وأيد هذا العمل من قبل المعهد الوطني للصحة ، ومنحة المعاهد الوطنية للصحة رقم / NCRR P41 - RR 016292 (على سبيل ACERT).

1. المواد كانوا جميعا المذيبات المستخدمة في هذا العمل الصف كاشف. تدور في فخ ، بما في ذلك N - ثالثي بوتيل - α - phenylnitrone (PBN) والتسمية تدور القياسية 2،2،6،6 - ميثيل - 1 - piperinyoxyl (TEMPO) تم الحصول عليها من سيجما وكانت تستخدم لتوفيره. تم الحصول على مضادات الأكسدة النباتية تجاريا سوانسون من الولايات المتحدة الأمريكية ، وشركة. 2. إعداد دخان السجائر وتحليل الجذور الحرة <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> لإدخال المواد المضادة للاكسدة في التصفية ، حلت أول من المواد المضادة للاكسدة وبيكنوغينول استخراج بذور العنب في الايثانول 95 ٪ ، في حين حلت الليكوبين في الأسيتون. وكانت وحدات التخزين المذيبات مختلفة اعتمادا على الذوبان المضادة للأكسدة. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> كمية من المواد المضادة للاكسدة والتي تبلغ 0.4 استخدمت مغ / التصفية. وكانت مغلفة ثم انهم مع 10 ملغ من الكربون المنشط. لهذا الغرض وكان أثار الكربون المنشط لساعات 12 ~ مع الحل المضادة للأكسدة في الظروف اللاهوائية ، التي تمت تصفيتها وتجفيفها تحت فراغ. </lط&gt; <li style=";text-align:right;direction:rtl"> ثم أدخلت المواد المضادة للاكسدة في تصفية خلات التقليدية (CA فلتر). لهذا الغرض ، تم قطع التصفية الى قطعتين. أدرجت المغلفة مضادات الأكسدة النباتية بين قطعتين من التصفية وملفوفة بقطعة من الشريط لتشكيل فلتر -- مضادات الأكسدة تصفية شطيرة (الشكل 1A). وعلقت في وقت لاحق هذا المرشح الجامع لقضبان السجائر التي تحتوي على التبغ. وأضيف عنصر التحكم تم تصفية في بنفس الطريقة التي عامل التصفية المضادة للأكسدة أي باستثناء المضادة للأكسدة. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> قبل محاكاة التدخين ، وتفكيك السجائر البحوث والاحتفاظ بها في بيئة الرطوبة ثابتة (20 درجة مئوية والرطوبة النسبية 60 ٪) باستخدام محلول مشبع NaBr مدة لا تقل عن 2 يوما. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تم إجراء محاكاة التدخين للتحليل الروتيني عند درجة حرارة الغرفة باستخدام جهاز واحد التدخين المرفأ الذي ، كما هو مبين في Fig.1 ، يتكون من الماء أو الشافطة غاست مضخة كهربائية DOA - P104 - BN / ضاغط الهواء (بينتون هاربور ، ميش) متصلا إلى محاصرة الجانبيةالتجمع من خلال تقاطع - T مع نهاية واحدة مفتوحة. أجريت نفث عن طريق توصيل النهاية المفتوحة التي لا تزال مفتوحة بين نفث. تم فحص تدفق الغاز من خلال تدفق متر والتي وضعت في ~ 2.2 = 17.5 مل SCFH / ثانية عن طريق ضبط صمام وضعت بين المضخة وتنفيس. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ويدخن السجائر البحوث تحت شرط حجم نفخة من 35 مل لمدة 2 ثانية يتكرر كل 60 ثانية ، على غرار 1. تم إجراء محاكاة لتقدير كمية التدخين من الغاز في المرحلة الجذور الحرة جنبا إلى جنب مع نظام تدور محاصرة كما هو مبين في الشكل. 1. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> واتخذت عشرة نفث مكثفة (35 مل / نفخة) لكل السجائر. وقد تم جمع الغاز مرحلة الجذور الحرة وذلك بتمرير MCS من خلال لوحة مرشح كامبريدج ، وقدم بعد ذلك إلى زيادة ونقصان حل محاصرة (0.05 م PBN في البنزين ، 2.0 مل). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> بعد نفخة الماضي ، كان الحل محاصرة فقاعات عدلت للحجم الأولي (2.0 مل) مع البنزين نفسه. ونقلت وقسامة الى 25 ~0 مم و 3 مم أنبوب الزجاج رقم واحد في نهاية مغلقة. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> وكان الحل امؤكسج محاصرة باستخدام إجراء تجميد مضخة الذوبان. أنها جمدت بموجب النيتروجين السائل ، وطبق من فراغ. ثم تم إذابة تحت جو الأرجون ، والسماح فقاعات الغاز المحاصرين الى الهرب ، والمجمدة مرة أخرى. بعد تكرار هذه الدورة ثلاث مرات ، وكان الأنبوب اللهب مختومة تحت فراغ وتستخدم في قياسات ESR أخرى. مطلوب هذه الخطوة لأن الأكسجين ، وهو قابل للذوبان بشكل جيد في مادة البنزين ويوسع خطوط ESR من المتطرفين العضوية. نزع الأكسجين يحسن كثيرا من نسبة الإشارة إلى الضوضاء. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> سجلت فرقة X - ESR الأطياف على مطياف EMX بروكر على تردد 9.34 جيجاهيرتز تحت الظروف القياسية. تم ضبط مطياف المستخدمة في معظم التجارب : مركز حقل 3312.5G والمسح 80G العرض ، تعديل السعة 0.5G ، والوقت ثابت 82 ميكروثانية ، والمسح الضوئي الوقت 40 ثانية. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> وتدور adducts فخ مستقرة نسبيا في ظروف التجربة ، والتي في بعض الحالات مساuired 25 التراكمات التي اتخذت عادة ~ 20 دقيقة. ومع ذلك ، بعد 12 ساعة انخفضت كثافة الإشارات ESR في محلول البنزين بمعامل ~ 5. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> لقياس تركيز معقد إضافي محاصرة ، تم دمج الأولي طيف ESR أول المشتقة. امتصاص الطيف الناتجة يظهر خلفية القميص واسع ، على الأرجح بسبب السخام / القطران المنتجات الواردة في الدخان. بعد طرح هذه الخلفية تم دمج الثلاثي فصل من ناتج إضافة محاصرة وقت واحد أكثر (الشكل 2). </li></ol> 3. ممثل النتائج معظم الجذور الحرة في حرق السجائر المنتجة دخان (المرحلة الغاز) لحظية وغير مستقرة. من أجل مراقبة هؤلاء المتطرفين ويستخدم تقنية فخ زيادة ونقصان. انها تلتقط الغاز مرحلة الجذور الحرة من قبل تحويلها إلى ناتج إضافة تدور أكثر استقرارا ، ويمكن الكشف عنها بواسطة ESR (Fig.1). في هذه الدراسة ، فإن الحل تدور فخ 0.05وقد استخدم M PBN لجمع الغاز دخان المرحلة الجذور الحرة ، والتي هي خليط من الجذور الأكسجين والكربون محورها التي يصعب فصل 15. في حالتنا ، ولكن ، لوحظ تقسيم فائق الدقة الثوابت A N = = 13.7G و1.95G H متشابهة الى حد بعيد القيم المناظرة لمحاصرة adducts من الجذور الحرة alkoxyl (RO.) 2 ، مما يوحي بأنهم المنتجات الرئيسية. أثبتنا أن الإشارات الضعيفة واستنساخ ESR منخفض لوحظ في قياساتنا الأولي (الشكل 2) ونظرا لتدفق الرطوبة في الدخان. لحل هذه المشكلة ، واضاف لدينا النيتروجين السائل (LN2) فخ بين مرشح كامبريدج والحل فخ زيادة ونقصان. 2 في فخ LN إزالة المياه من التدفق من خلال تجميد MCS سريعة واحتلالها على الجدار الداخلي للأنبوب زجاجي. هذا تحسن كبير إشارات ESR وسمحت النتائج للاستنساخ عالية (الشكل 3). وقد تم تحديد مبلغ الجذور الحرة المحاصرين باستخداممرجع العينة. لعينات السيطرة دون مضادات الأكسدة ، وكان تركيز معقد إضافي نموذجي في البنزين قدرت عن طريق المقارنة لا يتجزأ من الطيف لها مزدوجة مع الطيف لا يتجزأ مزدوجة لتركيز معروف من TEMPO 1.24 ميكرومتر (Fig.2). لأن كمية من الهواء تمر عبر كل سيجارة أثناء التدخين و~ 350 مل ، وهذا يعطي تقديرا للتركيز على الجذور الحرة في مرحلة الغاز في MCS من ~ M -9 7.1X10 ، وعدد من المتطرفين المحاصرين من مرحلة الغاز من سيجارة كاملة من 15 1.5X10 ~. وتقديرا لمجموع الجذور الحرة في دخان سيجارة كاملة ، بما في ذلك الغاز ومرحلة الجسيمات ، ~ 10 16 9 الجذور الحرة. وقد لوحظت مستويات مختلفة من تأثير مضادات الأكسدة النباتية الكسح على الغاز في المرحلة الجذور الحرة في التيار الرئيسي دخان السجائر. وقدمت معدلاتها الكسح في الشكل. 4. وأظهرت الليكوبين واستخراج بذور العنب أعلى معدلات منخفضة في حينولوحظ إيه معدل بيكنوغينول (Fig.4). <img alt="الشكل 1" src="/files/ftp_upload/3406/3406fig1.jpg" /> الشكل 1. رسم تخطيطي لتحسين تصميم محاكاة التدخين لجمع الغاز مرحلة الجذور الحرة في دخان السجائر التيار (MCS) باستخدام فخ زيادة ونقصان. ولفت MCS بواسطة شفاطة المياه من خلال تصفية CA ، ثم كامبريدج تصفية (فلتر الأصفر) ، ومرت فخا لإزالة النيتروجين السائل H 2 O. منتجات الغاز ذهبت اخيرا الى مرحلة تدور الفخ وانفجر من خلال زيادة ونقصان حل الفخ. وقد وضعت مضادات الأكسدة النباتية بين قطعتين من المرشحات خلات التقليدية (الموسع في الدائرة أ) تعلق على السجائر على كنس الجذور الحرة في MCS. <img alt="الشكل 2" src="/files/ftp_upload/3406/3406fig2.jpg" /> الشكل 2. تقدير كمي للتركيز معقد إضافي للاحتباس تدور في البنزين يتطلب طرح إشارة خلفية واسعة من INTEGRA firstل الطيف. المعلمات تقسيم فائق الدقة للناتج إضافة تدور محاصرة هي H = 1.95 G ، أ = N 13.7G. <img alt="الشكل 3" src="/files/ftp_upload/3406/3406fig3.jpg" /> الشكل 3. تمرير عن طريق فخ LN2 يحسن كثيرا من جودة الإشارات التي تم الحصول عليها من خلال محاصرة ESR - دوران MCS. <img alt="الشكل 4" src="/files/ftp_upload/3406/3406fig4.jpg" /> الشكل 4. تأثير مضادات الأكسدة الطبيعية على تركيز الجذور الحرة في MCS. شدة إشارة النسبية هي : السيطرة -- 100 ٪ ، وبيكنوغينول -- 55 ٪ ، استخراج بذور العنب -- 12 ٪ ، الليكوبين -- 10 ٪.

<ol>
	<li>Baum, S. L., Anderson, I. G. M., Baker, R. R., Murphy, D. M., Rowlands, C. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Electron+spin+resonance+and+spin+trap+investigation+of+free+radicals+in+cigarette+smoke:+development+of+a+quantification+procedure.">Electron spin resonance and spin trap investigation of free radicals in cigarette smoke: development of a quantification procedure.</a> Analytica Chimica. Acta. 481, 1-13 (2003).</li><li>Bluhm, A. L., Weinstein, J., Sousa, J. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Free+radicals+in+tobacco+smoke.">Free radicals in tobacco smoke.</a> Nature. 229, 500-500 (1971).</li><li>Church, D. F., Pryor, W. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Free-radical+chemistry+of+cigarette+smoke+and+its+toxicological+implications.">Free-radical chemistry of cigarette smoke and its toxicological implications.</a> Environ. Health. Perspect. 64, 111-126 (1985).</li><li>Deliconstantinos, G., Villiotou, V., Stavrides, J. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Scavenging+effects+of+hemoglobin+and+related+heme+containing+compounds+on+nitric+oxide,+reactive+oxidants+and+carcinogenic+volatile+nitrosocompounds+of+cigarette+smoke.+a+new+method+for+protection+against+the+dangerous+cigarette+constituents.">Scavenging effects of hemoglobin and related heme containing compounds on nitric oxide, reactive oxidants and carcinogenic volatile nitrosocompounds of cigarette smoke. a new method for protection against the dangerous cigarette constituents.</a> Anticancer. Res. 14, 2717-2726 (1994).</li><li>Hecht, S. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Tobacco+smoke+carcinogens+and+lung+cancer.">Tobacco smoke carcinogens and lung cancer.</a> Journal of the National Cancer Institute. 91, 1194-1210 (1999).</li><li>Kodama, M., Kaneko, M., Aida, M., Inoue, F., Nakayama, T., Akimoto, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Free+radical+chemistry+of+cigarette+smoke+and+its+implication+in+human+cancer.">Free radical chemistry of cigarette smoke and its implication in human cancer.</a> Anticancer. Res. 17, 433-437 (1997).</li><li>Nair, A. K., Brandt, E. N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Effects+of+smoking+on+health+care+costs.">Effects of smoking on health care costs.</a> Journal of Oklahoma State Medical Association. 93, 245-250 (2000).</li><li>Nishizawa, M., Kohno, M., Nishimura, M., Kitagawa, A., Niwano, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Presence+of+Peroxyradicals+in+Cigarette+Smoke+and+the+Scavenging+Effect+of+Shikonin,+a+Naphthoquinone+Pigment.">Presence of Peroxyradicals in Cigarette Smoke and the Scavenging Effect of Shikonin, a Naphthoquinone Pigment.</a> Chem. Pharm. Bull. 53, 796-799 (2005).</li><li>Pryor, W. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cigarette+smoke+and+the+involvement+of+free+radical+reactions+in+chemical+carcinogenesis.">Cigarette smoke and the involvement of free radical reactions in chemical carcinogenesis.</a> Br. J. Cancer. 8, 19-23 (1987).</li><li>Pryor, W. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cigarette+smoke+radicals+and+the+role+of+free+radicals+in+chemical+carcinogenicity.">Cigarette smoke radicals and the role of free radicals in chemical carcinogenicity.</a> Environ. Health. Perspect. 105, 875-882 (1997).</li><li>Rozzi, N. I., Singh, R. K., Vierling, R. A., Watkins, B. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Supercritical+fluid+extraction+of+lycopene+from+tomato+processing+byproducts.">Supercritical fluid extraction of lycopene from tomato processing byproducts.</a> J. Agric. Food. Chem. 50, 2638-2643 (2002).</li><li>Shopland, D. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Tobacco+use+and+its+contribution+to+early+cancer+mortality+with+a+special+emphesis+on+cigarette+smoking.">Tobacco use and its contribution to early cancer mortality with a special emphesis on cigarette smoking.</a> Environmental. Health. Perspectives. 103, 131-142 (1995).</li><li>Shrikhandle, A. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Wine+products+with+health+benefits.">Wine products with health benefits.</a> Food Res. Int. 33, 469-474 (2000).</li><li>Valavanidis, A., Haralambous, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+comparative+study+by+electron+paramagnetic+resonance+of+free+radical+species+in+the+mainstream+and+sidestream+smoke+of+cigarettes+with+conventional+acetate+filters+and+'bio-filters'.">A comparative study by electron paramagnetic resonance of free radical species in the mainstream and sidestream smoke of cigarettes with conventional acetate filters and 'bio-filters'.</a> Redox. Rep. 6, 161-171 (2001).</li><li>Valavanidis, A., Vlachogianni, T., Fiotakis, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Tobacco+smoke:+involvement+of+reactive+oxygen+species+and+stable+free+radicals+in+mechanisms+of+oxidative+damage,+carcinogenesis+and+synergistic+effects+with+other+respirable+particles.">Tobacco smoke: involvement of reactive oxygen species and stable free radicals in mechanisms of oxidative damage, carcinogenesis and synergistic effects with other respirable particles.</a> International Journal of Environmental Research and Public Health. 6, 445-462 (2009).</li></ol>

الإعلان عن أي تضارب في المصالح.

تقدير موثوق به للتأثير الزبالين الحرة الراديكالية المختلفة الموجودة في دخان التبغ يتطلب تقنية استنساخه للكشف عن كمية من الجذور الحرة. 1 سابقا ، وقد تبين أن كميات صغيرة من أعلى تركيز فخ الحلول تدور في المذيبات غير القطبية هي الأكثر فعالية في محاصرة المتطرفين خالية من دخان التبغ. دخان السجائر يحتوي على بخار الماء دائما من احتراق المركبات العضوية والرطوبة المتبقية في التبغ والتي يمكن في نهاية المطاف في المذيبات محاصرة. هذا مزيج من المياه في فخ الحل PBN تدور يقلل كثيرا من عمر adducts محاصرة تدور وكثافة إشاراتها ESR. إزالة الرطوبة من خلال هذا بسيط MCS يمر من خلال أنبوب على شكل حرف U تبرد مع النيتروجين السائل تحسنت بشكل كبير على نوعية أطياف ESR في تجاربنا ، على الرغم من بعض قد يكون جزء من الغاز في المرحلة المتطرفين المحاصرين أيضا على السطح المتجمد. ر بهأسلوبه قارنا الكفاءة النسبية لمختلف الراديكالية بنبش المركبات الطبيعية التي أدخلت مرشحات السجائر. وجدنا أن الليكوبين واستخراج بذور العنب مباشرة بعد تضمين مرشحات السجائر قادرة على مسح تصل إلى 90 ٪ من الجذور الحرة من الغاز MSC المرحلة. مثل هذه القدرة العالية الكسح صفوف هذه المركبات الطبيعية الرخيصة المتاحة بسهولة بين حماة الأكثر كفاءة وذكرت الجذور الحرة مثل الهيموجلوبين وshikonine 8،14. حتى الآن ، لدينا في مرشحات السجائر التجارب محملة مضادات الأكسدة الطبيعية درس فقدت جزءا ملحوظا من قدرتها على المسح بعد أسبوع من التخزين في درجة حرارة الغرفة. ويمكن حل هذه المشكلة تحفيز الطلب في المستقبل الليكوبين واستخراج بذور العنب في مرشحات السجائر التجارية.

a protocol for detecting and scavenging gas-phase free radicals in mainstream cigarette smoke

ويرتبط تدخين السجائر مع السرطانات البشرية. وقد أفيد أن سبب معظم الوفيات بسرطان الرئة بسبب التدخين السجائر 5،6،7،12. على الرغم من القطران التبغ والمنتجات ذات الصلة في مرحلة الجسيمات من دخان السجائر من أهم أسباب الأمراض ذات الصلة مسرطنة ومطفرة ، دخان السجائر يحتوي على كميات كبيرة من الجذور الحرة التي تعتبر أيضا مجموعة هامة من المواد المسرطنة 9،10. الجذور الحرة الهجوم مكونات الخلية بنية البروتين الضارة ، والدهون وتسلسل الحمض النووي وتزيد من مخاطر الاصابة بأنواع مختلفة من السرطانات. تنتج الجذور استنشاق adducts التي تساهم في العديد من الآثار الصحية السلبية الناجمة عن دخان التبغ في الرئتين 3. وقد أجريت دراسات للحد من الجذور الحرة الموجودة في دخان السجائر لتقليل مخاطر الأضرار التي يسببها التدخين. وقد أفيد بأن الهيموغلوبين والتي تحتوي على مركبات الهيم يمكن مسح جزئيا أكسيد النيتريك ، على رد الفعلتأكسد وnitrosocompounds متقلبة مسرطنة من 4 دخان السجائر. وتألفت أ &quot;تصفية الحيوي&quot; كان يستخدم من الهيموغلوبين والكربون المنشط على كنس الجذور الحرة وإزالة ما يصل إلى 90 ٪ من الجذور الحرة من دخان السجائر 14. ومع ذلك ، ونظرا لعدم فعالية التكلفة ، وأنه لم يتم تسويقها بنجاح. وأظهرت دراسة أخرى جيدة من كفاءة الكسح shikonin ، وهو مكون من الادوية العشبية الصينية 8. في هذه الدراسة ، ونحن التقرير على بروتوكول مشترك لإدخال المستخلصات الطبيعية المضادة للأكسدة في فلتر السجائر لمسح المتطرفين المرحلة الغاز الحر في دخان السجائر وقياس الأثر على كنس الجذور الحرة في مرحلة الغاز دخان السجائر التيار (MCS) باستخدام تدور للاحتباس رنين تدويم الإلكترون (ESR) الطيفي 1،2،14. أظهرنا قدرة عالية من الليكوبين الكسح واستخراج بذور العنب والتي يمكن أن تشير إلى تطبيقها في المستقبل في مرشحات السجائر. ميزة هامة من هذه الايجابياتالزبالين pective هو أنه يمكن الحصول عليها بكميات كبيرة من مشتقات صناعة النبيذ أو الطماطم على التوالي 11،13

Watch this Scientific Journal Video about A Protocol for Detecting and Scavenging Gas-phase Free Radicals in Mainstream Cigarette Smoke at JoVE.com

A Protocol for Detecting and Scavenging Gas-phase Free Radicals in Mainstream Cigarette Smoke

تم استخدام التحليل الطيفي للاحتباس تدور ESR لدراسة تأثير مضادات الأكسدة النباتية الليكوبين ، بيكنوغينول واستخراج بذور العنب على نظافتها الغاز مرحلة الجذور الحرة الموجودة في دخان السجائر.

بروتوكول لكشف ونبش النفايات الغاز مرحلة الجذور الحرة في دخان السجائر العادي

Cigarette smoking is associated with human cancers. It has been reported that most of the lung cancer deaths are caused by cigarette smoking 5,6,7,12.  ...

a-protocol-for-detecting-scavenging-gas-phase-free-radicals

Research

JoVE Journal

Bioengineering

19.2K Views.  CDCF-AOX Lab. تم استخدام التحليل الطيفي للاحتباس تدور ESR لدراسة تأثير مضادات الأكسدة النباتية الليكوبين ، بيكنوغينول واستخراج بذور العنب على نظافتها الغاز مرحلة الجذور الحرة الموجودة في دخان السجائر.

Video: A Protocol for Detecting and Scavenging Gas-phase Free Radicals in Mainstream Cigarette Smoke

Creating Two-Dimensional Patterned Substrates for Protein and Cell Confinement

Microcontact printing provides a rapid, highly reproducible method for the creation of well-defined patterned substrates.1 While microcontact printing can be employed to directly print a large number of molecules, including proteins,2 DNA,3 and silanes,4 the formation of self-assembled monolayers (SAMs) from long chain alkane thiols on gold provides a simple way to confine proteins and cells to specific patterns containing adhesive and resistant regions. This confinement can be used to control cell morphology and is useful for examining a variety of questions in protein and cell biology. Here, we describe a general method for the creation of well-defined protein patterns for cellular studies.5 This process involves three steps: the production of a patterned master using photolithography, the creation of a PDMS stamp, and microcontact printing of a gold-coated substrate. Once patterned, these cell culture substrates are capable of confining proteins and/or cells (primary cells or cell lines) to the pattern.
The use of self-assembled monolayer chemistry allows for precise control over the patterned protein/cell adhesive regions and non-adhesive regions; this cannot be achieved using direct protein stamping. Hexadecanethiol, the long chain alkane thiol used in the microcontact printing step, produces a hydrophobic surface that readily adsorbs protein from solution. The glycol-terminated thiol, used for backfilling the non-printed regions of the substrate, creates a monolayer that is resistant to protein adsorption and therefore cell growth.6 These thiol monomers produce highly structured monolayers that precisely define regions of the substrate that can support protein adsorption and cell growth. As a result, these substrates are useful for a wide variety of applications from the study of intercellular behavior7 to the creation of microelectronics.8
While other types of monolayer chemistry have been used for cell culture studies, including work from our group using trichlorosilanes to create patterns directly on glass substrates,9 patterned monolayers formed from alkane thiols on gold are straight-forward to prepare. Moreover, the monomers used for monolayer preparation are commercially available, stable, and do not require storage or handling under inert atmosphere. Patterned substrates prepared from alkane thiols can also be recycled and reused several times, maintaining cell confinement.10

Self-assembled monolayers (SAMs) formed from long chain alkane thiols on gold provide well-defined substrates for the formation of protein patterns and cell confinement. Microcontact printing of hexadecanethiol using a polydimethylsiloxane (PDMS) stamp followed by backfilling with a glycol-terminated alkane thiol monomer produces a pattern where protein and cells adsorb only to the stamped hexadecanethiol region.

إنشاء ثنائي الأبعاد ركائز منقوشة على الحبس البروتين والخلايا

Microcontact printing provides a rapid, highly reproducible method for the creation of well-defined patterned substrates.1  While microcontact printing ...

Protocol for Biofilm Streamer Formation in a Microfluidic Device with Micro-pillars

Several bacterial species possess the ability to attach to surfaces and colonize them in the form of thin films called biofilms. Biofilms that grow in porous media are relevant to several industrial and environmental processes such as wastewater treatment and CO2 sequestration. We used Pseudomonas fluorescens, a Gram-negative aerobic bacterium, to investigate biofilm formation in a microfluidic device that mimics porous media. The microfluidic device consists of an array of micro-posts, which were fabricated using soft-lithography. Subsequently, biofilm formation in these devices with flow was investigated and we demonstrate the formation of filamentous biofilms known as streamers in our device. The detailed protocols for fabrication and assembly of microfluidic device are provided here along with the bacterial culture protocols. Detailed procedures for experimentation with the microfluidic device are also presented along with representative results.

Protocols for the study of biofilm formation in a microfluidic device that mimics porous media are discussed. The microfluidic device consists of an array of micro-pillars and biofilm formation by Pseudomonas fluorescens in this device is investigated.

بروتوكول لتشكيل بيوفيلم الملون في جهاز ميكروفلويديك مع مايكرو الأركان

Several bacterial species possess the ability to attach to surfaces and colonize them in the form of thin films called biofilms. Biofilms that grow in ...

Hydrogel Nanoparticle Harvesting of Plasma or Urine for Detecting Low Abundance Proteins

Novel biomarker discovery plays a crucial role in providing more sensitive and specific disease detection. Unfortunately many low-abundance biomarkers that exist in biological fluids cannot be easily detected with mass spectrometry or immunoassays because they are present in very low concentration, are labile, and are often masked by high-abundance proteins such as albumin or immunoglobulin. Bait containing poly(N-isopropylacrylamide) (NIPAm) based nanoparticles are able to overcome these physiological barriers. In one step they are able to capture, concentrate and preserve biomarkers from body fluids. Low-molecular weight analytes enter the core of the nanoparticle and are captured by different organic chemical dyes, which act as high affinity protein baits. The nanoparticles are able to concentrate the proteins of interest by several orders of magnitude. This concentration factor is sufficient to increase the protein level such that the proteins are within the detection limit of current mass spectrometers, western blotting, and immunoassays. Nanoparticles can be incubated with a plethora of biological fluids and they are able to greatly enrich the concentration of low-molecular weight proteins and peptides while excluding albumin and other high-molecular weight proteins. Our data show that a 10,000 fold amplification in the concentration of a particular analyte can be achieved, enabling mass spectrometry and immunoassays to detect previously undetectable biomarkers.

Several pathological biomarkers cannot be easily detected by current techniques because of their low concentration in biological fluids, the presence of degrading enzymes, and large amounts of high molecular weight proteins. Chemically functionalized hydrogel nanoparticles can harvest, preserve and concentrate low abundance proteins enabling the detection of previously undetectable biomarkers.

هيدروجيل الجسيمات النانوية حصاد البلازما أو البول للكشف عن وفرة البروتينات منخفضة

Novel biomarker discovery plays a crucial role in providing more sensitive and specific disease detection. Unfortunately many low-abundance biomarkers ...

Impact Assessment of Repeated Exposure of Organotypic 3D Bronchial and Nasal Tissue Culture Models to Whole Cigarette Smoke

Cigarette smoke (CS) has a major impact on lung biology and may result in the development of lung diseases such as chronic obstructive pulmonary disease or lung cancer. To understand the underlying mechanisms of disease development, it would be important to examine the impact of CS exposure directly on lung tissues. However, this approach is difficult to implement in epidemiological studies because lung tissue sampling is complex and invasive. Alternatively, tissue culture models can facilitate the assessment of exposure impacts on the lung tissue. Submerged 2D cell cultures, such as normal human bronchial epithelial (NHBE) cell cultures, have traditionally been used for this purpose. However, they cannot be exposed directly to smoke in a similar manner to the in vivo exposure situation. Recently developed 3D tissue culture models better reflect the in vivo situation because they can be cultured at the air-liquid interface (ALI). Their basal sides are immersed in the culture medium; whereas, their apical sides are exposed to air. Moreover, organotypic tissue cultures that contain different type of cells, better represent the physiology of the tissue in vivo. In this work, the utilization of an in vitro exposure system to expose human organotypic bronchial and nasal tissue models to mainstream CS is demonstrated. Ciliary beating frequency and the activity of cytochrome P450s (CYP) 1A1/1B1 were measured to assess functional impacts of CS on the tissues. Furthermore, to examine CS-induced alterations at the molecular level, gene expression profiles were generated from the tissues following exposure. A slight increase in CYP1A1/1B1 activity was observed in CS-exposed tissues compared with air-exposed tissues. A network-and transcriptomics-based systems biology approach was sufficiently robust to demonstrate CS-induced alterations of xenobiotic metabolism that were similar to those observed in the bronchial and nasal epithelial cells obtained from smokers.

The aim of this protocol is to expose human organotypic 3D bronchial and nasal tissue models to mainstream cigarette smoke (CS) at the air-liquid interface. The impact of CS on the tissues is then investigated using a cytochrome P450 activity assay, a cilia beating measurement, and a systems biology approach.

تقييم تأثير التعرض المتكرر من عضوي النمط 3D الشعبي والأنف زراعة الأنسجة نماذج لكامل دخان السجائر

Cigarette smoke (CS) has a major impact on lung biology and may result in the development of lung diseases such as chronic obstructive pulmonary disease ...

Encapsulating Cytochrome c in Silica Aerogel Nanoarchitectures without Metal Nanoparticles while Retaining Gas-phase Bioactivity

Applications such as sensors, batteries, and fuel cells have been improved through the use of highly porous aerogels when functional compounds are encapsulated within the aerogels. However, few reports on encapsulating proteins within sol&#8211;gels that are processed to form aerogels exist. A procedure for encapsulating cytochrome c (cyt. c) in silica (SiO2) sol-gels that are supercritically processed to form bioaerogels with gas-phase activity for nitric oxide (NO) is presented. Cyt. c is added to a mixed silica sol under controlled protein concentration and buffer strength conditions. The sol mixture is then gelled and the liquid filling the gel pores is replaced through a series of solvent exchanges with liquid carbon dioxide. The carbon dioxide is brought to its critical point and vented off to form dry aerogels with cyt. c encapsulated inside. These bioaerogels are characterized with UV-visible spectroscopy and circular dichroism spectroscopy and can be used to detect the presence of gas-phase nitric oxide. The success of this procedure depends on regulating the cyt. c concentration and the buffer concentration and does not require other components such as metal nanoparticles. It may be possible to encapsulate other proteins using a similar approach making this procedure important for potential future bioanalytical device development.

Encapsulating Cytochrome c in Silica Aerogel Nanoarchitectures without Metal Nanoparticles while Retaining Gas-phase Bioactivity

This procedure describes how to encapsulate cytochrome c (cyt. c) in silica (SiO2) sol-gels, process these gels to form bioaerogels, and use these bioaerogels to rapidly recognize nitric oxide (NO) through a gas-phase reaction. This type of protocol may aid in the future development of biosensors or other bioanalytical devices.

التغليف السيتوكروم<em&gt; ج</em&gt; في السيليكا هلام هوائي Nanoarchitectures دون المعادن النانوية مع الحفاظ على الغاز مرحلة النشاط الحيوي

Applications such as sensors, batteries, and fuel cells have been improved through the use of highly porous aerogels when functional compounds are ...

A Microcontroller Operated Device for the Generation of Liquid Extracts from Conventional Cigarette Smoke and Electronic Cigarette Aerosol

Electronic cigarettes are the most popular tobacco product among middle and high schoolers and are the most popular alternative tobacco product among adults. High quality, reproducible research on the consequences of electronic cigarette use is essential for understanding emerging public health concerns and crafting evidence based regulatory policy. While a growing number of papers discuss electronic cigarettes, there is little consistency in methods across groups and very little consensus on results. Here, we describe a programmable laboratory device that can be used to create extracts of conventional cigarette smoke and electronic cigarette aerosol. This protocol details instructions for the assembly and operation of said device, and demonstrates the use of the generated extract in two sample applications: an in vitro cell viability assay and gas-chromatography mass-spectrometry. This method provides a tool for making direct comparisons between conventional cigarettes and electronic cigarettes, and is an accessible entry point into electronic cigarette research.

Here, we describe a programmable laboratory device that can be used to create extracts of conventional cigarette smoke and electronic cigarette aerosol. This method provides a useful tool for making direct comparisons between conventional cigarettes and electronic cigarettes, and is an accessible entry point into electronic cigarette research.

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

Electronic cigarettes are the most popular tobacco product among middle and high schoolers and are the most popular alternative tobacco product among ...

Rigid Embedding of Fixed and Stained, Whole, Millimeter-Scale Specimens for Section-free 3D Histology by Micro-Computed Tomography

For over a hundred years, the histological study of tissues has been the gold standard for medical diagnosis because histology allows all cell types in every tissue to be identified and characterized. Our laboratory is actively working to make technological advances in X-ray micro-computed tomography (micro-CT) that will bring the diagnostic power of histology to the study of full tissue volumes at cellular resolution (i.e., an X-ray Histo-tomography modality). Toward this end, we have made targeted improvements to the sample preparation pipeline. One key optimization, and the focus of the present work, is a straightforward method for rigid embedding of fixed and stained millimeter-scale samples. Many of the published methods for sample immobilization and correlative micro-CT imaging rely on placing the samples in paraffin wax, agarose, or liquids such as alcohol. Our approach extends this work with custom procedures and the design of a 3-dimensional printable apparatus to embed the samples in an acrylic resin directly into polyimide tubing, which is relatively transparent to X-rays. Herein, sample preparation procedures are described for the samples from 0.5 to 10 mm in diameter, which would be suitable for whole zebrafish larvae and juveniles, or other animals and tissue samples of similar dimensions. As proof of concept, we have embedded the specimens from Danio, Drosophila, Daphnia, and a mouse embryo; representative images from 3-dimensional scans for three of these samples are shown. Importantly, our methodology leads to multiple benefits including rigid immobilization, long-term preservation of laboriously-created resources, and the ability to re-interrogate samples.

We developed protocols and designed a custom apparatus to enable embedding of millimeter-scale specimens. We present sample preparation procedures with an emphasis on embedding in acrylic resin and polyimide tubing to achieve rigid immobilization and long-term storage of specimens for the interrogation of tissue architecture and cell morphology by micro-CT.

جامدة التضمين من الثابتة والملون، إجمالاً، مقياس الملليمتر العينات 3D خالية من قسم علم الأنسجة بالتصوير المقطعي الصغيرة المحسوبة

For over a hundred years, the histological study of tissues has been the gold standard for medical diagnosis because histology allows all cell types in ...

Catalytic Scavenging of Plant Reactive Oxygen Species In Vivo by Anionic Cerium Oxide Nanoparticles

Reactive oxygen species (ROS) accumulation is a hallmark of plant abiotic stress response. ROS play&#160;a dual role in plants by acting as signaling molecules at low levels and damaging molecules at high levels. Accumulation of ROS in stressed plants can damage metabolites, enzymes, lipids, and DNA, causing a reduction of plant growth and yield. The ability of cerium oxide nanoparticles (nanoceria) to catalytically scavenge ROS in vivo provides a unique tool to understand and bioengineer plant abiotic stress tolerance. Here, we present a protocol to synthesize and characterize poly (acrylic) acid coated nanoceria (PNC), interface the nanoparticles with plants via leaf lamina infiltration, and monitor their distribution and ROS scavenging in vivo using confocal microscopy. Current molecular tools for manipulating ROS accumulation in plants are limited to model species and require laborious transformation methods. This protocol for in vivo ROS scavenging has the potential to be applied to wild type plants with broad leaves and leaf structure like Arabidopsis thaliana.

Catalytic Scavenging of Plant Reactive Oxygen Species In Vivo by Anionic Cerium Oxide Nanoparticles

Here, we present a protocol for the synthesis and characterization of cerium oxide nanoparticles (nanoceria) for ROS (reactive oxygen species) scavenging in vivo, nanoceria imaging in plant tissues by confocal microscopy, and in vivo monitoring of nanoceria ROS scavenging by confocal microscopy.

مسح الحفاز لمصنع الأكسجين التفاعلية الأنواع في فيفو بجسيمات نانوية أكسيد السيريوم أنيونى

Reactive oxygen species (ROS) accumulation is a hallmark of plant abiotic stress response. ROS play&#160;a dual role in plants by acting as signaling ...

A Quantitative Fluorescence Microscopy-based Single Liposome Assay for Detecting the Compositional Inhomogeneity Between Individual Liposomes

Most research employing liposomes as membrane model systems or drug delivery carriers relies on bulk read-out techniques and thus intrinsically assumes all liposomes of the ensemble to be identical. However, new experimental platforms able to observe liposomes at the single-particle level have made it possible to perform highly sophisticated and quantitative studies on protein-membrane interactions or drug carrier properties on individual liposomes, thus avoiding errors from ensemble averaging. Here we present a protocol for preparing, detecting, and analyzing single liposomes using a fluorescence-based microscopy assay, facilitating such single-particle measurements. The setup allows for imaging individual liposomes in a massive parallel manner and is employed to reveal intra-sample size and compositional inhomogeneities. Additionally, the protocol describes the advantages of studying liposomes at the single liposome level, the limitations of the assay, and the important features to be considered when modifying it to study other research questions.

This protocol describes the fabrication of liposomes and how these can be immobilized on a surface and imaged individually in a massive parallel manner using fluorescence microscopy. This allows for the quantification of the size and compositional inhomogeneity between single liposomes of the population.

A الكمي الفلورية المجهري القائم علي فحص ليبوسوم واحد للكشف عن التجانس التركيبي بين الجسيمات الشحمية الفردية

Most research employing liposomes as membrane model systems or drug delivery carriers relies on bulk read-out techniques and thus intrinsically assumes ...

Lipidico Injection Protocol for Serial Crystallography Measurements at the Australian Synchrotron

A facility for performing serial crystallography measurements has been developed at the Australian synchrotron. This facility incorporates a purpose built high viscous injector, Lipidico, as part of the macromolecular crystallography (MX2) beamline to measure large numbers of small crystals at room temperature. The goal of this technique is to enable crystals to be grown/transferred to&#160;glass syringes to be used directly in the injector for serial crystallography data collection. The advantages of this injector include the ability to respond rapidly&#160;to changes in the flow rate without interruption of the stream. Several limitations for this high viscosity injector (HVI) exist which include a restriction on the allowed sample viscosities to &#62;10 Pa.s. Stream stability can also potentially be an issue depending on the specific properties of the sample. A detailed protocol for how to set up samples and operate the injector for serial crystallography measurements at the Australian synchrotron is presented here. The method demonstrates preparation of the sample, including the transfer of lysozyme crystals into a high viscous media (silicone grease), and the operation of the injector for data collection at MX2.

The goal of this protocol is to demonstrate how to prepare serial crystallography samples for data collection on a high viscous injector, Lipidico, recently commissioned at the Australian synchrotron.

بروتوكول حقن الدهون لقياسات البلورات التسلسلية في السنكروترون الأسترالي

A facility for performing serial crystallography measurements has been developed at the Australian synchrotron. This facility incorporates a purpose built ...