Ein Mikrocontroller betrieben Gerät zur Erzeugung von flüssige Extrakte aus herkömmlichen Zigarette Rauch und elektronische Zigarette Aerosol
Summary
Hier beschreiben wir eine programmierbare Laborgerät, das verwendet werden kann, um Auszüge der herkömmlichen Zigarette Rauch und elektronische Zigarette Aerosol zu erstellen. Diese Methode bietet ein nützliches Werkzeug, um direkte Vergleiche zwischen herkömmlichen Zigaretten und e-Zigaretten und ist zugänglich Einstiegspunkt in die elektronische Zigarette-Forschung.
Abstract
Elektronische Zigaretten sind das beliebteste Tabakprodukt unter Mittel- und Oberschüler und das beliebteste alternative Tabakprodukt unter Erwachsenen. Hohe Qualität, reproduzierbare Forschung über die Folgen der Nutzung der elektronischen Zigarette ist unerlässlich für Verständnis entstehen öffentliche Gesundheit und crafting-Beweise Regulierungspolitik basiert. Während eine wachsende Anzahl von Papieren elektronische Zigaretten diskutieren, gibt es wenig Übereinstimmung in Methoden über Gruppen und sehr wenig Konsens über die Ergebnisse. Hier beschreiben wir eine programmierbare Laborgerät, das verwendet werden kann, um Auszüge der herkömmlichen Zigarette Rauch und elektronische Zigarette Aerosol zu erstellen. Dieses Protokoll beschreibt Anweisungen für den Zusammenbau und Betrieb des besagten Gerät und veranschaulicht die Verwendung des generierten Extraktes in zwei Beispielanwendungen: eine in-vitro- Zelle Lebensfähigkeit Assay und Gaschromatographie Massenspektrometrie. Diese Methode ist ein Werkzeug für direkte Vergleiche zwischen herkömmlichen Zigaretten und e-Zigaretten und ist zugänglich Einstiegspunkt in die elektronische Zigarette-Forschung.
Introduction
Tabakkonsum Produkt bleibt trotz Bemühungen von Organisationen des Gesundheitswesens die Hauptursache für vermeidbare Todesfälle weltweit, die meisten dieser Todesfälle zugeschrieben Zigarette rauchen1. Seit dem Markteintritt im Jahr 2003, sind elektronische Zigaretten in der Popularität unter Tabakkonsumenten Produkt gewachsen. Elektronische Zigaretten sind derzeit die beliebteste Alternative zu herkömmlichen Zigaretten unter amerikanischen Erwachsenen (~ 5 %)2 und die beliebtesten Nikotin-Delivery-System unter Mitte (~ 5,3 %) und Oberschüler (~ 16 %)3. Wenn der gegenwärtige Trend anhält, können elektronische Zigaretten voraussichtlich herkömmliche Zigaretten für künftige Generationen zu ersetzen. Die gesundheitlichen Folgen der Verwendung der elektronischen Zigarette bleiben jedoch unklar.
Forschung auf elektronische Zigaretten begann nicht im Ernst, bis elektronische Zigarette Popularität schnell in 20133,4erhöht. Seit dieser Zeit haben eine Reihe von verschiedenen Modellen eingesetzt, um die Frage der Toxizität. Jedoch die Ergebnisse vieler Studien sind widersprüchlich, und während es scheint, dass elektronische Zigaretten sind in der Regel weniger toxisch als herkömmliche Zigaretten gibt es keine aktuellen Konsens über die gesundheitlichen Folgen der elektronischen Zigarette verwenden5, 6 , 7. unserer bisherigen Forschung zeigt, dass elektronische Zigaretten wesentlich weniger toxisch für das vaskuläre Endothel als herkömmliche Zigaretten, trotz ihrer Fähigkeit sind, DNA-Schäden und die Induktion von oxidativem Stress und Zelle Tod8 verursachen . Jedoch ist mehr Forschung notwendig, bevor wir Schlussfolgerungen über die gesundheitlichen Folgen der Nutzung der elektronischen Zigarette ziehen können.
Wie herkömmliche Zigaretten eine Hauptursache für vermeidbare arterielle Verschlusskrankheit9 sind, gibt es ein wachsendes Interesse an der vaskulären Gesundheitsgefährdung der elektronischen Zigarette verwenden10,11,12. Zur Untersuchung der Auswirkungen von e-Zigaretten auf das Gefäßsystem entwickelt unser Labor ein Mikrocontroller betrieben Rauchen/dampfen Gerät (Abbildung 1)8. Dieses Gerät ist in der Lage, flüssige Extrakte entweder herkömmliche Zigarette Rauch oder elektronische Zigarette Aerosol in wässrigen oder organischen Lösungsmitteln zu erzeugen. Da Luftstrom durch die Kombination von eine verstellbare Durchflussregler und ein PBASIC Zeitprogramm gesteuert wird, ist das Gerät einsetzbar, Extrakte nach einer beliebigen Anzahl von benutzerdefinierten Protokolle zu generieren. Hier wir ausführlich, Montage und Betrieb dieses Gerätes sowie zwei Anwendungsmöglichkeiten: in-vitro- Zelle Lebensfähigkeit Bewertung und Gaschromatographie Massenspektrometrie.
Abbildung 1: Rauchen/dampfen Gerät. Schaltplan für die physische Montage des Gerätes in die Zigarette/Zigarette wie elektronische Zigarette (e-Cig)-Konfiguration (A) und der Tank-elektronische Zigarette-Konfiguration (B) Rauchen/dampfen. Komponente-Taste: 1) Inhalation Port; (2) primäre Sammlung Ausbeute; (3) Überlauf Ausbeute; (4) Buchner Kolben Vakuum Falle; (5) Schließer Magnetventil; (6) BS1 Mikrocontroller; (7) Luft Durchflussregler; (8) 510 Gewinde elektronische Zigarette Tank Basis. Bitte klicken Sie hier für eine größere Version dieser Figur.
Protocol
Representative Results
Discussion
Die wichtigsten Elemente dieses Protokolls sind, sicherzustellen ist das Gerät sauber zu Beginn und Ende jeder Extraktion, und sicherstellen, dass alle Dichtungen sind so gewährleistet, dass Luftstrom konsistent. Wenn das Gerät nicht richtig gereinigt wird, gibt es ein Risiko tragen über zwischen Proben. Außerdem, wenn das Gerät ist über einen längeren Zeitraum der Zeit verkürzte Aerosol unrein und getrocknet kann Lösungsmittel das System blockieren. Beachten Sie, dass es normal ist, denn es um einen Druckabfal…
Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Die Autoren erkennen die Hilfe von Dr. Robert Dotson der Tulane Universität Institut für Zell- und Molekularbiologie für seine Hilfe bei der Bearbeitung des Manuskripts und Dr. James Bollinger an der Tulane Universität Fakultät für Chemie für seine Unterstützung mit Massenspektrometrie-Protokoll-Design. Die Autoren weiter erkennen Tulane Universität Institut für Zell- und Molekularbiologie und der Tulane Universität Fakultät für Chemie für ihre Unterstützung und die Nutzung des Weltraums und Ausrüstung. Diese Arbeit wurde von einem Tabak Produkt Regulatory Science Research Fellowship C. Anderson von der Tulane University School of Science and Engineering unterstützt.
Materials
| 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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