مقارنة تأثيرات بخار السجائر الإلكترونية ودخان السجائر في رواية<em&gt; في فيفو</em&gt; نظام التعرض

Summary

يصف هذا البروتوكول طريقة لتعريض القوارض لبخار السجائر الإلكترونية (E-بخار) ودخان السجائر. يتم بناء غرف التعرض عن طريق تعديل غرف التخدير مع نظام الضخ الآلي الذي يسلم بخار E أو دخان السجائر للقوارض. ويمكن بسهولة تعديل هذا النظام لاستيعاب العديد من نقاط النهاية التجريبية.

Abstract

وتستخدم السجائر الإلكترونية ( السجائر الإلكترونية ) على نطاق واسع، وتزداد شعبية. وتشير التقديرات إلى أن أكثر من 9 ملايين من البالغين يستخدمونها بانتظام. إن الآثار الصحية السلبية المحتملة لتعرض بخار السجائر الإلكترونية (بخار الماء) غير محددة بشكل جيد. في حين تم تطوير العديد من النماذج الحيوانية للتعرض E-فابور، عدد قليل من النماذج تعرض القوارض لكميات ذات الصلة سريريا من النيكوتين وإجراء مقارنات مباشرة لدخان السجائر داخل نظام التعرض نفسه. هنا، نقدم طريقة لبناء وتشغيل غرفة E -vapor وغرفة دخان السجائر. يتم بناء الغرف من قبل غرف تجهيز التخدير مع نظام الضخ التي تسيطر عليها الكمبيوتر التي توفر كميات ثابتة من Eإيز: 14px؛ "> - دخان بخار أو سجائر للقوارض، ويقاس التعرض للنيكوتين بشكل غير مباشر عن طريق قياس مستويات الكوتينين في الدم قبل وبعد التعرض، ويمكن تعديل نظام التعرض هذا لاستيعاب أنواع مختلفة من السجائر الإلكترونية وسجائر التبغ، ويمكنه يمكن استخدامها لمقارنة آثار E -vapor ودخان السجائر في الجسم الحي .

Introduction

ومنذ دخول السوق الأمريكية في عام 2004، توسعت السجائر الإلكترونية (E-سيغاريتس) إلى صناعة تبلغ قيمتها مليار دولار، وتشير التقديرات إلى أن ما يقرب من 9 ملايين من البالغين يستخدمونها بانتظام ¹ . وفي عامي 2014 و 2015، استخدم عدد أكبر من طلبة المدارس الثانوية السجائر الإلكترونية مقارنة بالسجائر التقليدية ² . وقد أدى العدد المتزايد من مستخدمي السجائر الإلكترونية إلى بذل جهود بحثية لتقييم آثارها الصحية الضارة المحتملة.

تنتج السجائر الإلكترونية بخار (يطلق عليه اسم "بخار بخار") عن طريق تسخين محلول لزج يحتوي عادة على خليط من الماء أو جلايكول بولي إيثيلين أو جلسرين نباتي ونيكوتين ونكهات ^{3 و 4} . وقد تبين أن بخار E يحتوي على العديد من المركبات الضارة بما في ذلك أنواع الأكسجين التفاعلية (روس)، والنيكوتين، والألدهيدات المختلفة، والهيدروكربونات العطرية متعددة الحلقات ^{5 ،}6 - يتم تشكيل العديد من هذه المركبات خلال عملية التبخير من E-ليكويد قبل الاستنشاق ⁷ . ومن الجدير بالذكر أن العديد من هذه المركبات الضارة موجودة أيضا في دخان السجائر، مما يثير القلق من أن استخدام السجائر الإلكترونية قد يكون له عواقب صحية سلبية مماثلة ⁷ .

هناك توافق ضئيل في الآراء حول الآثار الصحية للسجائر الإلكترونية. لمعالجة هذا، تم تطوير العديد من النماذج الحيوانية من التعرض بخار E ( الجدول 1 ). هذه النماذج تستخدم مجموعة متنوعة من الأساليب مثل الجسم كله E-بخار التعرض والتهوية الميكانيكية. في حين أن النماذج الحالية قدمت بيانات ثاقبة، فإن قلة منها تقوم بإجراء مقارنات مباشرة لدخان السجائر ضمن نظام التعرض نفسه ( الجدول 1 ). بالإضافة إلى ذلك، في حين أظهرت العديد من الدراسات البشرية المستخدمين السجائر الإلكترونية والمدخنين السجائر لديهم مستويات الكوتينين في الدم بين 30-200 نانوغرام / مل، والعديد من النماذج من بخار E والتعرض لدخان السجائر تسقطإيد ذيس رانج ^{8 ، 9 ، 10 ، 11 ، 12} .

هنا نقدم طريقة لمقارنة آثار دخان السجائر والتعرض بخار E في الجسم الحي التي تعطي مستويات الكوتينين في الدم مماثلة للدراسات البشرية.

Protocol

وقد تم تنفيذ البروتوكول التالي تحت إشراف وموافقة من جامعة ميشيغان المؤسسية رعاية الحيوان واستخدام اللجنة (إاكوك).

1. الإلكترونية غرفة بخار بخار السجائر

ملاحظة: يجب أن توضع غرفة كاملة في غطاء الدخان أثناء الاستخدام. كانت الغرفة هنا في بيئة مختبرة في درجة الحرارة التي تمت تصفيتها وتصفيتها. ويجوز للمحققين أن يختاروا مراقبة هذه الجوانب من النظام لضمان اتساق نوعية الهواء في الغرفة. كخيار، تغطي شاشات مع قفص معدني يمكن منع القوارض العبث في حين يسمح للمراقبين لعينة البيئة الغرفة الداخلية.

1. الحصول على غرفة التخدير مع غطاء الهواء ضيق قابل للإزالة مع حجم 20 L.
2. باستخدام منشار تهزهز مزودة شفرة مناسبة لقطع المواد، وقطع حفرة قطرها 10.2 سم في غطاء الغرفة حوالي 7.6 سم من الحافة الخلفية منغرفة.
3. إدراج تنفيس قابل للتعديل في حفرة وجبل في مكان مع أي لاصقة لاصقة.
   ملاحظة: تأكد من أن سدادة لاصقة ليست في متناول القوارض في الغرفة، لأنها قد مضغ السدود. لمنع هذه المشكلة المحتملة، وتطبيق كولك إلى الخارج من جدار الغرفة لتركيب تنفيس.
4. قطع أنابيب السيليكون إلى قسمين 15 سم، ونعلق طرفي على جانبي T- موصل.
   ملاحظة: أنابيب السيليكون لديه القدرة على التفاعل مع بعض مكونات بخار الإلكترونية أو دخان السجائر. وهكذا، يمكن للمحققين النظر في استخدام أنابيب غير رد الفعل.
5. الموضوع كلا من أنابيب السيليكون من خلال الثقوب الجاهزة بالقرب من الجزء الأمامي من غطاء الغرفة بحيث T- الموصل هو داخل الغرفة. تأكد من أن األنابيب مؤمنة بالغطاء مع أي شريط لاصق أو شريط كهربائي.
6. ربط نهايات مجانية من أنابيب السيليكون لنهاية الإخراج من اثنين من مضخات الهواء الصغيرة. وينبغي تركيب المضخات على غطاء الغرفة مع وضع مزدوج،أو لاصق.
   مالحظة: يجب أن يكون طول األنبوب المتصل بنهاية خرج المضخة قصيرا للحد من كمية جمع البخار على السطح الداخلي لألنبوب أثناء االستخدام.
7. مع أنبوب سيليكون جديد، إرفاق طرف واحد إلى جانب المدخلات من واحدة من مضخات الهواء (مضخة أ في الشكل 1 )، وقطع هذا الأنبوب إلى حوالي 4 سم في الطول. هذا هو المكان الذي سيتم إدراج السيجارة الإلكترونية أثناء استخدام الغرفة. تأكد من أن قطر الأنبوب يسمح ل تناسب دافئ حول نهاية e- سيج.
8. مع أنبوب سيليكون جديد، نعلق طرف واحد إلى الجانب المدخلات من مضخة الهواء الأخرى (مضخة B في الشكل 1 ). هذه المضخة سوف أعرض هواء الغرفة في الغرفة. على هذا النحو، يجب وضع نهاية الأنبوب خارج غطاء الدخان. طول هذا الأنبوب ليست حرجة، ولكن ينبغي أن تكون قصيرة قدر الإمكان للحد من مقاومة تدفق الهواء.
9. داخل الغرفة نعلق اثنين من السنانير الصغيرة مع لاصق على الوجهين لعقد أوكسيغإن و أول أكسيد الكربون.

الشكل 1. تخطيطي من السجائر الإلكترونية غرفة بخار.
يقع غرفة في غطاء الدخان (لا يظهر). مضخة الهواء الغرفة (مضخة ب) يدخل الهواء الغرفة من خارج غطاء الدخان إلى غرفة باستمرار في 2 لتر / دقيقة. مضخة E-سيغ (مضخة A) نفث 133 مل من بخار E أكثر من 4 ثوان، مع فترة راحة 30 ثانية. E-بخار ومزيج هواء الغرفة قبل أن يتم ضخها في الغرفة. وتقوم أجهزة رصد الغاز بقياس تركيزات أول أكسيد الكربون (كو) والأكسجين (O ₂ ) داخل الغرفة بشكل مستمر. يتم استنفاد بخار E بشكل سلبي من خلال تنفيس في غطاء الدخان. الرجاء انقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

2. السجائر دخان غرفة الجمعية

ملاحظة: أي علامة تجارية تقريبا of السجائر يمكن استخدامها مع هذا النظام، ولكن السجائر البحثية موحدة مثل جامعة كنتاكي 1R6F البحوث السجائر هي فعالة من حيث التكلفة وموثوق بها، وأفضل لهذا التطبيق.

1. اتبع الخطوات 1.1 - 1.6، وخطوة 1.9.
2. مع أنبوب سيليكون جديد، إرفاق طرف واحد لجهاز إضاءة السجائر، والطرف الآخر إلى جانب المدخلات من مضخة الهواء (مضخة A في الشكل 2 ). يجب وضع جهاز إضاءة السجائر داخل غطاء الدخان وخارج الغرفة أثناء الاستخدام.
   ملاحظة: يتطلب بناء جهاز إضاءة السجائر معرفة تصنيع المعادن والهندسة الكهربائية. في حين أن دليل خطوة بخطوة لبناء لن تعطى هنا، انظر المواد التكميلية للخطط.
3. مع أنبوب سيليكون جديد، نعلق نهاية واحدة لمضخة الهواء الأخرى (مضخة B في الشكل 2 ). وهذه المضخة إدخال الهواء الغرفة في الغرفة، وبالتالي يجب وضع نهاية أنبوب خارج غطاء الدخان. >
4. قطع عدة 5 ملم الشقوق العمودية واسعة في الجدار الأمامي للغرفة، وجبل مروحة الكمبيوتر على الجزء الخارجي من الغرفة بحيث يغطي هذا الافتتاح. تأكد من أن الجبهة من مروحة تواجه نحو الغرفة بحيث مروحة سوف تهب الهواء في الغرفة من خلال هذا الافتتاح.

الشكل 2. تخطيطي لدخان السجائر الغرفة.
مضخة الهواء الغرفة (مضخة ب) يدخل الهواء الغرفة من خارج غطاء الدخان إلى غرفة باستمرار في 2 لتر / دقيقة. مضخة A توجه على السجائر مضاءة لمدة 40 ثانية مع معدل 2 لتر / دقيقة، و 20 ثانية في وقت لاحق مروحة الكمبيوتر يجلئ الغرفة أكثر من 3 دقائق. الدخان ومزيج الهواء الغرفة قبل أن يتم ضخها في الغرفة. وتقوم أجهزة رصد الغاز بقياس تركيزات أول أكسيد الكربون (كو) والأكسجين (O ₂ ) بشكل مستمر. يتم استنفاد الدخان من خلال تنفيس في غطاء الدخان.ftp_upload / 55672 / 55672fig2large.jpg "تارجيت =" _ بلانك "> الرجاء انقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

3. متحكم الجمعية والبرمجيات

1. السيطرة على نظام الضخ من غرفة بخار السجائر الإلكترونية وغرفة دخان السجائر بواسطة ميكروكنترولر منفصلة. تحميل برنامج متحكم وتحميل رموز التشغيل المنصوص عليها في المواد التكميلية S. سوف رمز بخار السجائر الإلكترونية تشغيل مضخة الهواء الغرفة بشكل مستمر وتفعيل مضخة السجائر الإلكترونية لمدة 4 ثانية كل 30 ثانية. سيعمل رمز دخان السجائر على تشغيل مضخة هواء الغرفة بشكل مستمر، وتفعيل مضخة السجائر لمدة 40 ثانية، وتفعيل مروحة الكمبيوتر 20 ثانية بعد توقف مضخة السجائر. سيتم إيقاف تشغيل المروحة بعد تشغيل لمدة 3 دقائق.
   ملاحظة: توقيت المضخات والمروحة يمكن تعديلها حسب الحاجة. مرجع تعليمات الشركة المصنعة حول كيفية تحميل الرموز ذات الصلة إلى متحكم.
2. للتجميعلي متحكم، ربط الأسلاك الرمزية، الثنائيات، ريسيسترز، والمكثفات إلى لوحة الخبز كما هو مبين في الشكل 3 ونعلق أسلاك التمساح كليب لمضخات الهواء المقابلة (ومروحة الكمبيوتر لدخان السجائر الغرفة). منزل متحكم خارج غطاء الدخان إذا كان ذلك ممكنا.

الشكل 3. تخطيطي من متحكم.
التخطيطي من متحكم والخبز المجلس لتشغيل توقيت مضخات الهواء والمروحة. الرجاء انقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

4. الحيوانات

1. استخدام الفئران البالغة وزنها 450 - 520 ز.
2. مجموعة الفئران وفقا لنوع التعرض (على سبيل المثال ، السجائر الإلكترونية، دخان السجائر، غرفة الهواء ضخ في الغرفة).
3. في هذا الوقت بيأرإيور للتعرض، وجمع 500 ميكرولتر من الدم في أنابيب المغلفة إدتا من الوريد الذيل باستخدام حقنة لقياس خط الأساس تركيز الكوتينين في الدم.
4. تدور أسفل عينات الدم في 20،000 x ج لمدة 30 دقيقة في 4 درجة مئوية وجمع المصل. تأكد من أن العينات مبردة على الجليد طوال هذه العملية.
5. بعد بروتوكول الشركة المصنعة، فحص للكوتينين في عينات المصل التي تم جمعها. ويمكن أيضا أن يتم تخزين العينات في -80 درجة مئوية لاستخدامها لاحقا.

5. تشغيل غرفة السجائر الإلكترونية

1. تنظيف داخل الغرفة مع الايثانول 70٪، ثم مع الماء منزوع الأيونات، والسماح للهواء الجاف حتى غرفة جافة تماما (أو حوالي 30 دقيقة).
2. معايرة شاشات الغاز وجبل رصد كامل على الحائط داخل الغرفة.
3. مكان الفئران داخل الغرفة. لاحظ أن ما يصل إلى ثلاثة حيوانات يمكن أن تتعرض في وقت واحد.
4. تأكد من أن السجائر الإلكترونية مشحونة بالكامل بما يكفي من E-ليكويد وأدخل السيجارة الإلكترونية في أنبوب المدخلات. ومن الأهمية بمكان التأكد من أن بطارية السجائر الإلكترونية ومستويات E-ليكويد كافية طوال مدة التعرض لمدة 90 دقيقة.
5. بدوره مضخات الهواء على، وبدء الموقت.
6. أثناء التعرض مراقبة مراقبة الغاز لضمان غرفة تحتوي على> 20٪ O ₂ و 0 جزء في المليون كو.
   ملاحظة: إذا انخفضت مستويات الأكسجين، قد لا تكون الغرفة جيدة التهوية أو قد لا تتم معايرة جهاز مراقبة الأوكسجين بشكل مناسب.
7. مرة واحدة في وقت التعرض قد وصلت 90 دقيقة، وإزالة السجائر الإلكترونية والاستمرار في تشغيل مضخات الغاز لتنفيس البخار المتبقية. بالإضافة إلى ذلك، يمكن رفع الجزء العلوي من الغرفة لتسريع التهوية.
8. بمجرد إزالة البخار، إزالة الفئران وتنظيف الغرفة.
9. جمع 500 ميكرولتر الدم من الوريد الذيل من كل الفئران حوالي 1 ساعة بعد التعرض في ختام البروتوكول التجريبي.
10. اتبع الخطوات 4.4 - 4.5 لعزل المصل وفحص للكوتينين.

"jove_title"> 6. تشغيل غرفة السجائر التبغ

1. اتبع الخطوات من 5.1 إلى 5.3.
2. إدراج السجائر في جهاز إضاءة السجائر، مع نهاية السجائر ضد عناصر التدفئة.
3. بدوره على جهاز الإضاءة السجائر حتى يبدأ بعقب السجائر ل سمدولدر (حوالي 5 ثانية).
4. مرة واحدة يتم مضاءة السجائر، بدوره على نظام الضخ، بدء الموقت، ومراقبة حرق السجائر إلى الانتهاء (حوالي 40 ثانية).
5. مرة واحدة قد أحرقت السجائر، وإزالة بعناية السجائر المستهلكة من جهاز إضاءة السجائر مع ملقط.
6. تأكد من أن مستويات كو لا ترتفع فوق 1000 جزء في المليون ومستويات O ₂ لا تقل عن 20٪. توقيت مروحة الكمبيوتر ومدة حاسمة في منع تراكم أول أكسيد الكربون.
7. بعد 4 دقائق تحويل نظام الضخ قبالة والعودة إلى الخطوة 6.2 حتى الفئران تتعرض لدخان التبغ لمدة 90 دقيقة (أو ما يقرب من 23 السجائر).
   ملاحظة: مستويات أول أكسيد الكربون 4 دقيقة بعد برغي السجائريجب أن ينخفض ​​نينغ أقل من 400 جزء في المليون، وإلا أول أكسيد الكربون قد تبدأ في تتراكم في الغرفة.
8. عند اكتمال التعرض، الاستمرار في ترك نظام الضخ على تهوية الدخان المتبقية. عندما ينخفض ​​أول أكسيد الكربون أقل من 100 جزء في المليون إزالة الفئران من الغرفة. هذا ينبغي أن يستغرق 5-10 دقيقة.
9. إزالة الفئران وتنظيف الغرفة.
10. جمع 500 ميكرولتر الدم من الوريد الذيل حوالي 1 ساعة بعد التعرض في ختام البروتوكول التجريبي كما هو الحال مع السجائر الإلكترونية.
11. اتبع الخطوات 4.4 - 4.5 لعزل المصل وفحص للكوتينين.

النتائج

أول أكسيد الكربون والرصد الأوكسجين

ولم تنخفض تركيزات الأآسجين عن 20 في المائة خلال التعرض للبخار الإلكتروني، وظلت تركيزات ثاني أآسيد الكربون غير قابلة للكشف طوال فترة التعرض. وأشار مراقبو الغاز...

Discussion

نحن هنا وصف طريقة لبناء الغرف التي تعرض القوارض إلى بخار E ودخان السجائر بطريقة تسيطر عليها ( الشكل 6 ). بناء غرفة السجائر الإلكترونية هو بسيط نسبيا وغير مكلفة مقارنة مع أنظمة التعرض التجاري ^{14 ، 15 ، 16} . الأجزاء ...

Materials

Name	Company	Catalog Number	Comments
blu PLUS Rechargeable Kit	blu eCigs	N/A
1R6F Reference Cigarettes	Center for Tob Ref  Prod UK	N/A
Lexan Anesthesia Chamber 20 L	Jorgensen Laboratories	JOR265
Arduino UNO	Arduino	2877
Diode Rectifier - 1 A; 50 V	Spark Fun	COM-08589
Resistor 10 KOhm 1/6th W PTH - 20 pack	Spark Fun	COM-11508
Electrolytic Decoupling Capacitors - 100 uF/25 V	Spark Fun	COM-00096
Solderless Plug-in BreadBoard	BusBoard Prototype Systems	BB400
Alligator-Clip Wires	BusBoard Prototype Systems	CA-M-20
ZipWire	BusBoard Prototype Systems	ZW-MM-10
Standard Fan 80 ST2	Cooler Master	R4-S8R-20AK-GP
ARIC 4" adjustable vent	Bestlouver	N/A
ToxiPro  Carbon Monoxide (CO) Monitor	Honeywell Analytics	54-00-10316
ToxiPro Oxygen (O2) Monitor	Honeywell Analytics	54-45-90-VD
ToxiPro IQ Express Docking Station	Honeywell/Sperian Biosystems	54-46-9100
Command Wall Hook Small Wire 6-Pack	3M	N/A
Micro Water/Air Pump	Xiamen Conjoin Electronics	CJWP40-A12A1
1/4" Silicon Tubing	NewAge	2801470-100
T Connector	Bel-Art Scienceware	F196060000
Plastic Whole Blood tube with spray-coated K2EDTA	Becton, Dickinson and Company	367841
Cotinine ELISA kit	Calbiotech	CO096D