assessment of e-cigarette and cigarette smoke aerosols using the γH2AX assay and applied dose measurements.</a> Toxicol. Lett. 265, 170-178 (2017).</li>
<li>Herrington, J. S., Myers, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Electronic+cigarette+solutions+and+resultant+aerosol+profiles%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Chromatogr.+A%22%5BJournal%5D)">Electronic cigarette solutions and resultant aerosol profiles.</a> J. Chromatogr. A. 1418, 192-199 (2015).</li>
<li>Yu, V., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Electronic+cigarettes+induce+DNA+strand+breaks+and+cell+death+independently+of+nicotine+in+cell+lines%5BTitle%5D)+AND+%22Oral+Oncol%22%5BJournal%5D)">Electronic cigarettes induce DNA strand breaks and cell death independently of nicotine in cell lines.</a> Oral Oncol. 52, 58-65 (2016).</li>
<li>Ji, E. H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Characterization+of+Electronic+Cigarette+Aerosol+and+Its+Induction+of+Oxidative+Stress+Response+in+Oral+Keratinocytes%5BTitle%5D)+AND+%22PLOS+ONE%22%5BJournal%5D)">Characterization of Electronic Cigarette Aerosol and Its Induction of Oxidative Stress Response in Oral Keratinocytes.</a> PLOS ONE. 11 (5), e0154447(2016).</li>
<li>Morgan, D. L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Chemical+Reactivity+and+Respiratory+Toxicity+of+the+-Diketone+Flavoring+Agents%3A+2%2C3-Butanedione%2C+2%2C3-Pentanedione%2C+and+2%2C3-Hexanedione%5BTitle%5D)+AND+%22Toxicol.+Pathol%22%5BJournal%5D)">Chemical Reactivity and Respiratory Toxicity of the -Diketone Flavoring Agents: 2,3-Butanedione, 2,3-Pentanedione, and 2,3-Hexanedione.</a> Toxicol. Pathol. 44 (5), 763-783 (2016).</li>
<li>Cooperation Centre for Scientific Research Relative to Tobacco. <a target="_blank" href="https://www.coresta.org/determination-glycerin-propylene-glycol-water-and-nicotine-aerosol-e-cigarettes-gas-chromatographic">CRM No. 84 - Determination of Glycerin, Propylene Glycol, Water, and Nicotine in the Aerosol of E-Cigarettes by Gas Chromatographic Analysis</a>. , (2017).</li>
</ol>

Program stypendialny Tobacco Product Regulatory Science Research Fellowship zarządzany przez Tulane University jest finansowany przez Altria Client Services Regulatory Affairs.

Najbardziej krytycznymi elementami niniejszego protokołu są zapewnienie czystości urządzenia na początku i po zakończeniu każdej ekstrakcji oraz dbanie o szczelność wszystkich połączeń, aby przepływ powietrza pozostał stały. Jeśli urządzenie nie zostanie odpowiednio oczyszczone, istnieje ryzyko zanieczyszczenia krzyżowego między próbkami. Ponadto, jeśli urządzenie pozostanie nieczyste przez dłuższy czas, skondensowany aerozol i wysuszony rozpuszczalnik mogą zablokować system. Należy zauważyć, że podczas zaciągania się ko...

Pomimo intensywnych wysiłków organizacji zdrowia, używanie produktów tytoniowych pozostaje główną przyczyną zgonów, których można uniknąć w skali całego świata, przy czym większość tych zgonów przypisuje się paleniu papierosów1. Od czasu wprowadzenia na rynek w 2003 roku, papierosy elektroniczne zyskują na popularności wśród użytkowników produktów tytoniowych. Obecnie papierosy elektroniczne są najpopularniejszą alternatywą dla konwencjonalnych papierosów wśród dorosłych Amerykanów (~5%)2 oraz najpopularniejszym systemem dostarczania nikotyny wśród uczniów szkół średnich niższego szczebla (~5,3%) i wyższego szczebla (~16%)3. Jeśli obecne trendy się utrzymają, można oczekiwać, że papierosy elektroniczne zastąpią konwencjonalne papierosy w przyszłych pokoleniach. Jednak skutki zdrowotne wynikające z używania papierosów elektronicznych pozostają niejasne.
Badania nad papierosami elektronicznymi nie rozpoczęły się na poważnie, dopóki ich popularność gwałtownie nie wzrosła w 2013 roku3,4. Od tego czasu w celu zbadania kwestii ich toksyczności zastosowano szereg różnych modeli. Jednak wyniki wielu badań są sprzeczne i choć wydaje się, że papierosy elektroniczne są ogólnie mniej toksyczne niż tradycyjne papierosy, obecnie nie ma konsensusu co do skutków zdrowotnych stosowania papierosów elektronicznych5,6,7. Nasze poprzednie badania wskazują, że papierosy elektroniczne są znacznie mniej toksyczne dla śródbłonka naczyniowego niż tradycyjne papierosy, pomimo ich zdolności do powodowania uszkodzeń DNA oraz indukcji stresu oksydacyjnego i śmierci komórkowej8. Niemniej jednak konieczne są dalsze badania, zanim będziemy mogli sformułować jednoznaczne wnioski dotyczące skutków zdrowotnych stosowania papierosów elektronicznych.
Ponieważ tradycyjne papierosy są główną przyczyną możliwych do uniknięcia chorób naczyniowych9, rośnie zainteresowanie ryzykiem dla zdrowia naczyń krwionośnych związanym ze stosowaniem papierosów elektronicznych10,11,12. Aby zbadać wpływ papierosów elektronicznych na układ naczyniowy, w naszym laboratorium opracowano sterowane mikrokontrolerem urządzenie do palenia/wapowania (Rycina 1)8. Urządzenie to umożliwia otrzymywanie ekstraktów z dymu tradycyjnych papierosów lub aerozolu z papierosów elektronicznych w rozpuszczalnikach wodnych lub organicznych. Ponieważ przepływ powietrza jest kontrolowany za pomocą regulowanego regulatora przepływu powietrza oraz programu czasowego PBASIC, urządzenie może być wykorzystywane do otrzymywania ekstraktów zgodnie z dowolną liczbą protokołów zdefiniowanych przez użytkownika. W niniejszym opracowaniu szczegółowo opisujemy montaż i obsługę tego urządzenia, a także dwa potencjalne zastosowania: ocenę żywotności komórek in vitro oraz chromatografię gazową sprzężoną z spektrometrią mas.
<img alt="Schemat układu ekstrakcji dymu z papierosów i e-papierosów do analizy porównawczej." class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56709/56709fig1.jpg" data-altupdatedat="1788250015000" data-alt="Rysunek 1"> 
Rysunek 1: Urządzenie do palenia/waporyzacji. Schemat montażu fizycznego urządzenia do palenia/waporyzacji w konfiguracji papierosowej/elektronicznej papierosa (e-papieros) (A) oraz w konfiguracji e-papierosa z tankiem (B). Legenda komponentów: 1) port inhalacyjny; 2) główny impinger zbierający; 3) impinger przelewowy; 4) pułapka próżniowa z kolbą Buchnera; 5) normalnie otwarty zawór elektromagnetyczny; 6) mikrokontroler BS1; 7) regulator przepływu powietrza; 8) podstawa tanku e-papierosa z gwintem 510. <a href="//cloudflare.jove.com/files/ftp_upload/56709/56709fig1large.jpg" target="_blank">Kliknij tutaj, aby wyświetlić większą wersję tego rysunku.</a>

<table><tbody><tr><td>Adapter ścienny 12 V AC/DC</td><td>Digi-Key</td><td>T1099-P5P-ND</td><td></td></tr><tr><td>Rezystory 2,2 Ohm</td><td>Digi-Key</td><td>A105635-ND</td><td>Używany w tandemie do generowania rezystancji 4,4 Ohm na rysunku 2A</td></tr><tr><td>Rezystory 330 Ohm</td><td>Digi-Key</td><td>330QBK-ND</td><td></td></tr><tr><td>510 Podstawa gwintowana</td><td>NJoy</td><td>N/A</td><td>Odzyskany przez demontaż elektronicznego papierosa</td></tr> <tr><td>NJoy drugiej generacjiKwas octowy, lodowaty</td><td>Sigma-Aldritch</td><td>A6283</td><td></td></tr><tr><td>Aceton (klasa chromatograficzna)</td><td>Sigma-Aldritch</td><td>34850</td><td></td></tr><tr><td>Podstawowa pieczęć Płytka projektowa</td><td>Digi-Key</td><td>27112-ND</td><td>Ta płyta zawiera mikrokontroler BS1, adapter szeregowy, wyłącznik zasilania i złącze bębnowe do adaptera ściennego AC/DC</td></tr><tr><td>Basic Stamp Adapter USB na szeregowy</td><td>Digi-Key</td><td>28030-ND</td><td>Opcjonalny komponent umożliwiający komunikację adaptera szeregowego BS1 przez USB</td></tr><tr><td>Kolba Buchnera (kolba próżniowa) 250 ml</td><td>VWR</td><td>10545-854</td><td></td></tr><tr><td>Przezroczysta taśma</td><td>3M</td><td>S-9783</td><td></td></tr><tr><td>Przezroczyste rurki winylowe, 3/8" ID</td><td>Watts</td><td>443064</td><td></td></tr><tr><td>EGM-2 Pożywka do hodowli komórek śródbłonka</td><td>Lonza</td><td>CC-3162</td><td></td></tr><tr><td>Etanol</td><td>Pharmco-Aaper</td><td></td><td></td></tr><tr><td>111000200 Regulator przepływu</td><td>Dwyer</td><td>VFA-23-BV</td><td></td></tr><tr><td>Chromatograf gazowy</td><td>Varian</td><td>450-GC</td><td></td></tr><tr><td>Szklana strzykawka, 10 ml</td><td>Sigma-Aldritch</td><td>Z314552</td><td></td></tr><tr><td>Szklana strzykawka, 10 &mikro; L</td><td>Hamilton</td><td>80300</td><td></td></tr><tr><td>Wysokopróżniowy smar silikonowy</td><td>Dow Corning</td><td>146355D</td><td></td></tr><tr><td>Zacisk węża</td><td>Precyzyjna marka</td><td>35125</td><td></td></tr><tr><td>Ludzkie komórki śródbłonka żyły pępowinowej</td><td>ATCC</td><td>PCS-100-013&nbsp;</td><td></td></tr><tr><td>Spektrometr mas</td><td>Varian</td><td>300-MS</td><td></td></tr><tr><td>Midget Impinger</td><td>Chemglass</td><td>CG-1820-01</td><td></td></tr><tr><td>Neutralny czerwony</td><td>Sigma-Aldritch</td><td>N4638</td><td></td></tr><tr><td>Folia parafinowa</td><td>3M</td><td>PM-992</td><td></td></tr><tr><td>Wałek uszczelniający płytę</td><td>BioRad</td><td>MSR0001</td><td></td></tr><tr><td>Uszczelka płytowa; Foliowy</td> stojak pierścieniowy <td>Thermo</td><td>276014</td><td></td></tr><tr><td>20 "</td><td>Amerykańskie produkty edukacyjne</td> Zawór elektromagnetyczny <td>7-G15-A</td><td></td></tr><tr><td>(normalnie otwarty)</td> <td>US Solid</td><td>USS2-00081</td><td></td></tr><tr><td>Przekaźnik półprzewodnikowy</td><td>Digi-Key</td><td>CLA279-ND</td><td></td></tr><tr><td>Zacisk stojaka</td><td>Eisco</td><td>CH0688</td><td></td></tr><tr><td>Filtr strzykawkowy, PES, 0,22 um</td><td>miliporów</td><td>SLGP033RS</td><td></td></tr><tr><td>Strzykawka,</td><td>strzykawka 10 ml BD</td><td>309604</td><td></td></tr><tr><td>korkiem z otworem przelotowym, rozmiar 6</td><td>VWR</td><td>59581-287</td><td></td></tr><tr><td>Pompa próżniowa</td><td>KNF Neuberger</td><td>N86KTP</td><td></td></tr></tbody></table>

sterowane mikrokontrolerem urządzenie do wytwarzania płynnych ekstraktów z konwencjonalnego dymu papierosowego i aerozolu z papierosów elektronicznych

A Microcontroller Operated Device for the Generation of Liquid Extracts from Conventional Cigarette Smoke and Electronic Cigarette Aerosol

Elektroniczne papierosy są najpopularniejszym produktem tytoniowym wśród gimnazjalistów i licealistów oraz najpopularniejszym alternatywnym produktem tytoniowym wśród dorosłych. Wysokiej jakości, powtarzalne badania nad konsekwencjami używania papierosów elektronicznych są niezbędne do zrozumienia pojawiających się problemów zdrowia publicznego i opracowania polityki regulacyjnej opartej na dowodach. Podczas gdy coraz więcej artykułów omawia papierosy elektroniczne, istnieje niewielka spójność metod w różnych grupach i bardzo mały konsensus co do wyników. W tym miejscu opisujemy programowalne urządzenie laboratoryjne, które można wykorzystać do tworzenia ekstraktów z konwencjonalnego dymu papierosowego i aerozolu z papierosów elektronicznych. Protokół ten zawiera szczegółowe instrukcje dotyczące montażu i obsługi wspomnianego urządzenia oraz demonstruje zastosowanie wygenerowanego ekstraktu w dwóch zastosowaniach próbek: teście żywotności komórek in vitro i spektrometrii mas chromatografii gazowej. Metoda ta zapewnia narzędzie do bezpośrednich porównań między tradycyjnymi papierosami a papierosami elektronicznymi i jest dostępnym punktem wyjścia do badań nad papierosami elektronicznymi.

W ciągu 24 godzin od wystawienia ludzkich komórek śródbłonka żyły pępowinowej na działanie ekstraktu z tradycyjnego dymu papierosowego (CSE) lub ekstraktu z aerozolu e-papierosa (EAE) następuje istotny (kontrola vs. CSE P &lt;0.001; kontrola vs. EAE P &lt;0.01; n = 6) spadek żywotności komórek (Rycina 3A). Ekstrakty przygotowano przy zastosowaniu profilu zaciągań obejmującego 2 zaciągnięcia po 2 sekundy o objętości 55 mL na minutę i znormali...

Tutaj opisujemy programowalne urządzenie laboratoryjne, które może być używane do tworzenia ekstraktów konwencjonalnego dymu papierosowego i aerozolu z papierosów elektronicznych. Metoda ta stanowi użyteczne narzędzie do bezpośrednich porównań między tradycyjnymi papierosami a papierosami elektronicznymi i stanowi przystępny punkt wyjścia do badań nad papierosami elektronicznymi.

Sterowane mikrokontrolerem urządzenie do wytwarzania płynnych ekstraktów z konwencjonalnego dymu papierosowego i aerozolu z papierosów elektronicznych

Electronic cigarettes are the most popular tobacco product among middle and high schoolers and are the most popular alternative tobacco product among ...

Ogólnym celem tej procedury jest wygenerowanie płynnych ekstraktów z aerozoli papierosów elektronicznych do wykorzystania w testach toksykologicznych. Ta metoda może pomóc odpowiedzieć na ważne pytania dotyczące papierosów elektronicznych, takie jak to, jak aerozol z papierosów elektronicznych wpływa na ludzkie komórki naczyniowe? Główną zaletą tej techniki jest to, że pozwala ona na dostosowanie protokołu przepływu powietrza i czasu zaciągania przez dowolne laboratorium do ich specyficznych potrzeb badawczych.Implikacje tej techniki rozciągają się w kierunku lepszego zrozumienia potencjalnych zagrożeń związanych z używaniem papierosów elektronicznych, ponieważ zapewnia ona konfigurowalną platformę, która może generować ekstrakty aerozolowe z papierosów elektronicznych we własnym laboratorium. Ta metoda może zapewnić wgląd w ryzyko związane z papierosami elektronicznymi. Może być również stosowany do innych produktów, takich jak konwencjonalne wyroby tytoniowe lub produkty z konopi indyjskich.Na początek przymocuj 100-mililitrową kolbę Buchnera do stalowego stojaka pierścieniowego i utwórz pułapkę próżniową, wypełniając ją 50 gramami chlorku wapnia, aby służyła jako środek osuszają

a-microcontroller-operated-device-for-generation-liquid-extracts-from

Research

JoVE Journal

Bioengineering

Bioinżynieria

Komórki nabłonka płuc można wyizolować z dróg oddechowych myszy i hodować na granicy fazy powietrze-ciecz jako model zróżnicowanego nabłonka oddechowego. Opisano protokół izolacji, hodowli i narażania tych komórek na dym papierosowy z głównego strumienia w celu zbadania odpowiedzi molekularnych na tę toksynę środowiskową.

Izolacja komórek nabłonka dróg oddechowych myszy i ekspozycja na eksperymentalny dym tytoniowy w układzie interfejsu powietrze-ciecz

Ten protokół opisuje metodę wystawiania gryzoni na działanie oparów papierosów elektronicznych (E-vapor) i dymu papierosowego. Komory ekspozycyjne są konstruowane poprzez modyfikację komór anestezjologicznych za pomocą zautomatyzowanego systemu pompowania, który dostarcza gryzoniom parę E lub dym papierosowy. System ten można łatwo zmodyfikować, aby uwzględnić wiele eksperymentalnych punktów końcowych.

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

Na całym świecie rośnie liczba użytkowników elektronicznych papierosów (e-papierosów). Niewiele jednak wiadomo na temat skutków zdrowotnych wywoływanych przez wdychane aerozole do e-papierosów. W tym artykule opisano technikę wytwarzania aerozolu w e-papierosach odpowiednią do narażenia zwierząt i późniejszych badań toksykologicznych. Takie protokoły są wymagane do ustanowienia eksperymentalnie odtwarzalnych i znormalizowanych systemów ekspozycji na e-papierosy.

Wytwarzanie aerozolu z papierosów elektronicznych przez urządzenie do waporyzacji maszynowej trzeciej generacji: zastosowanie do badań toksykologicznych

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).

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

Spektroskopia ESR z pułapkowaniem spinowym została wykorzystana do zbadania wpływu roślinnych przeciwutleniaczy, takich jak likopen, pyknogenol i ekstrakt z pestek winogron, na neutralizację wolnych rodników w fazie gazowej w dymie papierosowym.

Protokół wykrywania i neutralizacji wolnych rodników w fazie gazowej w głównym nurcie dymu papierosowego

Niniejszy artykuł opisuje podejście w zakresie biofabrykacji: osadzanie polisacharydów reagujących na bodźce w obecności spolaryzowanych elektrod w celu stworzenia biokompatybilnych filmów, które mogą zostać funkcjonalizowane komórkami lub białkami. Przedstawiamy laboratoryjną strategię wytwarzania tych filmów, a także ich podstawowe zastosowania w tworzeniu interaktywnych, biofunkcjonalizowanych powierzchni dla aplikacji typu lab-on-a-chip.

Łączenie interfejsu bioelektronicznego za pomocą biofabrykacji

Celem tego protokołu jest wystawienie ludzkich organotypowych 3D modeli tkanek oskrzelowych i nosowych na główny nurt dymu papierosowego (CS) na granicy powietrze-ciecz. Wpływ CS na tkanki jest następnie badany za pomocą testu aktywności cytochromu P450, pomiaru bicia rzęsek i podejścia opartego na biologii systemowej.

Ocena skutków powtarzającego się narażenia organotypowych modeli 3D hodowli tkanek oskrzelowych i nosowych na cały dym papierosowy

Tutaj prezentujemy protokół syntezy nowatorskich biokompozytów o wysokim współczynniku proporcji w warunkach biologicznych i w płynnych podłożach. Biokompozyty skalują się odpowiednio od nanometrów do mikrometrów pod względem średnicy i długości. Nanocząstki miedzi (CNP) i siarczan miedzi w połączeniu z cystyną są kluczowymi składnikami syntezy.

Wytwarzanie skalowalnych, metalicznych nanokompozytów o wysokim współczynniku kształtu w biologicznym ciekłym ośrodku

Mikroprzepływowe wytwarzanie podwójnych emulsji zazwyczaj obejmuje urządzenia o wzorzystej zwilżalności lub specjalnie wykonane elementy szklane. W tym miejscu opisujemy wytwarzanie i testowanie generatora podwójnej emulsji z polidimetylosiloksanu (PDMS), który nie wymaga obróbki powierzchni ani skomplikowanych procesów produkcyjnych i jest w stanie wytwarzać podwójne emulsje do 14 μm.

Podwójne wytwarzanie emulsji przy użyciu współosiowego urządzenia do ustawiania ostrości przepływu z polidimetylosiloksanu (PDMS)

Prezentujemy platformę mikroprzepływową ze zintegrowaną siecią elektrod powierzchniowych, która łączy rezystancyjne wykrywanie impulsów (RPS) z wielokrotnym dostępem z podziałem kodu (CDMA), do wielokrotnego wykrywania i wymiarowania cząstek w wielu kanałach mikroprzepływowych.

Platforma mikroprzepływowa z multipleksowaną detekcją elektroniczną do przestrzennego śledzenia cząstek

Poznaj metodę wytwarzania płynnych ekstraktów z aerozolu e-papierosów do badań toksykologicznych. To programowalne urządzenie umożliwia dostosowanie parametrów przepływu powietrza do potrzeb laboratorium.

Sterowane mikrokontrolerem urządzenie do wytwarzania płynnych ekstraktów z konwencjonalnego dymu papierosowego i aerozolu z papierosów elektronicznych (Wideo) | JoVE Journal

Sterowane mikrokontrolerem urządzenie do wytwarzania płynnych ekstraktów z konwencjonalnego dymu papierosowego i aerozolu z papierosów elektronicznych

Przeglądaj więcej filmów