Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove

Bioengineering

متحكم يعمل الجهاز لتوليد السائل مقتطفات من الهباء الجوي السجائر الإلكترونية ودخان السجائر التقليدية

doi: 10.3791/56709 Published: January 18, 2018

Summary

وهنا يصف لنا جهاز مختبر القابلة لبرمجة التي يمكن استخدامها لإنشاء مقتطفات من الهباء الجوي السجائر الإلكترونية ودخان السجائر التقليدية. هذا الأسلوب يوفر أداة مفيدة لإجراء مقارنات مباشرة بين السجائر التقليدية والسجائر الإلكترونية، وهي نقطة إدخال موجوداً في البحوث السجائر الإلكترونية.

Abstract

السجائر الإلكترونية هي نتاج التبغ الأكثر شعبية بين الأوسط والمدرسة العالية ومنتجات التبغ البديلة الأكثر شعبية بين الكبار. عالية الجودة، البحوث استنساخه على عواقب استخدام السجائر الإلكترونية أمر أساسي لفهم الناشئة من شواغل الصحة العامة وصياغة الأدلة القائمة على السياسة التنظيمية. في حين أن عددا متزايداً من ورقات مناقشة السجائر الإلكترونية، يوجد اتساق قليلاً في أساليب عبر المجموعات والقليل جداً توافق الآراء بشأن النتائج. وهنا يصف لنا جهاز مختبر القابلة لبرمجة التي يمكن استخدامها لإنشاء مقتطفات من الهباء الجوي السجائر الإلكترونية ودخان السجائر التقليدية. هذا البروتوكول تفاصيل تعليمات للجمعية وتشغيل الجهاز المذكور، ويوضح استخدام المقتطف الذي تم إنشاؤه في التطبيقين عينة: في المختبر خلية بقاء المقايسة واللوني للغاز-قياس الطيف الكتلي. هذا الأسلوب يوفر أداة لإجراء مقارنات مباشرة بين السجائر التقليدية والسجائر الإلكترونية، وهي نقطة إدخال موجوداً في البحوث السجائر الإلكترونية.

Introduction

or Start trial to access full content. Learn more about your institution’s access to JoVE content here

على الرغم من جهد مركز من منظمات الصحة، يظل استخدام منتجات التبغ السبب الرئيسي للوفاة التي يمكن توقيها في جميع أنحاء العالم، مع معظم هذه الوفيات التي تعزى إلى التدخين السجائر1. منذ دخولها إلى السوق في عام 2003، نمت السجائر الإلكترونية شعبية بين مستخدمي منتجات التبغ. في الوقت الراهن، السجائر الإلكترونية هي البديل الأكثر شعبية للسجائر التقليدية بين البالغين الأمريكيين (~ 5%)2 ونظام تقديم النيكوتين الأكثر شعبية بين الأوسط (~ 5.3 في المائة) والمدرسة العالية (~ 16%)3. وإذا استمرت الاتجاهات الحالية، يمكن توقع السجائر الإلكترونية لتحل محل السجائر التقليدية للأجيال المقبلة. بيد أن العواقب الصحية المترتبة على استخدام السجائر الإلكترونية لا تزال غير واضحة.

البحوث المتعلقة بالسجائر الإلكترونية لم تبدأ بشكل جدي حتى السجائر الإلكترونية شعبية زادت بسرعة في عام 20133،4. ومنذ ذلك الحين، استخدمت عددا من النماذج المختلفة لمعالجة مسألة سميتها. ولكن نتائج دراسات كثيرة متضاربة، وبينما يبدو أن السجائر الإلكترونية عموما أقل سمية من السجائر التقليدية هناك أي توافق في الآراء الحالية على العواقب الصحية للسجائر الإلكترونية استخدام5، 6 , 7-ابحاثنا السابقة تشير إلى أن السجائر الإلكترونية إلى حد كبير أقل سمية للبطانة الوعائية من السجائر التقليدية، على الرغم من قدرتها على إلحاق ضرر الحمض النووي، وإدخال عنصر مؤكسد الإجهاد وخلية الموت8 . ومع ذلك، إجراء مزيد من البحوث ضروري قبل أننا يمكن استخلاص استنتاجات ثابتة حول الآثار الصحية لاستخدام السجائر الإلكترونية.

كما السجائر التقليدية من أسباب الرئيسية لأمراض الأوعية الدموية9، هناك اهتمام متزايد بالمخاطر الصحية والأوعية الدموية من السجائر الإلكترونية استخدام10،،من1112. ومن أجل دراسة آثار السجائر الإلكترونية على نظام الأوعية الدموية، وضعت لدينا مختبر متحكم دقيق تشغيل جهاز التدخين/فابينج (الشكل 1)8. هذا الجهاز غير قادرة على توليد السائل مقتطفات من الهباء الجوي السجائر الإلكترونية أو دخان السجائر التقليدية أما في المذيبات العضوية أو مائي. كما يتم التحكم في تدفق الهواء بالجمع بين منظم تدفق هواء قابل لتعديل وبرنامج توقيت PBASIC، يمكن استخدام الجهاز لتوليد المستخلصات وفقا لأي عدد من بروتوكولات المعرفة من قبل المستخدم. ونحن هنا بالتفصيل بالجمعية وتشغيل هذا الجهاز، فضلا عن اثنين من التطبيقات المحتملة: في المختبر خلية استمرارية التقييم واللوني للغاز الكتلي.

Figure 1
رقم 1: جهاز التدخين/فابينج- التخطيطي للجمعية المادية للجهاز التدخين/فابينج في السجائر/السجائر مثل السجائر الإلكترونية (e-cig) التكوين (A) وتكوين السجائر الإلكترونية للدبابات (ب). المكونات الرئيسية: 1) ميناء الاستنشاق؛ 2) مرطام جمع الأولية؛ 3) تجاوز مرطام؛ 4) بوخنر قارورة فخ الفراغ؛ 5) عادة فتح صمام الملف اللولبي؛ 6) BS1 متحكم دقيق؛ 7) منظم تدفق الهواء؛ 8) 510 ترابط الدبابات السجائر الإلكترونية الأساسية. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

or Start trial to access full content. Learn more about your institution’s access to JoVE content here

1-الجمعية العامة للجهاز

  1. تأمين 100 مل دورق بوخنر (الشكل 1، #4) إلى عصابة الصلب الوقوف وإنشاء مصيدة فراغ بملئه مع 50 جرام كلوريد الكالسيوم لتكون بمثابة ديسيككانت. ختم قارورة مع سداده مطاط من خلال ثقب والتفاف تقاطع سداده مع الفيلم البارافين وتشغيل ماصة من خلال الثقب.
  2. استخدام أنابيب الفينيل، الاتصال ماصة تمتد من السدادة إلى موصل خرطوم تقاطع تي.
  3. استخدام أنابيب الفينيل، الاتصال مرطام اثنين (الشكل 1، #2 & #3) ببعضها البعض والاتصال إخراج مرطام الثاني موصل خرطوم تقاطع تي.
  4. استخدام أنابيب الفينيل، قم بتوصيل منفذ الإدخال من مرطام الأولى بمثابة منفذ استنشاق (الشكل 1، #1).
  5. استخدام أنابيب الفينيل، توصيل ذراع الجانب دورق بوخنر إلى منفذ الإدخال من منظم تدفق الهواء (الشكل 1، #7) وميناء الخروج من الجهة المنظمة لتدفق الهواء إلى فراغ مضخة.
  6. قم بتجميع الدائرة حسب التخطيطي في الشكل 2A.
  7. تحميل برنامج PBASIC SVL.bs1 (الشكل 2B، متاح أيضا في https://github.com/ChastainAnderson/SVL) إلى متحكم BS1 (الشكل 1، #6) عن طريق محول تسلسلي والبرنامج الخاص بالشركة المصنعة.
  8. المكان 510 قاعدة الخيوط (الشكل 1 #8) في عصابة تقف المشبك.
  9. استخدام أنابيب الفينيل، الاتصال صمام الملف اللولبي (الشكل 1، #5) إلى نهاية الموصل خرطوم تي-تقاطع مجاناً.
    ملاحظة: يجب أن تكون كاملة وجاهزة للتشغيل الجهاز، تحقق جميع المفاصل للتأكد من أن الهواء ضيقة ويطبق خرطوم المشابك والشحوم الفراغ حسب الحاجة.

Figure 2
رقم 2: مدونة PBASIC والتخطيطي الكهربائية- يعرض الشكل 2A التخطيطي الكهربائية لتجميع الدوائر الكهربائية اللازمة لتنشيط كل صمام الملف اللولبي عادة مفتوحة واللولب تدفئة زر تنشيط السجائر الإلكترونية (من خلال 510 الخيوط الإلكترونية السجائر الدبابات قاعدة). المعلمات كهربائية لتدفئة اللولب (p: السلطة؛ R: المقاومة؛ والأول: الحالية) المتوقع وينبغي التحقق منها تجريبيا مع إنشاء جمعية متعدد الوظائف. يعرض الشكل 2B PBASIC توقيت البرنامج المطلوب للتحكم في الدائرة في الشكل 2 أ (متاحة أيضا في https://github.com/ChastainAnderson/SVL). الثوابت توقيت سفت & العلاج الوقائي المتقطع (#5 و #6) في وحدات من مرض التصلب العصبي المتعدد، ويتم تعيين إلى توفير وقت تنشيط من 2 ثانية وتوقف من 28 س. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-

2-عينة من تخزين وإعداد

  1. تخزين جميع العينات التي لم فتحها السجائر التقليدية والإلكترونية في الظلام في أكياس بلاستيكية محكمة الإغلاق في درجة حرارة الغرفة.
  2. بمجرد فتح، تخزين العينات في أكياس بلاستيك محكم في 4 درجة مئوية، مع منشفة ورقية لامتصاص الرطوبة الزائدة.
  3. قبل حجته جميع العينات في humidor درجة حرارة الغرفة في الرطوبة ~ 60% على الأقل 30 دقيقة قبل استخدامها.

3-العامة العملية للسجائر الإلكترونية/دخان السجائر الهباء الجوي استخراج الجهاز

  1. تحديد الكتلة من كل السجائر الإلكترونية-كارتوميزير/خزان ما قبل-فابينج استخدام رصيد التحليلي. الفرق في الوزن فابينج قبل/بعد ما سيستخدم لتحديد الجرعات المناسبة.
    ملاحظة: 3R4F مرجع السجائر ومن المفترض أن يحتوي على 0.7 ملغ نيكوتين، ويمكن تحديد محتوى النيكوتين ماركات السجائر التجارية والأساليب التحليلية التقليدية13.
  2. لتطبيق نموذج 1، ملء خزان مرطام الأولية مع 4.3 مل من خلايا غشائي الثقافة المتوسطة. لتطبيق نموذج 2، ملء الخزان مع 5 مل الأسيتون.
  3. الإعدادية بالسجائر الإلكترونية أو السجائر التقليدية للاستخراج:
    1. إذا كان استخدام سجائر تقليدية، تطبيق قطعة من الشريط واضحة حول عامل التصفية ووضع علامة مرئية بسهولة حيث ينضم ورق السجائر عامل التصفية.
    2. في حالة استخدام سجائر مثل السجائر الإلكترونية، تأكد من البطارية مشحونة بشكل جيد ومحكم مشدود كارتوميزير للبطارية.
    3. في حالة استخدام دبابة سجائر إلكترونية، تأكد من أن يتم تحميل وحدة تخزين مناسبة للسجائر الإلكترونية السائل في الخزان والمسمار الدبابة على قاعدة الخيوط 510.
  4. إدراج غيض السجائر التقليدية أو الإلكترونية إلى استنشاق الميناء (الشكل 1، #1) وآمنة مع المشبك خرطوم.
  5. قم بتشغيل مضخة فراغ.
  6. ضبط مقياس تدفق سحب ل 1.65 للدقيقة لضمان نفخة 55 مل أكثر من 2 ثانية.
  7. قم بتشغيل متحكم دقيق. إذا كان استخدام سجائر تقليدية، الضوء السجائر على نفخة الأولى.
  8. تشغيل حتى المسقط المطلوب تركيز (في أجزاء لكل مليون أو % وزن/حجم) ويتحقق.
  9. تحديد الكتلة من كل السجائر الإلكترونية-كارتوميزير/الدبابات بعد التبخير باستخدام رصيد التحليلي. مقارنة هذا القياس بالقياس أخذ في الخطوة 3، 1 لتحديد مجموع كتلة المستهلكة. حساب تركيز الكتلة/حجم المذيبات المستهلكة. استخدام التركيز المولى للنيكوتين المستهلكة لتطبيع بين المنتجات.
    1. إذا تم استهلاك كتلة غير كافية، العودة السجائر الإلكترونية للجهاز وتستهلك المزيد.
    2. إذا تم استهلاك كتلة كافية أو زائدة، المضي قدما.

4-الترشيح والتخزين

  1. إذا كان يتم استخراج لاستخدامها لزراعة الخلايا، تصفية من خلال عامل تصفية حقنه الدائرة العامة 0.22 ميكرومتر.
  2. استخدام المقتطفات مباشرة أو تخزينها في-80 درجة مئوية. كجزء من التحضير لاندرسون, et al. 8، الأيروسول السجائر الإلكترونية اتضح أن تكون مستقرة لمدة أسبوعين على الأقل، وقد أنشئت استقرار السجائر دخان لمدة تصل إلى عامين من المحتالين، et al. 13.

5-تنظيف الجهاز

  1. بعد كل الاستخراج، شطف الأنابيب وخزانات الجهاز مع الإيثانول 70% والمياه للحيلولة دون تحمل أكثر من بين العينات.
  2. وبعد الشطف، تشغيل الجهاز فارغة للسماح بتدفق الهواء مساعدة تجفيف الخطوط بإيجاز.

6-نموذج التطبيق 1: امتصاص الأحمر محايدة خلية صلاحية الفحص

  1. القيام باستخراج كما هو مذكور أعلاه إلى 4.3 مل متوسط نمو الخلايا البطانية.
  2. يوم واحد من قبل، البذور الخلايا البطانية البشرية الوريد السري إلى 96 لوحات جيدا في كثافة 1 × 104 خلايا/فلين 100 ميليلتر من متوسط نمو الخلايا البطانية.
  3. علاج الخلايا بالاستعاضة عن المتوسط الثقافة غشائي الخلايا القديمة مع أما 100 ميليلتر من مستنبت خلايا بطانية جديدة ليكون بمثابة عنصر تحكم أو ميليلتر 75 خلية غشائي نمو متوسطة مختلطة مع 25 ميليلتر من خلاصة تركيز النيكوتين 2 مم المستهلكة (1.4 ملغ استهلاك النيكوتين إلى 4.3 مل غشائي خلية النمو المتوسطة) لتركيز 500 ميكرومتر بمثابة العلاج نهائي.
  4. كما أن العديد من مكونات الأيروسول السجائر الإلكترونية ودخان السجائر على حد سواء متقلبة، استخدام ختم إحباط للحفاظ على الآبار محكم.
  5. احتضان لوحة ح 18 – 24 في 37 درجة مئوية و 5% CO2.
  6. إعداد الأحمر محايدة تلطيخ الحل:
    1. إنشاء حل أسهم حمراء محايدة 100 x بتذويب 33 ملغ صبغة الحمراء محايدة في 10 مل من محلول الملح مخزنة بشكل مؤقت.
    2. قبل وقت قصير من استخدامها، يؤدي إلى تمييع 100 × 1: 100 حل الأسهم في خلية ثقافة المتوسط وإنشاء 1 x الأحمر محايدة تلطيخ الحل.
    3. احتضان الأحمر محايدة تلطيخ الحل عند 37 درجة مئوية مدة 30 دقيقة على الأقل قبل الاستخدام والاستخدام فورا.
      ملاحظة: من الطبيعي بالنسبة لبعض بلورات تعمد أثناء الحضانة إلى. وينبغي الحرص على تجنب تطبيق هذه البلورات إلى الآبار ثقافة الخلية. إذا لزم الأمر، يمكن استخدام عامل تصفية ميكرومتر.22 لتصفية الأسهم الحمراء محايدة وحلول المصبوغة.
  7. إزالة استخراج وإضافة 100 ميليلتر من الأحمر محايدة تلطيخ الحل الواحد جيدا، الاستخدام الزائد لإنشاء على الأقل ثلاثة آبار فارغة للقياس الكمي المناسب.
  8. احتضان اللوحة في ح 2 – 4 في شركة 37 درجة مئوية و 5%2.
  9. إزالة الأحمر محايدة تلطيخ الحل وتغسل 3 x بغمر في برنامج تلفزيوني.
  10. تطبيق الأحمر محايدة إزالة وصمة عار الحل (50% منزوع الماء، الإيثانول 49%، وحمض الخليك 1%).
  11. احتضان مالا يقل عن 10 دقيقة في درجة حرارة الغرفة مع الهز.
  12. قراءة امتصاص في 540 نانومتر.
  13. تحليل البيانات بطرح قيمة متوسط الآبار فارغة وتطبيع لمتوسط قيمة فارغة الرقابة المعدلة جيدا.

7-نموذج التطبيق 2: الفصل اللوني للغاز الكتلي

  1. القيام باستخراج أعلاه إلى 5 مل من الأسيتون.
  2. تشغيل الجهاز لتحقيق تركيز نهائي لأجزاء ~ 100 لكل مليون (وزن ه والسائلة المستهلكة/حجم الأسيتون) للنموذج الخاص بك.
  3. استخدام المحاقن زجاجية دقة، حقن 1 ميليلتر في محقن جهاز GC-MS. حقن في 250 درجة مئوية مع 01:20 تقسيم نسبة إلى نظام مطياف يزوج كروماتوجرافيا الغاز/الرباعي مزودة بعمود ZB-5 مع البروتوكول الفرن التالية: 1 دقيقة عند 50 درجة مئوية؛ منحدر 10 درجة مئوية/دقيقة إلى 140 درجة مئوية؛ منحدر 20 درجة مئوية/دقيقة إلى 300 درجة مئوية وعقد لمدة 10 دقائق.
  4. تتطابق مع أطياف الجماعية الناتجة إلى مكتبة المستهدفة لتحديد مكونات الأيروسول.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

or Start trial to access full content. Learn more about your institution’s access to JoVE content here

خلال 24 ساعة التعرض للبشرية الوريد السري استخراج خلايا بطانية لاستخراج دخان السجائر التقليدية (CSE) أو السجائر الإلكترونية الهباء الجوي (ع)، وهناك كبيرة (التحكم مقابل CSE ف < 0.001؛ ومراقبة مقابل ع ف < 0.01؛ n = 6) تخفيض في بقاء الخلية (الشكل 3A). مقتطفات تم إنشاؤها باستخدام ملف تعريف النفخ من 2، 2 ثانية، نفث 55 مل في الدقيقة الواحدة وتطبيعها على أساس التركيز المولى النيكوتين التي يستهلكها الجهاز. التعرض إلى 500 ميكرومتر استهلاك النيكوتين مكافئات CSE هائلة يقلل خلايا قابلة للحياة إلى 11.06% 0.28 ± السيطرة، والتعرض إلى 500 ميكرومتر استهلاك النيكوتين مكافئات ع يقلل خلايا قابلة للحياة إلى ± 86.65 4.60% من عنصر التحكم.

يوضح الشكل 3B تقلب على أساس الفصل بين مكونات السجائر الإلكترونية من سجائر إلكترونية تجارية بالفصل اللوني للغاز. ثم تم تحديد المكونات عبر الرباعي الكتلي. المكونات التي تم تحديدها، بترتيب تقلب، وتشمل: البروبيلين غليكول بروبيونيل أسيتيل، تشلوروبوتانول، الجلسرين، النيكوتين وحمض 3-نيتروبثاليك. هذه فقط البروبيلين غليكول والغليسيرول والنيكوتين تم الكشف عنها على تسمية المنتج1.

Figure 3
الشكل 3: نموذج التطبيقات: خلية الجدوى و GC-السيدة يعرض الشكل 3A نتائج مقايسة الامتصاص الأحمر محايدة إجراء على الخلايا البطانية البشرية الوريد السري يتعرضون إلى 500 ميكرومتر تستهلك مكافئات النيكوتين من السجائر التقليدية أما الدخان من سيجارة مرجع بحث 3R4F (CSE) أو السجائر الإلكترونية الهباء الجوي من سجائر إلكترونية متاحة تجارياً (ع). أشرطة يعني +/--الانحراف المعياري. اختبار t مزاوج، أهمية تحديد اثنين الذيل، وأشارت النتائج إلى جانب العلامات النجمية: * * ف < 0.01؛ ف < 0.001؛ n = 6. يعرض الشكل 3B نتائج اللوني الغاز من السجائر الإلكترونية الهباء الجوي solubilized في الأسيتون. تمثل المركبات الفردية وأمرت بالإبقاء على الوقت (تقلب) قمم وحددت الرباعي الكتلي. 1) البروبيلين غليكول؛ 2) أسيتيل بروبيونيل؛ 3) تشلوروبوتانول؛ 4) والغليسيرول؛ 5) النيكوتين؛ 6) حمض 3-نيتروبثاليك. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

or Start trial to access full content. Learn more about your institution’s access to JoVE content here

العناصر الأكثر أهمية لهذا البروتوكول هي ضمان الجهاز نظيفة في البداية وإنهاء كل استخراج، وضمان أن جميع الأختام الحفاظ على ذلك تدفق الهواء أن تظل متسقة. إذا لم يتم تنظيف الجهاز بشكل صحيح، هناك خطر تحمل أكثر بين العينات. بالإضافة إلى ذلك، إذا كان الجهاز هو ترك غير نظيفة لفترة ممتدة من الوقت الهباء الجوي المكثف والمجفف يمكن كتلة المذيب في النظام. علما بأن ذلك أمر طبيعي لهناك أن انخفاض ضغط عند النفخ سجائر تقليدية وتدفق الهواء ينبغي تعديل متر لتوفير تدفق الهواء المطلوب أثناء النفخة، لا في حين الجهاز هو سحب هواء الغرفة. من سمات رئيسية لهذا الأسلوب هو القدرة على تكييفها لمواكبة النهوض بالتكنولوجيا السجائر الإلكترونية. على سبيل المثال، تتطلب العديد من السجائر الإلكترونية تفعيل اضغط زر اللولب تدفئة. ويتضمن هذا الجهاز مباشرة اللولب تدفئة في دائرة التحكم (الشكل 2A) محاكاة زر صحافة على فترات المستخدم المبرمجة. القيود الأساسية لهذا الأسلوب تنشأ من عدم وجود كذلك تتسم إجراءات التشغيل الموحدة لاستخدام السجائر الإلكترونية. بينما نحن استخدام البحوث المرجعية السجائر14 والبروتوكولات الدولية15،16 للسجائر التقليدية، ونحن بمجرد تكييف هذه الأساليب للسجائر الإلكترونية ولا يمكن أن تضمن أنه مناسب نماذج السلوك المستخدم في السجائر الإلكترونية. بالإضافة إلى ذلك، ينتج هذا البروتوكول استخراج في متوسط سائل. حين يكون ذلك مناسباً، لبعض أنواع الخلايا، مثل خلايا بطانية، أنواع الخلايا الأخرى، مثل الخلايا مجرى الهواء، قد يكون أفضل درس عن طريق التعرض المباشر للأيروسول السجائر الإلكترونية.

طبيعة هذا الجهاز يسمح لها باستكمال إجراءات التشغيل الموحدة الجديدة التي يتم تطويرها. عدة نقاط لتعديل تقديم أنفسهم مما قد يسمح للجهاز أن يكون متماشيا مع أسئلة محددة. السجائر الإلكترونية الأحدث يشمل نطاق أعلى من القوة الكهربائية من النماذج السابقة من السجائر الإلكترونية17. في التخطيطي قدمت في الشكل 2 ألف، يمكن تبادلت كلا المقاوم جوار اللولب تدفئة واللولب تدفئة نفسها للمكونات مع قيم مقاومة مختلفة (أو مقاومة متغيرة حتى) لتعديل الطاقة النهائية المستخدمة إلى أيروسوليزي السائل السجائر الإلكترونية. ويمكن حساب الطاقة النظرية النهائية في رذاذ مع معادلات القوة التقليدية:

Equation 1أوEquation 2
حيث p: السلطة؛ خامسا: التيار الكهربائي؛ R: المقاومة؛ والأول: الحالية.

وهناك إجراءات التشغيل الموحدة لا المقبولة على نطاق واسع دولي لاستخدام السجائر الإلكترونية، ومجموعات مختلفة قد ترغب في توظيف معلمات مختلفة وملامح النفخ. سيجارة إلكترونية مشتركة موحدة هو كريستا CRM8118، على الرغم من أن بعض المجموعات الاستمرار في استخدام إصدارات معدلة من بروتوكولات التدخين السجائر التقليدية مثل ISO 3088:201215 و16من الذين توبلابنيت سوب 1. بالإضافة إلى ذلك، يستمر العديد من المختبرات لاستخدام نظم مختبر و/أو مؤسسة محددة. وفي هذه الحالة، استخدمنا صورة نفخة موجه مربعة تتألف من 2، 2 ثانية، نفث 55 مل في الدقيقة الواحدة؛ ومع ذلك، طبيعة معيارية، قابلة للبرمجة للجهاز يسمح لها بأن تتكيف مع التشكيلات النفخ الأخرى حسب الحاجة. يمكن تغيير حجم نفخة مباشرة عن طريق ضبط مقياس تدفق الهواء. ويمكن تغيير الوقت نفخة وتدفئة لفائف وقت التنشيط عن طريق تغيير الثوابت التلفزيون السويدي، والعلاج الوقائي المتقطع في برنامج SVL.bs1 (الشكل 2B، #5 و #6). إذا كان للمرء أن ترغب في إلغاء مزامنة وقت النفخ ووقت التنشيط، يمكن أن يتم هذا عن طريق تقسيم الثوابت التلفزيون السويدي، والعلاج الوقائي المتقطع، مثل التلفزيون السويدي1 يمثل الوقت بين تفعيل دارة التدفئة وحلبة صمام، سفت2 يمثل الوقت بين تفعيل صمام الدائرة والمنظمة من دارة التدفئة، وسفت3 تمثل الوقت بين المنظمة دارة التدفئة والمنظمة للدائرة صمام، وكذلك للعلاج الوقائي المتقطع. بينما قاعدة الخيوط 510 أمر شائع في العديد من الدبابات السجائر الإلكترونية، إلا أنها ليست عالمية. يمكن أن يكون محل قاعدة مترابطة بشكل مختلف إذا كان يتطلب المستخدم. إذا كان ملف تعريف مربع موجه ليس مطلوباً، استبدال صمام الملف اللولبي أو مقياس تدفق الهواء مع عنصر برمجة مستمرة لإعادة تشكيل الشخصية الموجه.

كتقدم البحوث السجائر الإلكترونية، وتوافر وإمكانية الحصول على السجائر الإلكترونية التدخين الأجهزة يظل عقبة. آلات التدخين السجائر كانت جزءا لا يتجزأ من بحوث المنتجات التبغ أقرب كعام 1843، وهناك اليوم مجموعة متنوعة من الآلات المتاحة تجارياً التدخين للسجائر التقليدية19،20. وهناك عدة إجراءات التشغيل الموحدة المتبعة للسجائر التقليدية التدخين في21. مع ذلك، أثبتت العديد من الأجهزة التدخين السجائر التقليدية عاجزة عن تدخين السجائر الإلكترونية نظراً للاختلافات التصميم بين السجائر التقليدية والإلكترونية، والخلافات داخل ماركات السجائر الإلكترونية، ونماذج، ودقة مثل: قطر ومتطلبات هذه المبادرة، والحاجة إلى أجهزة الاستشعار أو زر القائمة على تفعيل17. حاليا يوجد حقل تجارية مستمدة من آلات التدخين السجائر الإلكترونية يحتوي على الأجهزة بما في ذلك الأجهزة المصممة لاستخراج الهباء الجوي المباشر، فضلا عن الهواء السائل واجهة التعرض (مثل بورجوالت22 و Vitrocell 22،23). وعلى الرغم من توافر الخيارات التجارية، العديد من المجموعات، الاستمرار في استخدام الأجهزة المصنعة داخل المختبرات الخاصة بهم للهباء الجوي استخراج 10،،من1112،24، 25 , 26-وتتنوع الدوافع لذلك. في بعض الحالات، يسعى الباحثون إلى أفضل نموذج السلوك البشري10. أخرى تحاول الحفاظ على الاستمرارية مع الدراسات المنشورة سابقا من دخان السجائر12. لا يزال البعض الآخر الاستشهاد مباشرة صعوبة الوصول إلى البدائل التجارية كدافع لمعمل تصنيع24. هذه الأجهزة وتتخذ أشكالاً عديدة، وفي كثير من الحالات، تستخدم بروتوكولات محددة مختبر. ولسوء الحظ، الآليات، وكفاءة، وقدرات هذه الأجهزة والبروتوكولات هي غالباً ما يبلغ.

أول اثنين من التطبيقات العينة المعروضة أعلاه (الشكل 3 أ) يوضح آثار الهباء السجائر الإلكترونية ودخان السجائر التقليدية على بقاء الخلية البطانية. كما تبين أن تسبب الموت والخلل في الخلية البطانية9دخان السجائر التقليدية، فمن المعقول افترض أن السجائر الإلكترونية الهباء الجوي سيكون له أثر مماثل. لاختبار هذا، نتعرض الخلايا البطانية البشرية الوريد السري للنيكوتين استخراج مستويات مماثلة لاستخراج دخان السجائر التقليدية أو الأيروسول السجائر الإلكترونية ل 24 ساعة. بينما كلا الأيروسول السجائر الإلكترونية ودخان السجائر التقليدية يسبب انخفاض يعتد به إحصائيا في بقاء الخلية، هو حجم تأثير خفض الهباء الجوي الناجم عن السجائر الإلكترونية ~ 13% بينما الحد بعد التقليدية التعرض لدخان السجائر تقترب من 90%. بينما هذا يدعم فكرة أن السجائر الإلكترونية أقل ضررا للأوعية الدموية من السجائر التقليدية، فلا تزال غير آمنة. الثانية من اثنين من التطبيقات العينة المعروضة أعلاه (الشكل 3) يوضح أن الهباء الجوي السجائر الإلكترونية المستخرجة في المذيبات العضوية يمكن تقسيمها إلى عناصرها وتحليلها عبر الطيف الكتلي. يوفر معلومات حول الدقة من وضع العلامات في منتجات السجائر الإلكترونية قائمة المكونات التي تم إنشاؤها، ويسلط الضوء على بعض مكونات يمكن أن تكون ضارة مثل أسيتيل بروبيونيل (2، 3-بينتانيديوني)27. في حين لم تم قياس كمية العناصر المحددة في هذه التجربة، يمكن أن يؤديها الكمي إلى التقنيات التحليلية التقليدية مثل تلك التي قدمت في كريستا CRM8428.

هنا، وقد قدمنا مختبر لبرمجة جهاز قادر على توليد استخراج السائل من الهباء الجوي السجائر الإلكترونية أو دخان السجائر التقليدية. هذا الجهاز يمكن أن تستوعب مجموعة متنوعة من تصميمات المنتج (مثل العلامات التجارية التجارية الرائدة للسجائر الإلكترونية) ويمكن تخصيص عملية الاستخراج إلى مواصفات المستخدم. وفي هذه الحالة المحددة، وقد أثبتنا استخدام استخراج ولدت في مقايسة بقاء خلية بطانية؛ ومع ذلك، يمكن تطبيق المقتطفات التي تم إنشاؤها بواسطة هذا الجهاز إلى أي نوع من السكان خلية مفردة، فضلا عن ثقافة المشارك أو explant أو نموذج آخر في المختبر . هذه المقتطفات متوافقة مع عدد كبير من الاختبارات البيولوجية المستخدمة بشكل متكرر بما في ذلك الكشف عن الأنواع الأكسجين التفاعلية وفحوصات انتشار الخلايا، وتلطيخ المناعية التقليدية. وعلاوة على ذلك، يوفر القدرة على كسر تكوين استخراج السجائر الإلكترونية عن طريق الفصل اللوني للغاز الكتلي نقطة انطلاق لدراسات تفصيلية لمكونات الأيروسول الفردية. وبوجه عام، يوفر هذا الجهاز نقطة إدخال موجوداً للسجائر الإلكترونية للبحث.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

وتمول البرنامج "التبغ المنتج زمالة بحثية العلوم التنظيمية" تديرها جامعة تولين "التريا عميل خدمات الشؤون التنظيمية".

Acknowledgments

الكتاب تقر مساعدة الدكتور روبرت دوتسون "إدارة جامعة تولين في الخلية" والبيولوجيا الجزيئية لمساعدته في تحرير المخطوطة والدكتور جيمس باند من "قسم الكيمياء جامعة تولين" للمساعدة التي قدمها مع تصميم بروتوكول الكتلي. أصحاب البلاغ كذلك تقر إدارة جامعة تولين للخلية والبيولوجيا الجزيئية وقسم الكيمياء جامعة تولين لما تقدمه من الدعم واستخدام الفضاء والمعدات. وأيد هذا العمل "زمالة أبحاث العلوم التنظيمية التبغ المنتج" إلى جيم أندرسون من جامعة تولين مدرسة العلوم والهندسة.

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

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. World Health Organization. WHO Report on the Global Tobacco Epidemic, 2011. Italy. (2011).
  2. Weaver, S. R., Majeed, B. A., Pechacek, T. F., Nyman, A. L., Gregory, K. R., Eriksen, M. P. Use of electronic nicotine delivery systems and other tobacco products among USA adults, 2014: results from a national survey. Int. J. Public Health. 61, (2), 177-188 (2016).
  3. Singh, T., et al. Tobacco Use Among Middle and High School Students - United States, 2011–2015. MMWR Morb. Mortal. Wkly. Rep. 65, (14), 361-367 (2016).
  4. Corey, C. G., Ambrose, B. K., Apelberg, B. J., King, B. A. Flavored Tobacco Product Use Among Middle and High School Students--United States, 2014. MMWR Morb. Mortal. Wkly. Rep. 64, (38), 1066-1070 (2015).
  5. Pisinger, C., Døssing, M. A systematic review of health effects of electronic cigarettes. Prev. Med. 69, 248-260 (2014).
  6. Callahan-Lyon, P. Electronic cigarettes: human health effects. Tob. Control. 23, (Suppl 2), ii36-ii40 (2014).
  7. Dinakar, C., O'Connor, G. T. The Health Effects of Electronic Cigarettes. N. Engl. J. Med. 375, (14), 1372-1381 (2016).
  8. Anderson, C., Majeste, A., Hanus, J., Wang, S. E-cigarette aerosol exposure induces reactive oxygen species, DNA damage, and cell death in vascular endothelial cells. Toxicol. Sci. Off. J. Soc. Toxicol. (2016).
  9. U.S. Department of Health and Human Services. The Health Consequences of Smoking: 50 Years of Progress. A Report of the Surgeon General. 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).
  10. Farsalinos, K., et al. Comparison of the Cytotoxic Potential of Cigarette Smoke and Electronic Cigarette Vapour Extract on Cultured Myocardial Cells. Int. J. Environ. Res. Public. Health. 10, (10), 5146-5162 (2013).
  11. Schweitzer, K. S., et al. Endothelial disruptive proinflammatory effects of nicotine and e-cigarette vapor exposures. Am. J. Physiol. - Lung Cell. Mol. Physiol. 309, (2), L175-L187 (2015).
  12. Putzhammer, R., et al. Vapours of US and EU Market Leader Electronic Cigarette Brands and Liquids Are Cytotoxic for Human Vascular Endothelial Cells. PLOS ONE. 11, (6), e0157337 (2016).
  13. Crooks, I., Dillon, D. M., Scott, J. K., Ballantyne, M., Meredith, C. The effect of long term storage on tobacco smoke particulate matter in in vitro genotoxicity and cytotoxicity assays. Regul. Toxicol. Pharmacol. 65, (2), 196-200 (2013).
  14. Roemer, E., et al. Mainstream Smoke Chemistry and in Vitro and In Vivo Toxicity of the Reference Cigarettes 3R4F and 2R4F. Beitr. Zur Tab. Contrib. Tob. Res. 25, (1), (2014).
  15. International Organization for Standards. ISO 3088:2012 Routine analytical cigarette smoking machine – Definitions and standard conditions. (2012).
  16. World Health Organization. Standard Operating Procedure for Intense Smoking of Cigarettes. (2012).
  17. Brown, C. J., Cheng, J. M. Electronic cigarettes: product characterisation and design considerations. Tob. Control. 23, (Suppl 2), ii4-ii10 (2014).
  18. Cooperation Centre for Scientific Research Relative to Tobacco. CRM No. 81 - Routine Analytical Machine for E-Cigarette Aerosol Generation and Collection - Definitions and Standard Conditions. (2015).
  19. Thorne, D., Adamson, J. A review of in vitro cigarette smoke exposure systems. Exp. Toxicol. Pathol. 65, (7-8), 1183-1193 (2013).
  20. Klus, H., Boenke-Nimphius, B., Müller, L. Cigarette Mainstream Smoke: The Evolution of Methods and Devices for Generation, Exposure and Collection. Beitr. Zur Tab. Contrib. Tob. Res. 27, (4), (2016).
  21. Baker, R. The Development and Significance of Standards for Smoking-Machine Methodology. Beitr. Zur Tab. Contrib. Tob. Res. 20, (1), (2014).
  22. Thorne, D., Crooks, I., Hollings, M., Seymour, A., Meredith, C., Gaca, M. The mutagenic assessment of an electronic-cigarette and reference cigarette smoke using the Ames assay in strains TA98 and TA100. Mutat. Res. Toxicol. Environ. Mutagen. 812, 29-38 (2016).
  23. Thorne, D., Larard, S., Baxter, A., Meredith, C., Gaҫa, M. The comparative in vitro assessment of e-cigarette and cigarette smoke aerosols using the γH2AX assay and applied dose measurements. Toxicol. Lett. 265, 170-178 (2017).
  24. Herrington, J. S., Myers, C. Electronic cigarette solutions and resultant aerosol profiles. J. Chromatogr. A. 1418, 192-199 (2015).
  25. Yu, V., et al. Electronic cigarettes induce DNA strand breaks and cell death independently of nicotine in cell lines. Oral Oncol. 52, 58-65 (2016).
  26. Ji, E. H., et al. Characterization of Electronic Cigarette Aerosol and Its Induction of Oxidative Stress Response in Oral Keratinocytes. PLOS ONE. 11, (5), e0154447 (2016).
  27. Morgan, D. L., et al. Chemical Reactivity and Respiratory Toxicity of the -Diketone Flavoring Agents: 2,3-Butanedione, 2,3-Pentanedione, and 2,3-Hexanedione. Toxicol. Pathol. 44, (5), 763-783 (2016).
  28. Cooperation Centre for Scientific Research Relative to Tobacco. CRM No. 84 - Determination of Glycerin, Propylene Glycol, Water, and Nicotine in the Aerosol of E-Cigarettes by Gas Chromatographic Analysis. (2017).
متحكم يعمل الجهاز لتوليد السائل مقتطفات من الهباء الجوي السجائر الإلكترونية ودخان السجائر التقليدية
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

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).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
simple hit counter