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Bioengineering

전통적인 담배 연기와 전자 담배 연 무질에서 액체 추출의 세대에 대 한 장치를 운영 하는 마이크로컨트롤러

doi: 10.3791/56709 Published: January 18, 2018

Summary

여기, 우리는 기존의 담배 연기 및 전자 담배에 어로 졸의 추출 물을 만드는 데 사용할 수 있는 프로그래밍 가능한 실험실 장치를 설명 합니다. 이 메서드는 일반 담배와 전자 담배 사이의 직접 비교를 하기 위한 유용한 도구를 제공 하며 전자 담배 연구를 액세스할 수 있는 진입점입니다.

Abstract

전자 담배 중, 고 등 학생 중에서 가장 인기 있는 담배 제품 이며 성인 중 가장 인기 있는 대체 담배 제품. 높은 품질, 전자 담배 사용의 결과 대 한 재현성 연구 공중 보건 우려 신흥 및 증거를 만들어 규제 정책을 기반으로 하는 이해를 위해 필수적 이다. 전자 담배, 논의 하는 논문의 수가 증가 하는 동안 약간의 일관성에에서 있다 방법 그룹 및 결과에 거의 합의. 여기, 우리는 기존의 담배 연기 및 전자 담배에 어로 졸의 추출 물을 만드는 데 사용할 수 있는 프로그래밍 가능한 실험실 장치를 설명 합니다. 이 프로토콜 어셈블리 및 했다 장치의 운영에 대 한 지침을 자세히 설명 하 고 두 샘플 응용 프로그램에서 생성 된 추출의 사용 방법을 보여 줍니다: 체 외에서 세포 생존 능력 분석 실험 및 가스 크로마토그래피 질량 분석. 이 메서드는 일반 담배와 전자 담배 사이의 직접 비교를 만들기 위한 도구를 제공 하며 전자 담배 연구를 액세스할 수 있는 진입점입니다.

Introduction

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건강 기관에 의해 집중적인된 노력에도 불구 하 고 사용 하는 담배 제품 담배 흡연1기인이 죽음의 대다수와 가진 전세계 예방 가능한 사망의 주요 원인이 남아 있습니다. 이후 2003 년에 시장에 진입, 전자 담배는 담배 제품 사용자 들 사이 인기가 증가 되었습니다. 현재, 전자 담배는 일반 담배 미국 성인 (~ 5%)2 중 고 중 (~ 5.3%), 고 등 학생 (~ 16%)3중 가장 인기 있는 니코틴 전달 시스템을 가장 인기 있는 대안 이다. 현재 추세가 계속 하는 경우 전자 담배 미래 세대에 대 한 일반 담배를 대체 하 예상 될 수 있다. 그러나, 전자 담배 사용의 건강 결과 불분명 남아 있습니다.

전자 담배에 대 한 연구는 전자 담배 인기 20133,4에 급속 하 게 증가 될 때까지 본격적으로 시작 하지 않았다. 그때 이후로, 다른 모델의 숫자는 그들의 독성의 문제를 해결 하기 위해 고용 되었다. 그러나, 많은 연구의 결과 충돌, 있으며 전자 담배는 일반 담배 보다 일반적으로 덜 독성 것 같다 동안 전자 담배 건강 결과에 아무 현재 일치5, 6 , 7. 우리의 이전 연구는 전자 담배는 DNA 손상 및 산화 스트레스와 세포 죽음8의 유도 원인 그들의 능력에도 불구 하 고 일반 담배 보다 훨씬 적은 혈관 내 피에 독성을 나타냅니다 . 그러나 전자 담배 사용의 건강 결과 대 한 확고 한 결론을 내릴 수 있습니다 전에, 더 많은 연구가 필요 하다.

일반 담배는 혈관 질환 예방9의 주요 원인,10,,1112를 사용 하는 전자 담배 혈관 건강 위험에는 관심이 있다. 혈관 시스템에 전자 담배의 효과 공부 하기 위하여 우리의 실험실 개발 운영 마이크로컨트롤러 흡연/vaping 장치 (그림 1)8. 이 장치는 수성 또는 유기 용 매에 액체 추출 하거나 기존의 담배 연기 또는 전자 담배에 어로 졸의 생성 수 있습니다. 공기는 조절 가능한 공기 흐름 레 귤 레이 터 및 PBASIC 타이밍 프로그램의 조합에 의해 제어 됩니다로 여러 사용자 정의 프로토콜에 따라 추출 물 생성 하 장치를 사용할 수 있습니다. 여기 우리가 세부 어셈블리 및이 장치 뿐만 아니라 2 개의 잠재적인 응용 프로그램의 작동: 체 외에서 세포 생존 능력 평가 및 가스 크로마토그래피 질량 분석.

Figure 1
그림 1: 금연/Vaping 장치. 전자 담배 (전자-cig) 구성 (A) 처럼 담배/담배와 탱크 전자 담배 구성 (B) 흡연/vaping 장치의 실제 어셈블리에 대 한 도식 구성 요소 키: 1) 흡입 포트; 2) 기본 컬렉션 임 핀 저; 3) 오버플로 임 핀 저; 부 흐 너 4) 플라스 크 진공 트랩; 5) 일반적으로 열려 솔레노이드 밸브; 6) BS1 마이크로컨트롤러; 7) 공기 밸브; 8) 510 전자 담배 탱크 기본 스레드. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.

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Protocol

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1입니다. 조립 장치

  1. 부 흐 너 플라스 크 (그림 1, #4) 강철 반지를 고를 건조 시키는 역할을 염화 칼슘의 50 g 그것을 작성 하 여 진공 트랩을 만들 100 mL를 보안 합니다. 고무를 통해 구멍 마 개와 함께 플라스 크를 밀봉 하 고 파라핀 필름, 마 개 접합 랩 구멍을 통해 한 피 펫을 실행 합니다.
  2. 비닐 튜브를 사용 하 여 t-교차점 호스 커넥터 마 개에서까지 피 펫을 연결 합니다.
  3. 비닐 튜브를 사용 하 여 두 임 핀 저 (그림 1, # 2와 #3)에 연결 하 고 출력을 연결 합니다 두 번째 임 핀 저의 t-교차점 호스 커넥터.
  4. 비닐 튜브를 사용 하 여 흡입 포트 (그림 1, #1)로 첫 번째 임 핀 저의 입력된 포트를 연결 합니다.
  5. 부 흐 너 플라스 크의 측면 팔 공기 레 귤 레이 터 (그림 1, #7)의 입력된 포트에 연결 하는 비닐 튜브를 사용 하 여 고 진공 펌프 공기 레 귤 레이 터의 출구 포트.
  6. 그림 2A에서 회로도 따라 회로 조립 한다.
  7. 직렬 어댑터 및 제조업체의 소프트웨어에 의하여 BS1 마이크로컨트롤러 (그림 1, #6)를 PBASIC 프로그램 SVL.bs1 (그림 2B, 또한 https://github.com/ChastainAnderson/SVL에서 제공)를 업로드 합니다.
  8. 장소는 510 스레드 자료 (그림 1 #8) 링에 서 클램프.
  9. 비닐 튜브를 사용 하 여 t-교차점 호스 커넥터의 자유로운 끝에 솔레노이드 밸브 (그림 1, #5)를 연결 합니다.
    참고: 장치 완료 하 고 작업에 대 한 준비, 그들은 공기가 꽉 이며 호스 클램프 및 필요에 따라 진공 그리스 적용 되도록 모든 관절을 확인 한다.

Figure 2
그림 2: 전기 회로도 및 PBASIC 코드. 그림 2A 모두 정상적으로 열려 솔레노이드 밸브를 활성화 하는 데 필요한 전기 회로 조립 전기 회로도 표시 하 고 버튼의 난방 코일 활성화 전자 담배 (는 510 통해 스레드 전자 담배 탱크 기본)입니다. 난방 코일 (p: 전력;의 전기 매개 변수 R: 저항; 그리고 i: 전류)는 예상 하 고 경험적으로 멀티 미터 게시물 어셈블리 확인 되어야 한다. 그림 2B PBASIC 타이밍 프로그램을 그림 2A (또한 https://github.com/ChastainAnderson/SVL에서 제공)에 회로 제어 하는 데 필요한 표시 됩니다. SVT & IPT (#5 & #6) 타이밍 상수 ms의 단위에는 및 2 초 활성화 시간과 28의 가동 중지 시간을 제공 하기 위해 설정 s. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.

2. 샘플 저장 및 준비

  1. 실내 온도에 완벽 한 비닐 봉투에 어둠 속에서 모든 개봉된 전통과 전자 담배 샘플을 저장 합니다.
  2. 일단, 과도 일 분을 흡수 하는 종이 타월로 4 º C에서 밀폐 비닐 봉지에 샘플을 저장 합니다.
  3. 미리 사용 하기 전에 적어도 30 분 동안 실내 온도 humidor 습도 ~ 60%에서 모든 샘플을 equilibrate.

3. 일반 동작 담배 연기/전자 담배 졸 추출

  1. 각 전자 담배 cartomizer/탱크 사전-vaping 분석 균형을 사용 하 여의 질량을 결정 합니다. 사전/사후 사후 vaping 무게의 차이 적절 한 투약을 결정 하기 위해 사용 됩니다.
    참고: 3R4F 참조 담배 니코틴, 0.7 mg를 포함로 간주 됩니다 그리고 상업 담배 상표의 니코틴 내용 기존의 분석 방법13에 의해 결정 될 수 있다.
  2. 샘플 응용 프로그램 1에 대 한 기본 임 핀 저 저수지 내 피 세포 배양 매체의 4.3 mL 채워 놓습니다. 샘플 응용 프로그램 2, 아세톤의 5 mL로 저수지를 채우십시오.
  3. 전자 담배 또는 기존의 담배 추출에 대 한 준비:
    1. 기존의 담배를 사용 하는 경우 필터 주위 명확한 테이프의 조각을 적용 하 고 담배 종이 필터를 조인 쉽게 표시 마크를 넣어.
    2. 전자 담배 처럼 담배를 사용 하 여 확인 하는 경우 배터리가 충전 잘 하 고는 cartomizer 배터리 단단히 조여.
    3. 전자 담배 탱크를 사용 하 여, 전자 담배 액체의 적절 한 볼륨 탱크에서 로드 되 다는 것을 확인 하 고 나사 510 스레드 기지에 탱크.
  4. 흡입 포트 (그림 1, #1) 기존의 또는 전자 담배 끝을 삽입 하 고 호스 클램프와 보안.
  5. 진공 펌프를 켭니다.
  6. 1.65 L/분 2 초 동안 55 mL 퍼프 수 있도록 뽑아 유량을 조정 합니다.
  7. 마이크로컨트롤러를 켭니다. 일반 담배를 사용 하는 경우 첫 번째 퍼프에 담배 불.
  8. 예상 될 때까지 실행 원하는 농도 (% 또는 백만 당 부분에 중량/볼륨) 이루어집니다.
  9. 분석 균형을 사용 하 여 증발 후 각 전자 담배 cartomizer/탱크의 질량을 결정 합니다. 대량 소비 하는 총을 확인 하려면 단계 3.1에서에서 찍은 측정에이 측정을 비교 합니다. 용 매 소모 질량/볼륨의 농도 계산 합니다. 소비 니코틴의 어 금 니 농도 사용 하 여 제품 사이 정상화.
    1. 부족 한 질량, 소비 하는 경우 장치에 전자 담배를 반환 하 고 더 사용 합니다.
    2. 충분 한 또는 초과 대량 소비, 진행 합니다.

4. 여과 및 저장

  1. 추출 물 세포 배양에 사용할 경우 0.22 μ m PES 주사기 필터를 통해 필터링.
  2. 추출을 즉시 사용 하거나-80 ° C에 저장 합니다. 앤더슨, 그 외 에 대 한 준비의 일환으로 8, 전자 담배 졸 적어도 2 주 동안 안정적인 것으로 입증 되었다 고 담배까지 2 년 동안 연기의 안정성 도둑 놈, 그 외 여러분 에 의해 설립 되었습니다. 13.

5. 청소 장치

  1. 각 추출 후 튜브를 헹 구 고 샘플 사이 월 저수지의 70% 에탄올 및 방지 하기 위해 이온된 수 장치.
  2. Rinsing, 간단히 지원 라인의 건조 공기 수 있도록 빈 장치를 실행 하는 다음.

6. 샘플 응용 프로그램 1: 중립 빨간 글귀 세포 생존 능력 분석 실험

  1. 위의 내 피 세포 성장 매체의 4.3 mL로 추출을 수행 합니다.
  2. 1 일 이전, 1 x 104 셀/웰 린 내 피 세포 성장 매체의 100 µ L의 밀도에서 96 잘 접시로 인간의 탯 줄 정 맥 내 피 세포를 씨.
  3. 셀 컨트롤 역할을 신선한 내 피 세포 배양 매체의 어느 100 µ L 또는 내 피 성장 세포 성장 매체 소비 2mm 니코틴 농도 추출 (1.4 mg의 25 µ L 혼합의 75 µ L 오래 된 내 피 세포 배양 매체를 대체 하 여 치료 4.3 mL 내 피 세포 성장 매체에 니코틴 소비) 치료로 500 µ M의 최종 농도 대 한.
  4. 두 담배 연기 및 전자 담배에 어로 졸의 구성 요소 중 많은 휘발성, 호 일 씰을 사용 하 여 우물을 밀폐 유지.
  5. 플레이트 18-24 h를 품 어 37 ° C, 5% CO2.
  6. 중립 빨강 얼룩이 솔루션을 준비:
    1. 버퍼링 된 소금 솔루션의 10 mL에 중립 붉은 염료의 33 mg를 용 해 하 여 100 x 중립 빨간색 재고 솔루션을 만듭니다.
    2. 사용 직전 솔루션 얼룩 중립 빨강 x 1을 만드는 세포 배양 매체에서 재고 솔루션 1: 100 x 100을 희석.
    3. 즉시 사용 하 고 사용 하기 전에 적어도 30 분 동안 37 ° C에서 솔루션 얼룩 중립 레드를 품 어.
      참고: 외피 동안 침전을 몇 가지 결정을 위해 정상적 이다. 이러한 결정 셀 문화 웰 스에 적용 하지 않도록 주의 해야 합니다. 필요한 경우, 중립 빨간색 재고 및 얼룩 솔루션 필터링 하 22 구경 µ m 필터를 사용할 수 있습니다.
  7. 추출 제거 하 고 중립 빨강 적절 한 정량화를 위한 적어도 3 개의 빈 우물을 만드는 데 사용 초과 음, 당 솔루션 얼룩의 100 µ L를 추가 합니다.
  8. 2-4 h 37 ° C, 5% CO2접시를 품 어.
  9. 중립 빨강 솔루션 얼룩을 제거 하 고 PBS에 침수에 의해 3 배를 씻어.
  10. 중립 빨강 적용 취소 (50% 이온된 물, 49% 에탄올, 1% 아세트산) 솔루션 얼룩.
  11. 떨고와 실내 온도에 적어도 10 분을 품 어.
  12. 540에서 흡 광도 읽고 nm.
  13. 빈 우물의 평균 값을 빼서 고 잘 빈 조정된 컨트롤 값의 평균을 표준화 하 여 데이터를 분석.

7. 샘플 응용 프로그램 2: 가스 착 색 인쇄기 질량 분석

  1. 추출으로 위의 5 mL로 아세톤의 수행 합니다.
  2. 실행 당 ~ 100 부품의 최종 농도 달성 하기 위해 장치 백만 (e 액체 소비/양의 아세톤의 무게) 샘플의.
  3. 정밀 유리 주사기를 사용 하 여, GC-MS 장치 인젝터에 1 µ L을 주입 수 있습니다. 250 ° C에서 1:20 비율 다음 오븐 프로토콜 ZB-5 열을 갖춘 결합 된 가스 크로마 토 그래프/4 극 자 분석기에 분할 주입: 50 ° C에서 1 분 140 ° C에 10 ° C/min 진입로 300 ° C에 20 ° C/min를 진입 하 고 10 분 동안.
  4. 대상 라이브러리에 어로 졸 구성 요소 식별에 결과 질량 스펙트럼을 일치 합니다.

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Representative Results

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인간의 탯 줄 정 맥의 노출의 24 시간 이내에 기존 담배 연기 추출 (CSE) 또는 전자 담배 졸 내 피 세포 추출 (EAE), 거기에 중요 한 (CSE P 대 제어 < 0.001; EAE P 대 제어 < 0.01; n = 6) 세포 생존 능력 (그림 3A)에 감소. 추출 물 2, 2 초, 분당 55 mL 퍼프 puffing 프로필 생성 했다 고 정규화에 따라 어 금 니 농도 장치에서 사용 하는 니코틴의. CSE의 500 µ M 소비 니코틴을 노출 극적으로 가능한 셀 컨트롤의 11.06 ± 0.28% 줄이고 EAE의 500 µ M 소비 니코틴을 노출 86.65 ± 4.60% 컨트롤의 실행 가능한 세포를 감소 시킨다.

그림 3B 는 가스 크로마토그래피에 의해 상업 전자 담배에서 전자 담배 부품의 변동에 따라 분리를 보여 줍니다. 구성 요소 다음 4 극 자 질량 분석을 통해 확인 되었다. 변동의 순서로 확인 된 구성 요소 포함: 프로필 렌 글리콜, 아 세 틸 propionyl, chlorobutanol, 글리세롤, 니코틴, 및 3 nitropthalic 산. 이 유일한 프로필 렌 글리콜, 글리세롤, 및 니코틴 제품 라벨1에 공개 됐다.

Figure 3
그림 3: 샘플 응용 프로그램: 세포 생존 능력 및 GC 양 그림 3A 표시 중립 빨간 글귀 분석 결과의 결과 500 µ M에 노출 하는 인간의 탯 줄 정 맥 내 피 세포에 수행 소비는 3R4F 연구 참조 담배 (CSE)에서 어느 기존의 담배 연기의 니코틴 등가물 또는 전자 담배에서 상용 전자 담배 (EAE) 졸. 막대기는 표준 편차 + 평균 이다. 꼬리, 두 결정 의미 홀된, t-테스트 및 결과 별표 표시: * * P < 0.01; P < 0.001; n = 6. 그림 3B 아세톤에서 solubilized 전자 담배 연 무질의 가스 크로마 토 그래프의 결과 표시 합니다. 봉우리 보존 시간 (변동) 주문 개별 화합물 나타내고 4 극 자 질량 분석에 의해 확인 되었다. 1) 프로필 렌 글리콜; 2) 틸 propionyl; 3) chlorobutanol; 4) 글리세롤; 5) 니코틴; 6) 3-nitropthalic 산입니다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.

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Discussion

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이 프로토콜의 가장 중요 한 요소는 보장 장치는 깨끗 한 시작 되며 각 추출의 완료 그리고 모든 물개는 그렇게 유지 되도록 공기 흐름을 일관 된 남아 있습니다. 장치가 제대로 청소 되지 않는 경우 수행의 위험에 사이 있다 샘플. 또한, 장치 시간 압축된에 어로 졸의 오랜된 기간에 대 한 부정한 왼쪽 고 건조 용 매 시스템을 차단할 수 있습니다. 참고 거기 피 기존의 담배와 공기 압력 강하를 수 미터 조정 해야 하지 동안 장치는 방 공기를 당기는 퍼프, 동안 원하는 공기를 제공 하기 위해 정상입니다. 이 방법의 주요 기능은 전자 담배 기술의 발전을 따라 잡으려고 적응 하는 능력입니다. 예를 들어, 많은 전자 담배 난방 코일의 버튼 누르면 활성화가 필요합니다. 이 장치는 직접 흉내 낸 사용자 프로그램으로 버튼을 누르면 (그림 2A) 제어 회로로 난방 코일을 채택 하고있다. 이 방법의 주요 제한 전자 담배 사용에 대 한 잘 특징이 표준 운영 절차의 부족에서 발생 한다. 일반 담배에 대 한 연구 참조 담배14 및 국제 프로토콜15,16 을 사용할 수 우리, 그러나 우리는 단지 이러한 메서드 전자 담배를과 적절 하 게 그것을 보장할 수 없습니다. 전자 담배 사용자의 행동을 모델링합니다. 또한,이 프로토콜 추출 액체 매체에서 생성합니다. 이 적절 한 특정 세포 유형, 내 피 세포, 기도 세포 등 다른 세포 유형, 등 수 있습니다 더 나은 공부 될 전자 담배에 어로 졸에의 직접 노출을 통해.

이 소자의 자연 새로운 표준 운영 절차 개발 업데이트할 수 있습니다. 수정 몇 가지 포인트는 특정 질문에 맞게 장치에 대 한 수 있는 자신을 제시. 최신 전자 담배 전자 담배17의 이전 모델 보다 더 높은 와트 범위를 포위 한다. 그림 2A에서 제시 하는 도식에 모두 저항 난방 코일 및가 열 코일 자체에 인접 한 수 교환할 다른 저항 값 (또는 심지어 가변 저항) 사용 하는 최종 파워를 조절 하는 부품을 전자 담배 액체 aerosolize 분무기에 최종 이론 전원 기존의 전력 방정식으로 산출 될 수 있다:

Equation 1또는Equation 2
여기서 p: 힘; V: 전압; R: 저항; 그리고 i: 전류입니다.

마찬가지로 광범위 하 게 허용 국제 표준 운영 절차가 없다 전자 담배 사용, 그리고 다른 그룹 다른 변수와 피 프로필을 고용 하실 수 있습니다. 일반적인 전자 담배 표준 CORESTA CRM8118, 일부 그룹 계속 ISO 3088:201215 , 누가 TobLabNet SOP 116등 기존의 담배 흡연 프로토콜의 수정된 버전을 사용 하는. 또한, 많은 실험실 실험실 및 기관 특정 정권을 사용 하 여 계속. 이 경우에, 우리 고용 2, 2 초, 분당; 55 mL 퍼프의 구성 된 구형 파 퍼프 프로필 그러나, 장치 모듈, 프로그래밍 가능한 자연 수 필요에 따라 다른 puffing 프로필에 적용할 수 있다. 퍼프 볼륨 직접 공기 흐름 미터를 조정 하 여 변경할 수 있습니다. 퍼프 시간과 난방 코일 활성화 시간 프로그램 SVL.bs1 (그림 2B, #5 & #6)에 SVT와 IPT 상수를 변경 하 여 변경할 수 있습니다. 이 예를 들면 SVT1 난방 회로의 활성화와 밸브 회로, SVT2 사이의 시간을 나타내는 SVT와 IPT 상수를 분할 하 여 할 수 하나 드 puffing 시간과 활성화 시간 동기화 하고자 한다면, 밸브 회로의 활성화와 난방 회로, 그리고 SVT3 난방 회로의 비활성화 및 비활성화 밸브 회로 마찬가지로 IPT 사이의 시간을 나타내는의 비활성화 사이의 시간을 나타내는. 510 스레드 기반은 많은 탱크 전자 담배에서 일반적, 보편적인 아니다. 다르게 스레드 기반 사용자 요구 하는 경우에 교체하실 수 있습니다. 구형 파 프로필 적절 하지 웨이브 프로 파일의 모양을 변경 하려면 연속 programable 구성 요소와 공기 흐름 미터 또는 솔레노이드 밸브를 교체 합니다.

전자 담배 연구 진행, 가용성 및 접근성 전자 담배로 흡연 장치는 장애물을 남아 있다. 담배 흡연 기계 1843로 일찍 담배 제품 연구의 중요 한 부분이 되었습니다 그리고 오늘 일반 담배19,20대 상용 흡연 기계의 다양 한 있다. 기존의 담배 흡연21에 대 한 여러 설립된 표준 운영 절차가 있다. 그러나, 많은 전통적인 담배 담배 장치 정확 하 게 기존 전자 담배와 전자 담배 브랜드와 모델, 내 차이 사이 디자인 다름 때문에 전자 담배를 흡연의 능력이 입증 같이: 직경, PSI 요구 사항, 그리고 센서 또는 단추에 대 한 필요 기반 활성화17. 현재는 이기종 상업 분야의 전자 담배 흡연 기계 장치 (예: Borgwalt22 와 Vitrocell 공기 액체 인터페이스 노출 뿐만 아니라 직접에 어로 졸 추출 설계 된 장치 등을 포함 하는 22,23). 상업 옵션의 가용성에도 불구 하 고 많은 그룹에 어로 졸 추출 10,11,,1224, 에 대 한 그들의 자신의 실험실 내에서 조작 하는 장치를 사용 하 여 계속 25 , 26.이 대 한 동기는 다양. 어떤 경우에 연구자는 더 나은 모델 인간의 행동10을 추구합니다. 다른 사람 담배 연기12의 이전 게시 된 연구와 연속성을 유지 하려고 합니다. 아직도 다른 사람 직접 실험실 제조24에 대 한 동기 부여로 상업 대안의 어려움을 인용 한다. 이 소자는 많은 형태 고, 많은 경우에, 실험실 특정 프로토콜을 사용. 불행 하 게도, 기계 장치, 효능, 그리고 이러한 장치 및 프로토콜의 기능은 종종 아래-보고.

(그림 3A) 위의 두 샘플 응용 프로그램의 첫 번째는 내 피 세포 생존 능력에 기존 담배 연기 및 전자 담배에 어로 졸의 효과 보여 줍니다. 전통적인 담배 연기 내 피 세포 죽음과 장애9원인 입증 되었습니다, 그것은 합리적인 가설을 그 전자 담배 졸 했을 비슷한 효과. 이 테스트 하려면 우리는 기존의 담배 연기 추출 또는 전자 담배에 어로 졸의 해당 레벨 24 h에 대 한 추출 니코틴 인간 탯 줄 정 맥 내 피 세포를 노출. 전자 담배에 어로 졸 유발 감소의 효과 크기 후 감소 하면서 ~ 13%는 모두 기존의 담배 연기와 전자 담배 졸 세포 생존 능력에 통계적으로 유의 한 감소를 야기, 기존의 담배 연기 노출 90% 육박. 이 지원 전자 담배는 일반 담배 보다 혈관 시스템에 덜 해로운 생각, 하지만 그들은 여전히 안전 하지 않습니다. (그림 3B) 위의 두 샘플 응용 프로그램의 두 번째에는 유기 용 매로 추출 하는 전자 담배 졸 부품으로 분리 되 고 질량 분석을 통해 분석 될 수 보여 줍니다. 구성 요소 목록 생성 전자 담배 제품에 라벨의 정확성에 대 한 정보를 제공 하 고 틸 propionyl (2, 3-pentanedione)27같은 잠재적으로 유해한 특정 구성 요소를 강조. 이 실험에서 확인 된 구성 요소를 계량 하지 했다 동안 그 CORESTA CRM8428제시 등 기존 분석 기법에 의해 정량화를 수행할 수 있습니다.

여기, 우리가 기존의 담배 연기 또는 전자 담배 연 무질에서 액체 추출 생성할 수 있는 프로그래밍 가능한 실험실 장치를 제시 했습니다. 이 장치는 제품 디자인 (전자 담배의 주요 상업 브랜드) 등의 다양 한 배열을 수용할 수 및 추출 프로세스 사용자 사양에 사용자 지정할 수 있습니다. 이 특정 경우에서는, 우리는 증명 하고있다 내 피 세포 생존 능력 분석 실험;에서 생성 된 추출의 사용 그러나,이 장치에 의해 생성 된 추출 물 모든 종류의 단일 세포 인구로 공동 문화, explant, 또는 다른 시험관에서 모델에 적용할 수 있습니다. 이러한 추출 물 반응성 산소 종 감지, 셀 확산 분석 실험, 및 기존의 면역 얼룩 등 자주 사용된 생물학 분석 실험의 다양 한 숫자와 호환 됩니다. 또한, 가스 착 색 인쇄기 질량 분석을 통해 전자 담배 추출의 구성 하는 능력 개별에 어로 졸 부품의 상세한 연구에 대 한 출발점을 제공 합니다. 전반적으로,이 장치는 전자 담배 연구를 액세스할 수 있는 진입점을 제공합니다.

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Disclosures

Tulane 대학에 의해 관리 하는 담배 제품 규제 과학 연구 친교 프로그램 알 트리 아 클라이언트 서비스 규제 업무에 의해 자금이 다.

Acknowledgments

저자 박사 로버트 Dotson Tulane 대학 학과 세포와 원고 편집에 그의 원조에 대 한 분자 생물학의 그의 지원에 대 한 화학 Tulane 대학 학과의 박사 제임스 Bollinger의 도움 인정 질량 분석 프로토콜 디자인와. 더 저자 Tulane 대학 학과 세포 및 분자 생물학 및 Tulane 대학 학과 화학 그들의 지원 및 공간 및 장비 사용에 대 한 인정합니다. 이 작품은 Tulane 대학 학교의 과학 및 공학에서 C. 앤더슨 담배 제품 규제 과학 연구 장학금에 의해 지원 되었다.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
12 V AC/DC Wall Mount Adaptor Digi-Key T1099-P5P-ND
2.2 Ohm Resistors Digi-Key A105635-ND Used in tandem to generate the 4.4 Ohm resistance in Figure 2A
330 Ohm Resistors Digi-Key 330QBK-ND
510 Threaded Base NJoy N/A Recovered by dismantalling a second generation NJoy electronic cigarette
Acetic Acid, Glacial Sigma-Aldritch A6283
Acetone (Chromatography Grade) Sigma-Aldritch 34850
Basic Stamp Project Board Digi-Key 27112-ND This board contains the BS1 Microcontroller, serial adaptor, power switch, and a barrel pin connector for the AC/DC Wall Mount Adaptor
Basic Stamp USB to Serial Adapter Digi-Key 28030-ND An optional component to allow the BS1 serial adaptor to communicate through USB
Buchner Flask (Vacuum Flask) 250 mL VWR 10545-854
Clear Tape 3M S-9783
Clear Vinyl Tubing, 3/8" ID Watts 443064
EGM-2 Endothelial Cell Culture Medium Lonza CC-3162
Ethanol Pharmco-Aaper 111000200
Flow Regulator Dwyer VFA-23-BV
Gas Chromatograph Varian 450-GC
Glass Syringe, 10 mL Sigma-Aldritch Z314552
Glass Syringe, 10 µL Hamilton 80300
High Vacuum Silicon Grease Dow Corning 146355D
Hose Clamp Precision Brand 35125
Human Umbilical Vein Endothelial Cells ATCC PCS-100-013 
Mass Spectrometer Varian 300-MS
Midget Impinger Chemglass CG-1820-01
Neutral Red Sigma-Aldritch N4638
Paraffin Film 3M PM-992
Plate Seal Roller BioRad MSR0001
Plate Seal; Foil Thermo 276014
Ring Stand 20" American Educational Products 7-G15-A
Solenoid Valve (normally open) US Solid USS2-00081
Solid State Relay Digi-Key CLA279-ND
Stand Clamp Eisco CH0688
Syringe Filter, PES, 0.22 um Millipore SLGP033RS
Syringe, 10 mL BD Syringe 309604
Through Hole Stopper, Size 6 VWR 59581-287
Vacuum Pump KNF Neuberger N86KTP

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References

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전통적인 담배 연기와 전자 담배 연 무질에서 액체 추출의 세대에 대 한 장치를 운영 하는 마이크로컨트롤러
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Anderson, C. A., Bokota, R. E., Majeste, A. E., Murfee, W. L., Wang, S. A Microcontroller Operated Device for the Generation of Liquid Extracts from Conventional Cigarette Smoke and Electronic Cigarette Aerosol. J. Vis. Exp. (131), e56709, doi:10.3791/56709 (2018).More

Anderson, C. A., Bokota, R. E., Majeste, A. E., Murfee, W. L., Wang, S. A Microcontroller Operated Device for the Generation of Liquid Extracts from Conventional Cigarette Smoke and Electronic Cigarette Aerosol. J. Vis. Exp. (131), e56709, doi:10.3791/56709 (2018).

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