Waiting
Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
JoVE Journal Chemistry
Click here for the English version

Chemistry

Generation af elektroniske cigaret aerosoler af en tredje Generation maskine-Vaping enhed: ansøgning til toksikologiske undersøgelser

Published: August 25, 2018 doi: 10.3791/58095
Automatic Translation
1, 1, 2, 2, 3, 3, 1
1Department of Comparative Biomedical Sciences, School of Veterinary Medicine, Louisiana State University, 2Department of Environmental Sciences, College of the Coast & Environment, Louisiana State University, 3SCIREQ Scientific Respiratory Equipment Inc.

Summary

Elektroniske cigaretter (e-cig) brugere stigende på verdensplan. Lidt, men er kendt om de sundhedsmæssige virkninger fremkaldt af inhaleret e-cig aerosoler. I denne artikel beskrives en e-cig aerosol generation teknik egner sig til animalsk engagementer og efterfølgende toksikologiske undersøgelser. Disse protokoller er forpligtet til at indføre eksperimentelt reproducerbare og standardiserede e-cig eksponering systemer.

Abstract

E-cigaret (e-cig) enheder bruge varmen til at producere en inhalerbar aerosol fra en væske (e-væske) består hovedsageligt af fugtighedsbevarende midler, nikotin og aroma kemikalier. Aerosol produceret omfatter fine og ultrafine partikler, og potentielt nikotin og aldehyder, som kan være skadelige for menneskers sundhed. E-cig brugere indånde disse aerosoler og med den tredje generation af e-cig enheder, kontrollere designfunktioner (modstand og spænding) ud over valget af e-væsker og stønnende profilen. Disse er de vigtigste faktorer, der væsentligt kan påvirke toksicitet af de inhalerede aerosoler. E-cig forskning, men er udfordrende og komplekse hovedsagelig på grund af mangel af standardiserede vurderinger og til de mange sorter af e-cig modeller og mærker, samt e-liquid smag og opløsningsmidler, der er tilgængelige på markedet. Disse overvejelser fremhæve behovet for at harmonisere e-cig forskningsprotokoller, startende med e-cig aerosol generation og karakterisering teknikker. Den nuværende undersøgelse fokuserer på denne udfordring ved at beskrive en detaljeret trin for trin e-cig aerosol generation teknik med specifikke eksperimentelle parametre, som menes at være realistisk og repræsentativt for virkelige eksponeringsscenarier. Metoden er opdelt i fire sektioner: forberedelse, eksponering, efter eksponering analyse, plus rengøring og vedligeholdelse af enheden. Repræsentative resultater fra at bruge to typer af e-væske og forskellige spændinger er præsenteret i form af massekoncentration, partikelstørrelsesfordeling, kemiske sammensætning og cotinine niveauer i mus. Disse data viser alsidigheden af e-cig eksponering system anvendes, bortset fra dens værdi til toksikologiske undersøgelser, da det giver mulighed for en bred vifte af computer-kontrollerede eksponeringsscenarier, herunder automatiseret repræsentative vaping topografi profiler.

Introduction

Sikkerhed vedrører brugen af elektroniske cigaretter (e-cigs) er et spørgsmål om aktiv debat i det videnskabelige samfund. På den ene hånd, producenter og handlende annoncere de potentielle fordele ved e-cigs som en skade reduktion produkt for nuværende rygere, som følge af afskaffelsen af mange skadelige stoffer i konventionelle cigaretter, mens de offentlige sundhed politiske beslutningstagere er bekymret over manglen data på langsigtede sundhed engagementer1,2. E-CIGS tjene mindst to særskilte formål, 1) som et reservekøretøj for levering af nikotin og 2) som en rygning rygestop enhed3. Ifølge Centers for Disease Control og forebyggelse (CDC), i 2014, brugt mere end 9 millioner voksne amerikanere e-cigs på en regelmæssig basis. Fra 2013 til 2014, e-cig brug blandt gymnasieelever steg med mere end 300%4. I betragtning af den stigende brug af e-cigs blandt unge såvel som voksne1,2,4, og i betragtning af de populære, endnu uprøvede, påstande om e-cigs som en sikrere ryger alternativ skal centrale videnskabelige spørgsmål rettes til bestemmer, om e-cig brug udgør potentielle risici for menneskers sundhed, især de respiratoriske system1,2. Selv om e-cigs var først kommercialiseret i USA i 2007, kun meget begrænsede undersøgelser har været udført på virkningerne af e-cig aerosol engagementer i vitro og lunge struktur, funktion og generelle sundhed5,6 , 7 , 8 , 9 , 10 , 11. derfor, in vitro-, i vivo og epidemiologiske data er afgørende for at hjælpe med at etablere offentlige politikker og forordninger vedrørende forbruget af e-cigs. Pålidelig og reproducerbar videnskabelige dokumentation på dette nye område kræver imidlertid først, oprettelse af standardiseret e-cig stønnende regimer og generation af reproducerbare eksponering miljøer i laboratoriet indstillinger, der er reflekterende på konsum.

Tredje generation e-cig enheder, tilgængelige på markedet, er sammensat af mindst én varmespiral (atomizer) plus et lithium batteri. E-cig enheden power controller kan operere på forskellige spændinger. Disse e-cig enheder har også et reservoir, som e-cig væske (e-væske) er indført. E-væske, også kendt som e-juice, består hovedsageligt af nikotin, varianter og transportør opløsningsmidler (fugtighedsbevarende midler), ofte propylenglykol (PG), vegetabilsk glycerin (VG) og vand. Siden, ifølge den amerikanske Food and Drug Administration (FDA), e-væsker er sammensat af en blanding af "generelt betragtes som sikre" (GRAS) fødevaretilsætningsstof flavoring kemikalier og fugtighedsbevarende midler plus nikotin, kan de betragtes som sikre fødevarer. Men, når disse flydende formuleringer er vaped via e-cig enhed, de er opvarmet af forstøver, som ændrer de fysisk-kemiske egenskaber af e-væske, og producerer en aerosol eller dampe indeholdende karbonyler, mere specifikt aldehyd forbindelser12,13. Disse aldehyder er dannet ved termisk nedbrydning og oxidation af glycoler, som også giver dannelsen af hydroxyl radikaler14,15,16,17. De aldehyder, der er til stede i e-cig aerosol når vaped under særlige betingelser13, omfatter formaldehyd, acetaldehyd, acetol, acrolein, glycidol og diacetyl, som alle er kendt for at have potent negative virkninger på menneskers sundhed, med Formaldehyd er en bevist kræftfremkaldende15,16,17. Derudover e-cig aerosol også er sammensat af fine (250-950 nm)18,19 og ultrafine (44-97 nm)20 partikler, som er kendt for at forårsage pulmonal toksicitet via betændelse og oxidativ stress mekanismer 17. baseret på sammensætningen af e-væske, dvs., procentdelen af enkelte komponenter til stede i formuleringen, samt spænding til e-cig-enhed, som påvirker den temperatur bruges til at ryge e-flydende, samlet partikler (TPM) koncentration af aerosol vil variere, og resultere i forskellige niveauer af partikler, samt koncentrationer af aldehyder, som har vist sig at være produceret under specifikke vaping betingelser19,21 . Disse aerosoler er indåndes af e-cig brugere, der kontrollerer spænding på deres e-cig enhed. Udvalg af spændingen, der er baseret på personlige præferencer af nikotin levering sats, aerosol produktion og brændende sensation12. Det er således bydende nødvendigt for bedre at forstå de særlige kendetegn ved disse aerosoler for at tilvejebringe videnskabelig dokumentation for tilstrækkelige bestemmelser om e-cig og e-væske produktion og forbrug.

I forbindelse med videnskabelig forskning, der er flere problemer, der skal løses, vedrører 1) de forskellige e-cig enhedskonfigurationer og drift indstillinger fra hvilken e-cig brugere kan vælge; 2) manglen standardiseret repræsentative menneskelige vaping topografi profiler anvendes i eksperimentel indstillinger22. Dette understreger det presserende behov for at harmonisere e-cig forskningsprotokoller, startende med e-cig aerosol generation og karakterisering teknikker22. Den nuværende undersøgelse fokuserer på denne udfordring ved at beskrive en detaljeret trin for trin e-cig aerosol generation teknik, med specifikke eksperimentelle parametre anses for at være realistisk og repræsentativt for virkelige eksponeringsscenarier. Denne undersøgelse også til formål at evaluere indflydelse af spænding på e-cig aerosol TPM-koncentration, som genereres ved hjælp af en tredje generation vaping enhed integreret i en kommerciel computerstyrede eksponering system konfigureret til mus hele kroppen indånding undersøgelser. Beskrivelsen af denne forsøgsplan, herunder produktion og karakterisering af e-cig aerosoler, kan bidrage til etableringen af repræsentative standardiserede e-cig stønnende regimer i et laboratorium indstilling efterfølgende toksikologiske undersøgelser.

Protocol

Mus fodrings- og håndteret i overensstemmelse med NIH Guide til pleje og anvendelse af forsøgsdyr. Alle procedurer og protokoller med mus blev godkendt ved Louisiana State University institutionelle Animal Care og brug udvalget. Beskrivelsen nedenfor er specifikke for det udstyr, der anvendes, som angivet i tabel materialer/udstyr. Alle lufttilførsel var HEPA-filtreret.

1. forberedelse

  1. Undersøgelse & udstyr
    1. Opnå de nødvendige godkendelser (fx., IACUC) og kurser for undersøgelsen.
    2. Set-up udstyr i en tilstrækkeligt ventileret område og blive fortrolig med sin operation.
  2. Gravimetriske målinger
    1. Veje en ren nye 25 mm filter. Optage vægten. Placer filteret i en kassette.
    2. Placer kassetten, med filter, i overensstemmelse med en personlig prøvetagningspumpen og et flowmeter tilstrækkelig til at teste for en flow 1 L/min. (LPM).
  3. Elektronisk cigaret enhed
    1. Skru forstøveren i tank base (figur 1).
      Bemærk: Forstøvere indeholdende spoler med modstand på 0,15, 0,5 eller 1,5 Ω er tilgængelige.
    2. Kritiske trin: tilføje et par dråber (2 til 3) e-cig væske ind atomizer til at sikre, at bomulden er mættet og vil ikke skabe et tørt brænde (figur 2).
    3. Indsæt tank ærme i tanken. Derefter skrue tank base med forstøver i tank ærme (figur 1).
    4. Skru den forsamlede tank på e-cig enhed. Sørg for tank åbningen er opad og Sæt dækslet på plads oven på tanken (figur 1).
    5. Sætte e-cig enhed på sin base-tallerken ved at dreje den styrter arm af magnetventil. Når i sted, rotere det tilbage på plads således at det kan bringe med trigger-knappen på e-cig enhed.
    6. Tilslut enden af e-cig enhed til den nederste del af kondensatoren via en to-vejs ventil vedhæftet fil og et stykke af slanger (figur 3).
    7. Sikre, at den øvre ende af svaleren er tilsluttet korrekt til aerosol genererer systemet og aerosol eksponering kammer via ordentlig slanger.
    8. Kritiske trin: Kontroller, at aerosol koncentration måling instrument er på plads ved udgangen af aerosol eksponering kammer.
    9. Kritiske trin: Fjern tank dækslet og fyld tanken med 10 mL e-cig væske. Erstatte tank dækslet.
      Bemærk: Denne mængde er nok til en 2-h eksponeringstid.

2. eksponering

  1. Software forbindelse
    1. På dagen for eksperimentet, Tænd for computeren. Husk at også slå ON aerosol koncentration måling instrument ved manuelt at trykke på power-knappen.
    2. Lancere den driver software. Klik på eksperimenter Session. Vælg den relevante undersøgelse. Vælg skabelonen til e-cig eksperiment.
    3. Angiv et navn til den eksperimentelle session i vinduet ny eksperiment. Indtast operatøren initialer i boksen operatør i vinduet Egenskaber for eksperimentet. Klik på OK.
  2. Kanal kalibrering
    1. Følg trinnene i guiden kalibrering for at tilstrækkeligt kalibrere aerosol generation system.
      1. Trin 1: Klik på næste i vinduet kanal kalibrering efter bekræfter, at der er et flueben i boksen aerosol koncentration måling instrument (MicroDust Pro).
      2. Trin 2: Anvende værdien vindue, klik på næste. Trin 3: Angiv mål værdi Input som 0 g/m3. Trin 4: Sted den T-formede kalibrering Indsæt ind i slidsen til komplet kalibreringsprocessen og tryk på næste at komme til den næste rude.
      3. Angiv den værdi, læse på aerosol koncentration måling instrument. Tryk på næste efter indtastning af denne værdi. Anmeld kalibrering resultater vindue og klik på næste.
    2. Sidste trin: Kalibrering komplet vindue, klik på Udfør. For System Flow Test, i test vinduet, test pumper 1 og 2 (se betjeningsvejledningen).
    3. Bekræft – "Du ønsker at starte optagelsen løbende data?", skal du klikke på Ja. Bekræft – "Vil du gerne starte standardprofilen?", skal du klikke på Ja.
  3. Elektronisk cigaret aerosol eksponering
    1. Hvis gør en i vivo inhalationsundersøgelse, placere mus i hele kroppen eksponering chamber(s) på dette tidspunkt.
    2. Straks gå til vinduet profiler og højreklik på den ønskede profil, Rul ned til Start opgave at indlede en bias strøm af frisk luft inde eksponering chamber(s).
    3. Når du er klar til at igangsætte e-cig aerosol generation og eksponering eksperiment, skal du højreklikke på den ønskede profil i vinduet profiler, rulle ned for at starte opgaven og venstre klik for at vælge (figur 4).
    4. Kritiske trin: den koncentration af aerosol koncentration måling instrumentet målte registreres. Koncentrationen skal > 0 mg / m3.
      Bemærk: Enheden driften princip er baseret på optiske registrering og bruges i dette system til at give en kvalitativ vurdering i realtid af eksponeringsniveauer i salen.
    5. Sikre, at e-væske er tilgængelige i tank under hele varigheden af eksponeringen.
    6. Du kan standse eksperimentet efter at have nået de ønskede eksponeringsvarighed, højre-klik på profilen, rulle ned for at stoppe profil, og venstre klik for at vælge. Sikre at den bias flow indledes umiddelbart efter afslutningen af eksponering profilen.
    7. Fjerne emner (dyr) fra eksponering kammer og returnere dem til deres bolig bur og værelse.

3. efter eksponering analyse

  1. For enden af den eksperimentelle session lukke operativsystemet software og slå OFF aerosol koncentration måling enhed.
  2. Frigøre kassetten med filter fra pumpen og registrere den tid, da det blev fjernet. Placer filteret i en ekssikkator og lad filteret tørre i mindst 48 timer (helst 96 timer). Derefter, vejer filter med akkumulerede e-cig aerosol partikler og optage vægten.
  3. Beregne den samlede partikler (TPM) koncentrationen udtrykt i masse pr. puff23.
    1. Optag massen akkumuleret på filteret. Beregne den samlede mængde udtaget under perioden eksponering ved hjælp af stikprøver varighed og pumpe flow.
    2. Dividere massen indsamlet på filteret af mængden af luft.
      Bemærk: TPM-koncentration er udtrykt i vægt pr. volumen enheder. Opdele TPM koncentration af det samlede antal pust genereret af e-cig profil anvendes.

4. rengøring og vedligeholdelse

  1. Hæld ud af e-væsken fra e-cig tank og tømme kondensatoren ved hjælp af vedlagte sprøjten. Sikre at forstøver coilen ikke brænde under eksperimentet. Ændre forstøver coil efter hvert forsøg.
  2. Rense pumperne efter hvert forsøg. Frigøre pumpe hoveder og fjerne stik og ventiler. Aftørre eventuelle overskydende e-væske eller akkumulerede fugt ved hjælp af enten en vatpind eller væv.
  3. Ren hele kroppen eksponering kamre. Følg producentens anvisninger og fjerne enhver kondenseret e-væske fra alle overflader.
    Bemærk: Det anbefales at undgå brugen af alkohol, da det kan forårsage uoprettelige skader.

Representative Results

Tabel 1 viser karakteristika i eksponeringen miljø inde i en 5-L hele kroppen kammer efter e-cig aerosol generation. Disse data er resultatet af en 2-h eksponering session med kun den luftfartsselskab opløsningsmidler e-væske base, dvs., 50/50 forholdet mellem PG og VG i mangel af smagsstoffer eller nikotin. Aerosol blev produceret af en tredje generation batteridrevne e-cig enhed med en 0,5 Ω modstand. I alt syv e-cig spændinger blev testet med en topografi profil af 70 mL puff volumen, 3-s puff varighed og 1-min. intervaller. Som forventet, fører øge e-cig spænding til højere TPM-koncentrationer af aerosol i eksponering salen bruges som rapporteret med gravimetrisk beregnede masse (mg) pr. puff. Ændringer i TPM-koncentration følger dog en noget sigmoide mønster over det spændingsområde, studerede. Forholdet mellem spænding og TPM-koncentrationen er i første omgang lineær fra 1,8 til 3,2 V, og viser en eksponentiel hoppe med en efterfølgende plateau mellem 3.2 til 4.8 V.

Figur 5 viser resultaterne af en fysisk karakterisering af e-cig aerosoler inde i hele kroppen eksponering kammer. Partikel nummer koncentration og størrelse distribution blev målt under forskellige forsøgsbetingelser ved hjælp af en scanning motilitet partikel sizer. En bred vifte af masse og antal koncentrationer, samt partikel størrelse distributioner, for det meste består af fine og ultrafine partikler, kan opnås ved hjælp af forskellige foruddefinerede eller brugerdefinerede automatiseret stønnende profiler, der kan tilpasses eller ændres via software (figur 6), samt e-cig enhed designmuligheder (dvs., forstøver spolen modstand eller batteri spænding). Disse resultater fremhæve alsidigheden af eksponering system bruges til at simulere, i en eksperimentel indstilling, en bred vifte af mulige menneskelige e-cig topografi profiler.

Som et eksempel, en eksperimenterende e-cig eksponering miljø blev oprettet på baggrund af aktuelle oplysninger om e-cig forbrugernes personlige præferencer og blev efterfølgende karakteriseret (tabel 2). Her, e-cig enheden var udstyret med en spole forstøver af 0,5 Ω og drives på 3.2 V. Topografi profilen bruges bestod af en 55-mL puff volumen, 3-s puff varighed og 30-s intervaller, mens e-væsken testet omfattede bærestoffer (dvs., PG og VG på et 50/50 forhold), alene og i kombination med 36 mg/mL nikotin og kanel smag (Tabel 2). Over en periode på 2-h eksponering denne eksponering profil trækker et større antal popkorn og giver mulighed for en højere samlet diskenhed kan udtages i forhold til den tidligere ansat 70-mL, 1 pust pr. min profil (13,200 mL versus 8400 mL, henholdsvis). Derfor er en mindre gennemsnitlig partikelmassen pr. puff opnået under denne topografi profil for en samme spænding og lignende magt (tabel 1, 2). Resultaterne synes at indikere, at tilstedeværelsen af nikotin og kanel smag e-væske kan have en negativ effekt på partikelmassen pr. puff. Forskellen mellem de to forsøgsbetingelser nåede imidlertid ikke af det statistiske signifikansniveau.

Resultaterne af en kemisk analyse af e-cig aerosol genereret med sidstnævnte topografi profil (55-mL puff volumen, 3-s puff varighed og 30-s intervaller) er vist i tabel 3 og figur 7. Ialt 82 pust af e-cig aerosol genereret under 3,2 V med en e-væske komponeret af 50/50 forholdet mellem PG og VG, 36 mg/mL nikotin, og kanel smag var stikprøven på silica-baserede filtre, der blev senere brugt til kemiske karakterisering af e-cig emission af GC/MS-metoder. Denne prøve blev indsamlet lige efter kondensatoren. Analysen viste, at andre forbindelser såsom acrolein, catechol og benzothiazol foruden nikotin- og cinnamaldehyd, der var forventet, blev identificeret i e-cig aerosol. Disse kemikalier er kendt respiratoriske irritationsfremkaldende og Vis kompleksiteten af aerosol sammensætning, når e-væske er opvarmet og aerosolmaterialer.

Ud over e-cig aerosol fysisk-kemiske karakterisering er e-cig generator og eksponering system ansat også velegnet til animalsk engagementer. Som illustreret i figur 8, koncentrationen af serum cotinine, en vigtig metabolit af nikotin, kan bruges til at overvåge eller bekræfte engagementer til e-cig aerosol fra nikotin indeholdende e-væsker i mus. I det foreliggende eksempel vises musene udsat for e-cig aerosol en betydelig stigning i deres serum cotinine koncentration.

Figure 1
Figur 1. E-cig generator dekonstrueret Se. Billedet viser de forskellige elementer, komponere e-cig generatoren (e-cig enhed, tank base, forstøver, tank, tank ærme, slangen adapter).

Figure 2
Figur 2. E-cig generator forstøver. Billede af hvor til at sætte e-cig væske ind i forstøver.

Figure 3
Figur 3. E-cig Helbillede. Billedet viser samlet e-cig generator med udvidelse, herunder kondensatoren.

Figure 4
Figur 4. E-cig generator opererer software. Billedet viser udvalg af vaping profil på software. Venligst klik her for at se en større version af dette tal.

Figure 5
Figur 5. Repræsentativ fysisk karakterisering af e-cig aerosoler produceret af en tredje generation e-cig generator i en 5 L kammer viser (A) virkningen af e-cig enhed magt (6-40 W) på en eksponeringsbetingelser, der kan genereres og (B) denne e-cig aerosoler er sammensat af fine & ultrafine partikler. Partikel nummer koncentration og størrelse distribution måles ved hjælp af en scanning mobilitet partikel sizer. Eksponering parametre: forstøvers modstand 0,5 Ω og varierer fra 1,8 til 4.8 V; vaping under en topografi profil af enten 3 s puff varighed, 70 mL puff volumen hver 60 s eller 3 s puff varighed, 55 mL puff volumen hver 30 s; ved hjælp af en e-væske komponeret af PG og VG på et 50/50 forhold. Venligst klik her for at se en større version af dette tal.

Figure 6
Figur 6. Automatiseret puffing profiler kan oprettes, justeres eller ændres via softwaren. Billederne viser et trin i guiden profil oprettelse, som bruges til at indtaste nøglen vaping topografi faktorer, herunder puff volumen, puff varighed, puff interval og puff profil. Venligst klik her for at se en større version af dette tal.

Figure 7
Figur 7. Spektrum af GC/MS resultater af e-cig aerosol. Som beskrevet i tabel 3, e-cig aerosol blev produceret ved hjælp af e-cig enhed med en 0,5 Ω coil forstøver på 3,2 V vaping under en topografi profil 55 mL puff volumen, 3 s puff varighed og 30 s intervaller med en e-væske komponeret af 50/50 forholdet mellem PG og VG , 36 mg/mL nikotin og kanel smag. En prøve af 82 pust af e-cig aerosol blev indsamlet lige efter kondensator på en silica-baseret filter, som blev derefter brugt til kemisk analyse ved gaskromatografi - massespektrometri (GC/MS) teknikker. (A) hele spektret; (B) Zoom ind. venligst klik her for at se en større version af dette tal.

Figure 8
Figur 8. Skematisk af e-cig eksponering system for dyreforsøg. Hele kroppen e-cig aerosol indånding system (A) er velegnet til animalsk engagementer, med cotinine niveauer i e-cig udsat mandlige BALB/C mus (B), der er sammenlignelige med niveauerne af mainstream cigaretrøg engagementer. Air gruppe cotinine niveauer 0,3-1,2 ng/mL. N = 6 pr. gruppe, *p < 0,05. Mus/rotte cotinine ELISA. Eksponering parametre: forstøvers modstand og batteri spænding sæt på 1,5 Ω og 4,2 V, henholdsvis; vaping under en topografi profil af 3 s puff varighed, og en 55 mL puff volumen hver 30 s; ved hjælp af en e-væske består af 36 mg/mL af nikotin, kanel smag og en 50/50 PG/VG ratio. Mus blev udsat for en TPM-koncentration på 0,12 ± 0,09 mg/pust af e-cig aerosol for 2 h/dag i 28 dage, mens kontrollen blev udsat for filtreret luft. Venligst klik her for at se en større version af dette tal.

E-cig spænding (V) E-cig effekt (W) Masse pr. puff (mg) Afdeling Kammertemperaturen (oC)
Relativ luftfugtighed (%)
1.8 6,3 ± 0,3 0,005 ± 0,004 46.0 ± 3.3 23,7 ± 0,6
2.3 8.8 ± 0,1 0,009 ± 0,005 27.8 ± 9.1 24.0 ± 0,6
2,55 10.6 ± 0,2 0,021 ± 0,008 53,2 ± 1,2 23,2 ± 0,2
2.8 12.4 ± 0,3 0.061 ± 0.073 51,3 ± 1.1 24,2 ± 0,6
3.2 15,8 ± 0,6 0.065 ± 0,013 56,6 ± 2.3 23,1 ± 0,2
3.7 23,3 ± 0,6 0.741 ± 0.417 51,2 ± 5.5 23,6 ± 0,5
4.8 40.4 ± 1.3 0.823 ± 0.198 25,4 ± 7,7 23,7 ± 0,5

Tabel 1. E-cig enhed parametre testet og eksponeringsforhold i en 5 L eksponering kammer med en 0,5 Ω coil forstøver. Topografi profil for en 2 h eksponering: 70 mL puff volumen, 3 s puff varighed og 1 min. mellemrum, ved hjælp af kun carrier opløsningsmidler e-væske base, dvs., 50/50 forhold PG og VG. Alle spændinger blev testet i tre eksemplarer (n = 3). Data er udtrykt som gennemsnit ± standardafvigelse (SD).

E-cig spænding (V) E-cig effekt (W) E-væske med nikotin (mg/mL) E-Liquid smag Masse pr. puff (mg) Afdeling Kammertemperaturen (oC)
Relativ luftfugtighed (%)
3.2 16.6 ± 0,2 0 Ingen 0.273 ± 0.184 47.4 ± 3,9 23,6 ± 0,2
3.2 15.9 ± 1.3 36 Kanel 0.102 ± 0.078 59.6 ± 3.1 22,7 ± 0,2

Tabel 2. E-cig enhed parametre testet og eksponeringsforhold i en 5 L eksponering kammer med en 0,5 Ω coil forstøver. Topografi profil for en 2 h eksponering: 55 mL puff volumen, 3 s puff varighed og 30 s intervaller, ved hjælp af 1) kun carrier opløsningsmidler e-væske base, dvs., 50/50 forhold PG og VG, og 2) e-væske base + nikotin (36 mg/mL) og kanel aroma. De to e-væsker blev testet i tre eksemplarer (n = 3). Dataene udtrykt som betyder ± SD.

Liste over forbindelser i e-cig aerosol
2-propenal (acrolein)
7-Pentatriacontene
10-Octadecenal
Benzothiazol
Catechol
Cinnamaldehyd
Ethoxy eddikesyre
Nikotin
Vanillin

Tabel 3. Ikke-udtømmende liste over forbindelser fundet i e-cig aerosol. E-cig aerosol blev produceret ved hjælp af e-cig enhed med en 0,5 Ω coil forstøver indstillet på 3,2 V vaping under en topografi profil 55 mL puff volumen, 3 s puff varighed og 30 s intervaller med en e-væske komponeret af 50/50 forholdet mellem PG og VG , 36 mg/mL nikotin og kanel smag. En prøve af 82 pust af e-cig aerosol blev indsamlet lige efter kondensator på en silica-baseret filter, som blev derefter brugt til kemisk analyse ved gaskromatografi - massespektrometri (GC/MS) teknikker.

Discussion

En større ubesvarede spørgsmål er, om langtidseksponering til e-cig aerosol resulterer i pulmonal toksicitet. Desuden er den generelle sikkerhed af e-cigs vedrørende menneskers sundhed stadig et spørgsmål om kontroverser. I August 2016 udvidet den amerikanske FDA sin tilsynsmyndighed på alle tobaksvarer, herunder e-cigs. E-cig forskning, men er udfordrende og komplekse grund hovedsagelig til 1) manglen på standardiserede vurderinger; 2) den brede vifte af e-cig enheder (~ 2.800 forskellige modeller fra 466 identificerede mærker)24; 3) over 7.700 unikke e-liquid smag24; 4) de forskellige mulige kombinationer af fugtighedsbevarende middel nøgletal. Betragtning af kompleksiteten af feltet, det er nødvendigt, for at imødegå udfordringen og generere lyd videnskabelige beviser, at omhyggelige overvejelser om de eksperimentelle betingelser og reproducerbare processer er ansat. I den nuværende undersøgelse, blev fokus sat på beskrivelsen af en e-cig aerosol generation teknik, der kan aktivere efterforskerne at opnå unikke datasæt relateret til realistiske og omfattende e-cig aerosol eksponering-relaterede effekt continuums. Disse kan være af rettidig relevans for adresse cig-relateret sikkerhed eller toksicitet spørgsmål for etablering af forskrifter om e-cig designfunktioner, der potentielt kan have en direkte indflydelse på offentlige sundhedspolitikker.

I denne artikel, blev meningsfuld eksponering miljøer genereret ved hjælp af et computerstyret system kunne integrere den nyeste generation af e-cig enheder samt giver mulighed for foruddefinerede eller brugerdefinerede automatiseret stønnende profiler og sæt opererer betingelser (fx., konstant el-kilde, standard værdier af modstand, spænding eller temperatur). Disse automatiserede stønnende profiler omfatter de standardbetingelser: 55 mL puff volumen, 3 s puff varighed, 30 s puff interval og pladsen puff profil, fra "rutine analytiske maskine for e-cigaret aerosol generation – definitioner og standard betingelser"leveret af Coresta anbefalet metode (CRM) N ° 8125 (tabel 2). Da systemet bruges kan generere forskellige automatiseret stønnende profiler, overholder det også ISO 20768 (damptryk produkter – rutine analytiske vaping maskine – definitioner og standardbetingelser)26 stønnende regime krav. Som forventet, e-cig stønnende regime standardbetingelser kontrast med dem fra ISO 330827, som definerer standardbetingelser for cigaretrygning maskiner (35 mL puff bind 2 s puff varighed, 60 s puff interval og bell puff profil). Disse forskelle mellem cigaret rygning mønstre og e-cig vaping mønstre blandt brugerne er veletableret28. I den foreliggende undersøgelse, eksempler og oplysningerne vis at aerosoler genereret fra dette system og en tredje generation e-cig enhed med justerbar spænding giver høje TPM-koncentrationer, nåede op til 0,27 og 0,82 mg / 55 og 70 mL puff, henholdsvis. E-cig aerosoler ved disse koncentrationer blev indsamlet lige efter eksponering kammer (tabel 1-2, figur 5). Resultaterne viser også, at der er mere end en 160-fold forskel i partikelmassen pr. puff produceret med spændinger varierende fra 1,8 til 4.8 V (tabel 1). Denne spændingsområde er karakteristiske for drift indstillingerne for e-cig enheder på det amerikanske marked, som giver mulighed for anvendelse af spænding lige fra 2,9 til 5,2 V29. Resultaterne er også i overensstemmelse med tidligere udgivne data18,21 hvor høje niveauer af TPM indsamlet ved munding af e-cig generator blev rapporteret til lignende topografi profiler (1.4 til 5.8 mg/pust). Kritiske trin i protokollen omfatter tilføjelse af et par dråber af e-væske til forstøver før hver eksponering session for at sikre en) at ingen tørt brænde er produceret; b) e-væske er tilgængelige i beholderen under hele varigheden af eksponering; og kontrollere, at e-cig aerosol er genereret som forventet ved at tage regelmæssige aflæsninger på real-time koncentration måling enhed. Det er godt etableret, at e-cig brugere forsøger at undgå tørre pust, som forekommer i tørt brænde betingelser. Denne vaping betingelse er relateret til dannelsen af høje niveauer af aldehyder, herunder formaldehyd, et kendt kræftfremkaldende og respiratoriske giftstof13,30. Derfor, denne betingelse er at undgå under engagementerne, der er afgørende. Endelig, i form af nikotin eksponering, mus udsættes for e-cig aerosol fra en 36 mg/mL som indeholder nikotin e-væske i 2 timer pr. dag for 28 dage (niveauer af 0,12 mg/pust) præsenterede cotinine serumkoncentrationer af 91 ng/mL (figur 8); et niveau svarende til Cigaret rygere (> 100 ng/mL)31,32,33, som er endnu lavere end for regelmæssig e-cig brugere (median spyt cotinine 252 ng/ml)34. Det blev rapporteret i en vaping topografi undersøgelse at 235 var det maksimale antal puffs pr dag taget af e-cig brugere35,36. Dette er meget lig vores eksponering profil producerer 1 pust hver 30-sek for 2-h per dag (i alt 240 pust). Således, denne vaping topografi profil modeller e-cig brugere dagligt puff forbrug og adfærd.

I det sidste årti, e-cig enheder udviklet sig fra første generation, cigaret-lignende, engangsbrug, lav-drevne enheder, andengenerations flytbare og genopfyldning tank stil enheder, og nu tredje generation tank-stil enheder med tilpasselig indeholder24 for 1) forstøver spolen modstand: elementet ansvarlig for varme e-væske, og 2) magt controller, som en) kan fungere på forskellige spændinger, b) påvirker temperaturen på varmelegemet og c) bestemmer eller ej kogepunktet af løsningen er nået24,37. Under e-cig brug, e-væske opvarmes typisk på 200 ° C eller større38, og det er i den form af aerosoler, dens bestanddele interagerer med biologiske matricer. Karakterisering af e-cig aerosol er derfor afgørende. E-væsker opløsningsmidler varierer i volatilitet, så løsninger består hovedsagelig af PG (70%), som er mindre tyktflydende og fordampe ved en lavere temperatur37, producere aerosoler med relativt mindre partikler, der øger brugerens 'hals hit' oplevelse 20. på den anden side VG-baseret e-væsker aerosolize ved højere temperaturer37 og producere aerosoler med relativt større partikler, som fra et brugeroplevelse, øger smag og mængden af dampe genereret5, 17,39. Det er således tidligere fastslået, at PG/VG forholdet mellem e-væske påvirker størrelse fordelingen af partikler findes i e-cig aerosol19,20. Som vist i figur 5, ved hjælp af en e-væske komponeret af en 50/50 PG/VG ratio, e-cig aerosoler median diametre af ~ 100 nm blev indhentet. Disse resultater er i samme størrelsesorden som rapporteret af Baassiri, mfl. 20. det tyder på, at eksponering parametre, herunder e-cig indstillinger (modstand, spænding og strøm) og pustende profil, ud over e-væske-base, kan påvirke de fysiske egenskaber af aerosoler produceret. Derudover kan nikotin koncentration og aroma kemikalier tilføjet til e-væske-base også potentielt påvirke e-cig aerosol fysisk-kemiske egenskaber. Det var tidligere vist, at en e-væske, der er mindre tyktflydende producerer en aerosol, sammensat af finere partikler, hvilket resulterer i en mindre tæt damp, hvilket giver en lavere TPM koncentration17. Bruger samme PG/VG forhold for både e-væsker testet, syntes e-væske indeholdende 36 mg/mL af nikotin og kanel aroma kemiske, indebærer, at det er mere fortyndet end e-væske base kun (PG/VG + nikotin + kanel smag versus PG/VG alene), mindre tyktflydende end e-væske består udelukkende af PG og VG. Den tilsyneladende forskel i viskositet mellem de to e-væsker kan forklare forskelle i masse pr. puff opnået under lig e-cig vaping indstillinger (tabel 2). Dog kan lavere TPM ikke korrelerer med mindre skadelige aerosol, da partikelstørrelsesfordeling og kemiske karakterisering af aerosol skal også overvejes. Faktisk producerer af termisk nedbrydning af VG og de kemiske vekselvirkninger mellem komponenterne e-væske emissioner af skadelige aldehyder, herunder formaldehyd og acetaldehyd, kendt for at være potent trusler mod menneskers sundhed15,17 ,40. Som anført i tabel 3, afslørede den kemiske analyse af e-cig aerosol produceret her, at den også indeholdt acrolein, monochlorophenol, catechol og benzothiazol. Alle er kendt respiratorisk irritanter, mens catechol er desuden klassificeret som muligvis kræftfremkaldende for mennesker (gruppe 2B) Ifølge International Agency for forskning på Cancer (IARC)41,42,43 . Dette øger effekter relateret til kemi af smagsstof indarbejdet i e-væske. For eksempel, har cinnamaldehyd og diacetyl, to af smag og udtrække Manufacturers Association høj prioritet aroma kemikalier til respiratorisk fare, når den indåndes af arbejdstagere, vist sig at forringe lungefunktionen og forårsage uoprettelige lunge skader ( bronchiolitis obliterans, nemlig» popcorn lunge')44. Cinnamaldehyd har vist sig at være stærkt cytotoksisk i vitro45,46,47 og er meget populær i e-væsker48. I den aktuelle undersøgelse fremgår tilstedeværelsen af cinnamaldehyd af e-cig aerosol fra kanel smag e-væske (tabel 3 og figur 7). Alt i alt viser dette nødvendigheden af at analysere e-cig aerosoler til, både fysiske og kemiske egenskaber.

Som nævnt ovenfor, kan den eksponering teknik beskrevet her være meget alsidigt. Det kan give mulighed for ændringer af ordningen stønnende (via software), af de operationelle funktioner af e-cig enhed eller endda eksponering kammer (kun for næse og hele kroppen) (via hardware) type. Dette giver investigator med al fleksibiliteten til at tilpasse eller justere forsøgsbetingelser nødvendigheden af hver forskningsprojekt. Fejlfinding af denne teknik omfatter at sikre, at forbindelserne mellem e-cig kondensator, rør, pumper og kamre er tilstrækkeligt sikret, og at alle kamre er ordentligt forseglet (for mere detaljerede oplysninger henvises til brugervejledning). Som bemærket og testet i denne undersøgelse, kan en række faktorer påvirke e-cig aerosol fremstilling og sammensætning22. Disse faktorer er associeret med nøgletal og bestanddele af den e-flydende formulering, der berører den kemiske komponent af aerosol, samt udvalgte e-cig enhed egenskaber og drift indstillinger, som påvirker de varme betingelser anvendes til aerosolize e-væske, og dermed sammensætning samt den fysiske komponent af aerosol. E-væsker er sammensat af GRAS tilsætningsstoffer til fødevarer, men deres sikkerhed efter opvarmning og aerosolization ikke er blevet etableret. Vigtigst, e-cig brugere indånde disse aerosoler og styre den stønnende profil samt valg af både e-væske og drift indstillinger (modstand og spænding) for deres e-cig enheder. Disse er vigtige faktorer, som væsentligt kan påvirke e-cig aerosol emissioner og bør derfor nøje kontrolleres og rapporteret i eksperimentel forskning.

Som mest eksperimentelle metoder har den nuværende e-cig eksponering teknik fordele og begrænsninger. Mens alsidig og velegnet til toksikologiske undersøgelser, er det også kendt at mus er næse-breathers og at hele kroppen engagementer også kan give mulighed for dermal og oral absorption ud over indånding eksponeringsvej. Fordele og ulemper ved at bruge hele kroppen og næse-only indånding engagementer er blevet beskrevet udførligt andetsteds49,50. Mens kun næse-engagementer mere nøje efterligne de inspiration/udløbsdatoen mønstre, der styrer transport og aflejring af partikler i luftvejene, denne tilstand af eksponering er mere stressende at dyrene og er ikke passende for langsigtet indånding undersøgelser ved hjælp af stort antal dyr49. Derudover de undersøgelser, som sammenlignede hele kroppen og næse-only engagementer i gnavere udsat ved inhalation til den samme giftstoffet under samme eksponeringsbetingelser (TiO2 nanopartikler, cigaretrøg) fandt ingen statistisk forskel mellem dem to tilstande af eksponering for lunge partikel deposition og lunge svar50,51. Siden virkninger fremkaldt af kronisk engagementer til e-cig aerosol er stort set udokumenteret og under-undersøgt, er e-cig eksponering systemet beskrevet i dette håndskrift nyttigt for kløften denne viden. Også, den tredje generation maskine-vaping enhed, der bruges i denne undersøgelse er orienteret i en vandret konfiguration. Der er en mulighed, at orienteringen af enheden kunne have en effekt på aerosol produktion; dog, at bedst af vores viden, for tredje generation e-cig enheder, variablen orientering er ikke blevet testet tidligere. Den horisontale retning er den foretrukne position for begynderen brugere af e-cig. Dette bidrager til at fremme bedre fugtspredende og minimerer risikoen for e-væske siver ud. Således, den horisontale retning er repræsentant for vaping opførsel af populationer af e-cig brugere og er blevet brugt af andre forskning grupper21. Det er også vigtigt at bemærke, at kraften vises på e-cig enheden afvige lidt fra den faktiske effekt der leveres til enheden22,52, og at det også kan derfor være tilrådeligt at måle strøm forsyning værdier eksternt eller bruge en ledning strømforsyning for en stabil forsyning af energi.

Der er en betydelig forskning og videnskløft for biomarkører for toksicitet forbundet med langvarig eksponering for e-cig aerosoler. Denne eksponering system er et skridt fremad på dette område ved at tillade efterforskere at fastslå virkningerne af langvarig indånding engagementer af dyr til aerosolmaterialer e-cig væske. Andre eksisterende e-cig eksponering metoder har også mulighed for at undersøge virkningen af puffing regime og indstillinger af e-cig enheder på toksikologiske endpoints19,20,22,53 . Systemerne eksponering vil bidrage til at give videnskabelige beviser for fremtidige forordninger på nye alternative tobaksvarer. I sidste ende vil godt gennemført og egnet toksikologiske undersøgelser bidrage til bedre at informere de politiske beslutningstagere, leverandører af sundhedsydelser og de 9 millioner amerikanere, der er e-cig brugere4. Vigtigst, bør eksponering-systemer, der ikke reproducere virkelige vaping scenarier undgås. E-væsker er typisk opvarmet ved 200 ° C eller højere temperaturer38 i en e-cig enhed, derfor bør scenarier hvor e-væske er simpelthen forstøvet, eller varmes til 37 ° C og derefter forstøvet8, ikke betragtes som repræsentativ for e-cig brugere forbrug. I øjeblikket, kan e-cig forbrugere nå potentielt skadelige e-cig aerosol konstituerende niveauer ved hjælp af designfunktioner af tredje generation e-cig enheder, der giver mulighed for justering af karakteristiske varme betingelser via ændringer i den forstøver spole modstand og batterispændingen. Derfor mere eksperimentelle undersøgelser er nødvendige for at bestemme sundhedsmæssige effekter relateret til kronisk indånding engagementer til e-cig aerosoler. Dette begynder ved at etablere reproducerbare og standardiserede e-cig eksponering systemer25,26. Således er har en alsidig e-cig eksponering system, der giver mulighed for en bred vifte af eksponeringsscenarier, herunder automatiseret repræsentative vaping topografi profiler, et aktiv med udførelsen af eksperimentelle undersøgelser.

Disclosures

JM og AR er ansat af SCIREQ videnskabelige respiratorisk udstyr Inc, en kommerciel enhed involveret i emner relateret til indholdet af denne artikel. SCIREQ Inc. er en emka teknologier selskab.

Acknowledgments

Dette projekt blev støttet af en bevilling (AP) fra Louisiana guvernørens bioteknologi initiativ GBI-BOR #013, samt ved Louisiana State University, School of Veterinary Medicine Fakultet start-up midler (AN).

Materials

Name Company Catalog Number Comments
inExpose complete solution - for electronic cigarette aerosol delivery to a 5L whole-body chamber, including eVic-VTC Mini (e-cig device, Joyetech) SCIREQ Scientific Respiratory Equipment Inc.
flexiWare software  SCIREQ Scientific Respiratory Equipment Inc. FW8
Computer Dell Core 2 Duo
Tygon  Tygon R-3603 
MicroDust Pro Cassella 176000A
Personal sampling pump Sensidyne Gilian BDX II
Glass fiber filter Millipore AP4002500
Sampling cassette Made in house
Flow meter TSI Inc. 4100 series
Electronic cigarette liquid (e-juice) Local vape shop
Scanning mobility particle sizer TSI Inc. 3080
Microbalance  Sartorius  MC5 Micro Balance 

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Baeza-Loya, S., et al. Perceptions about e-cigarette safety may lead to e-smoking during pregnancy. Bulletin of the Menninger Clinic. 78 (3), 243-252 (2014).
  2. Kahr, M. K., et al. A qualitative assessment of the perceived risks of electronic cigarette and hookah use in pregnancy. BMC Public Health. 15, 1273 (2015).
  3. Mark, K. S., Farquhar, B., Chisolm, M. S., Coleman-Cowger, V. H., Terplan, M. Knowledge, Attitudes, and Practice of Electronic Cigarette Use Among Pregnant Women. Journal of Addiction Medicine. 9 (4), 266-272 (2015).
  4. Centers for Disease Control and Prevention. E-cigarette use triples among middle and high school students in just one year. , Available from: http://www.cdc.gov/media/releases/2015/p0416-e-cigarette-use.html (2015).
  5. Larcombe, A. N., Janka, M. A., Mullins, B. J., Berry, L. J., Bredin, A., Franklin, P. J. The effects of electronic cigarette aerosol exposure on inflammation and lung function in mice. American Journal of Physiology Lung Cell Molecular Physiology. 313 (1), L67-L79 (2017).
  6. Neilson, L., Mankus, C., Thorne, D., Jackson, G., DeBay, J., Meredith, C. Development of an in vitro cytotoxicity model for aerosol exposure using 3D reconstructed human airway tissue; application for assessment of e-cigarette aerosol. Toxicology In Vitro. 29 (7), 1952-1962 (2015).
  7. Leigh, N. J., Lawton, R. I., Hershberger, P. A., Goniewicz, M. L. Flavourings significantly affect inhalation toxicity of aerosol generated from electronic nicotine delivery systems (ENDS). Tobacco Control. 25 (Suppl 2), ii81-ii87 (2016).
  8. Garcia-Arcos, I., et al. Chronic electronic cigarette exposure in mice induces features of COPD in a nicotine-dependent manner. Thorax. 71 (12), 1119-1129 (2016).
  9. Vardavas, C. I., Anagnostopoulos, N., Kougias, M., Evangelopoulou, V., Connolly, G. N., Behrakis, P. K. Short-term pulmonary effects of using an electronic cigarette: impact on respiratory flow resistance, impedance, and exhaled nitric oxide. Chest. 141 (6), 1400-1406 (2012).
  10. Pichelstorfer, L., Hofmann, W., Winkler-Heil, R., Yurteri, C. U., McAughey, J. Simulation of aerosol dynamics and deposition of combustible and electronic cigarette aerosols in the human respiratory tract. Journal of Aerosol Science. 99, 125-132 (2016).
  11. Sosnowski, T. R., Kramek-Romanowska, K. Predicted deposition of e-cigarette aerosol in the human lungs. Journal of Aerosol Medicine and Pulmonary Drug Delivery. 29 (3), 299-309 (2016).
  12. Kosmider, L., et al. Carbonyl compounds in electronic cigarette vapors: effects of nicotine solvent and battery output voltage. Nicotine & Tobacco Research. 16 (10), 1319-1326 (2014).
  13. Farsalinos, K. E., Voudris, V., Poulas, K. E-cigarettes generate high levels of aldehydes only in 'dry puff' conditions. Addiction. 110 (8), 1352-1356 (2015).
  14. Geiss, O., Bianchi, I., Barahona, F., Barrero-Moreno, J. Characterization of mainstream and passive vapours emmited by selected electronic cigarettes. International Journal of Hygiene and Environmental Health. 218 (1), 169-180 (2015).
  15. Geiss, O., Bianchi, I., Barrero-Moreno, J. Correlation of volatile carbonyl yields emitted by e-cigarettes with the temperature of the heating coil and the perceived sensorial quality of the generated vapours. International Journal of Hygiene and Environmental Health. 219 (3), 268-277 (2016).
  16. Flora, J. W., et al. Method for the Determination of Carbonyl Compounds in E-Cigarette Aerosols. Journal of Chromatographic Science. 55 (2), 142-148 (2017).
  17. Sleiman, M., et al. Emissions from Electronic Cigarettes: Key Parameters Affecting the Release of Harmful Chemicals. Environmental Science & Technology. 50 (17), 9644-9651 (2016).
  18. Ingebrethsen, B. J., Cole, S. K., Alderman, S. L. Electronic cigarette aerosol particle size distribution measurements. Inhalation Toxicology. 24 (14), 976-984 (2012).
  19. Pouchez, J., et al. Impact of power level and refill liquid composition on the aerosol output and particle size distribution generated by a new-generation e-cigarette device. Aerosol Science & Technology. 52 (4), 359-369 (2018).
  20. Baassiri, M., et al. Clouds and "throat hit": effects of liquid composition on nicotine emissions and physical characteristics of electronic cigarette aerosols. Aerosol Science & Technology. 51 (11), 1231-1239 (2017).
  21. Gillman, I. G., Kistler, K. A., Stewart, E. W., Paolantonio, A. R. Effect of variable power levels on the yield of total aerosol mass and formation of aldehydes in e-cigarette aerosols. Regulatory Toxicology and Pharmacology. 75, 58-65 (2016).
  22. Soulet, S., Pairaud, C., Lalo, H. A novel vaping machine dedicated to fully controlling the generation of e-cigarette emissions. International Journal of Environmental Research and Public Health. 14 (10), 1225 (2017).
  23. SKC. Air sampling basic. Step by step guide. An introduction to air sampling. , SKC Limited. Available from: http://www.skcltd.com/images/pdfs/224-G1_Issue_E_Basic_Step_By_Step_Guide.pdf (2018).
  24. Zhu, S. H., et al. Four hundred and sixty brands of e-cigarettes and counting: implications for product regulation. Tobacco Control. 23 (Suppl 3), iii3-iii9 (2014).
  25. Centre de Cooperation pour les Recherches Scientifiques Relative au Tabac (CORESTA). CORESTA Recommended Method No81. Routine analytical machine for e-cigarette aerosol generation and collection - definitions and standard conditions. , Available from: https://www.coresta.org/sites/default/files/technical_documents/main/CRM_81.pdf (2015).
  26. International Organization for Standardization (ISO). ISO/FDIS 20768. Vapour products - Routine analytical vaping machine - Definitions and standard conditions. , Available from: https://www.iso.org/standard/69019.html (2018).
  27. International Organization for Standardization (ISO). ISO 3308:2000(E). Routine analytical cigarette-smoking machine - Definitions and standard conditions. , Available from: https://www.iso.org/standard/28325.html (2018).
  28. St-Helen, G., Ross, K. C., Dempsey, D. A., Havel, C. M., Jacob, P., Benowitz, N. L. Nicotine delivery and vaping behavior during ad libitum e-cigarette access. Tobacco Regulatory Science. 2 (4), 363-376 (2016).
  29. Talih, S., et al. Effects of user puff topography, device voltage, and liquid nicotine concentration on electronic cigarette nicotine yield: measurements and model predictions. Nicotine & Tobacco Research. 17 (2), 150-157 (2015).
  30. Korzun, T., et al. E-cigarette airflow rate modulates toxicant profiles and can lead to concerning levels of solvent consumption. ACS Omega. 3 (1), 30-36 (2018).
  31. Benowitz, N. L., Bernert, J. T., Caraballo, R. S., Holiday, D. b, Wang, J. Optimal serum cotinine levels for distinguishing cigarette smokers and nonsmokers within different racial/ethnic groups in the Unites States between 1999 and 2004. American Journal of Epidemiology. 169 (2), 236-248 (2009).
  32. Sussan, T. E., et al. Exposure to electronic cigarettes impairs pulmonary anti-bacterial and anti-viral defenses in a mouse model. PLoS One. 10 (2), e0116861 (2015).
  33. Flouris, A. D., et al. Acute impact of active and passive electronic cigarette smoking on serum cotinine and lung function. Inhalation Toxicology. 25 (2), 91-101 (2013).
  34. Etter, J. F. A longitudinal study of cotinine in long-term daily users of e-cigarettes. Drug and Alcohol Dependence. 160, 218-221 (2016).
  35. Dawkins, L., Turner, J., Roberts, A., Soar, K. 'Vaping' profiles and preferences: an online survey of electronic cigarette users. Addiction. 108 (6), 1115-1125 (2013).
  36. Logue, J. M., et al. Emissions from Electronic Cigarettes: Assessing Vapers' Intake of Toxic Compounds, Secondhand Exposures, and the Associated Health Impacts. Environmental Science & Technology. 51 (16), 9271-9279 (2017).
  37. Talih, S., et al. Transport phenomena governing nicotine emissions from electronic cigarettes: model formulation and experimental investigation. Aerosol Science & Technology. 51 (1), 1-11 (2017).
  38. Canistro, D., et al. E-cigarettes induce toxicological effects that can raise the cancer risk. Scientific Report. 7, 2028 (2017).
  39. Chen, Z., Zeng, D. D. Mining online e-liquid reviews for opinion polarities about e-liquid features. BMC Public Health. 17, 633 (2017).
  40. Dinakar, C., O'Connor, G. T. The health effects of electronic cigarettes. New England Journal of Medicine. 375 (14), 1372-1381 (2016).
  41. Schweigert, N., Zehnder, A. J. B., Eggen, R. I. L. Chemical properties of catechols and their molecular modes of toxic action in cells, from microorganisms to mammals. Environmental Microbiology. 3 (2), 81-91 (2001).
  42. Ginsberg, G., Toal, B., Kurland, T. Benzothiazole toxicity assessment in support of synthetic turf field human health risk assessment. Journal of Toxicology and Environmental Health Part A. 74 (17), 1175-1183 (2011).
  43. Moghe, A., et al. Molecular mechanisms of axrolein toxicity: relevance to human disease. Toxicological Sciences. 143 (2), 242-255 (2015).
  44. Kreiss, K., Gomaa, A., Kullman, G., Fedan, K., Simoes, E. J., Enright, P. L. Clinical bronchiolitis obliterans in workers at a microwave-popcorn plant. New England Journal of Medicine. 347 (5), 330-338 (2002).
  45. Bahl, V., Lin, S., Xu, N., Davis, B., Wang, Y. H., Talbot, P. Comparison of electronic cigarette refill fluid cytotoxicity using embryonic and adult models. Reproductive Toxicology. 34 (4), 529-537 (2012).
  46. Gerloff, J., et al. Inflammatory Response and Barrier Dysfunction by Different e-Cigarette Flavoring Chemicals Identified by Gas Chromatography-Mass Spectrometry in e-Liquids and e-Vapors on Human Lung Epithelial Cells and Fibroblasts. Applied In Vitro Toxicology. 3 (1), 28-40 (2017).
  47. Clapp, P. W., et al. Flavored e-cigarette liquids and cinnamaldehyde impair respiratory innate immune cell function. American Journal of Physiology Lung Cell Molecular Physiology. 313 (2), L278-L292 (2017).
  48. Behar, R. Z., et al. Distribution, quantification and toxicity of cinnamaldehyde in electronic cigarette refill fluids and aerosols. Tobacco Control. 25, ii94-ii102 (2016).
  49. Pauluhn, J. Overview of inhalation exposure techniques: strengths and weaknesses. Experimental and Toxicologic Pathology. 57 (Suppl 1), 111-128 (2005).
  50. Oyabu, T., et al. Comparison between whole-body inhalation and nose-only inhalation on the deposition and health effects of nanoparticles. Environmental Health and Preventive. 21 (1), 42-48 (2016).
  51. Bond, J. A., Chen, B. T., Griffith, W. C., Mauderly, J. L. Inhaled cigarette smoke induces the formation of DNA adducts in lungs of rats. Toxicology and Applied Pharmacology. 99 (1), 161-172 (1989).
  52. Rudy, A. K., Leventhal, A. M., Goldenson, N. I., Eissenberg, T. Assessing electronic cigarette effects and regulatory impact: challenges with user self-reported device power. Drug and Alcohol Dependence. 179, 337-340 (2017).
  53. Lee, H. W., et al. E-cigarette smoke damages DNA and reduces repair activity in mouse lung, heart, and bladder as well as in human lung and bladder cells. Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS). , 201718185 (2018).

Tags

Kemi spørgsmålet 138 elektroniske cigaretter (e-cig) tredje generation maskine-vaping enhed dampe aerosoler generation og karakterisering indånding i vivo eksponering system spænding modstand strøm
Generation af elektroniske cigaret aerosoler af en tredje Generation maskine-Vaping enhed: ansøgning til toksikologiske undersøgelser
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Noël, A., Verret, C. M., Hasan, … More

Noël, A., Verret, C. M., Hasan, F., Lomnicki, S., Morse, J., Robichaud, A., Penn, A. L. Generation of Electronic Cigarette Aerosol by a Third-Generation Machine-Vaping Device: Application to Toxicological Studies. J. Vis. Exp. (138), e58095, doi:10.3791/58095 (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