저자 박사 로버트 Dotson Tulane 대학 학과 세포와 원고 편집에 그의 원조에 대 한 분자 생물학의 그의 지원에 대 한 화학 Tulane 대학 학과의 박사 제임스 Bollinger의 도움 인정 질량 분석 프로토콜 디자인와. 더 저자 Tulane 대학 학과 세포 및 분자 생물학 및 Tulane 대학 학과 화학 그들의 지원 및 공간 및 장비 사용에 대 한 인정합니다. 이 작품은 Tulane 대학 학교의 과학 및 공학에서 C. 앤더슨 담배 제품 규제 과학 연구 장학금에 의해 지원 되었다.

1입니다. 조립 장치
<ol><li>부 흐 너 플라스 크 (그림 1, #4) 강철 반지를 고를 건조 시키는 역할을 염화 칼슘의 50 g 그것을 작성 하 여 진공 트랩을 만들 100 mL를 보안 합니다. 고무를 통해 구멍 마 개와 함께 플라스 크를 밀봉 하 고 파라핀 필름, 마 개 접합 랩 구멍을 통해 한 피 펫을 실행 합니다.</li>
	<li>비닐 튜브를 사용 하 여 t-교차점 호스 커넥터 마 개에서까지 피 펫을 연결 합니다.</li>
	<li>비닐 튜브를 사용 하 여 두 임 핀 저 (그림 1, # 2와 #3)에 연결 하 고 출력을 연결 합니다 두 번째 임 핀 저의 t-교차점 호스 커넥터.</li>
	<li>비닐 튜브를 사용 하 여 흡입 포트 (그림 1, #1)로 첫 번째 임 핀 저의 입력된 포트를 연결 합니다.</li>
	<li>부 흐 너 플라스 크의 측면 팔 공기 레 귤 레이 터 (그림 1, #7)의 입력된 포트에 연결 하는 비닐 튜브를 사용 하 여 고 진공 펌프 공기 레 귤 레이 터의 출구 포트.</li>
	<li>그림 2A에서 회로도 따라 회로 조립 한다.</li>
	<li>직렬 어댑터 및 제조업체의 소프트웨어에 의하여 BS1 마이크로컨트롤러 (그림 1, #6)를 PBASIC 프로그램 SVL.bs1 (그림 2B, 또한 https://github.com/ChastainAnderson/SVL에서 제공)를 업로드 합니다.</li>
	<li>장소는 510 스레드 자료 (그림 1 #8) 링에 서 클램프.</li>
	<li>비닐 튜브를 사용 하 여 t-교차점 호스 커넥터의 자유로운 끝에 솔레노이드 밸브 (그림 1, #5)를 연결 합니다. 참고: 장치 완료 하 고 작업에 대 한 준비, 그들은 공기가 꽉 이며 호스 클램프 및 필요에 따라 진공 그리스 적용 되도록 모든 관절을 확인 한다.</li>
</ol><img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56709/56709fig2.jpg"> 그림 2: 전기 회로도 및 PBASIC 코드. 그림 2A 모두 정상적으로 열려 솔레노이드 밸브를 활성화 하는 데 필요한 전기 회로 조립 전기 회로도 표시 하 고 버튼의 난방 코일 활성화 전자 담배 (는 510 통해 스레드 전자 담배 탱크 기본)입니다. 난방 코일 (p: 전력;의 전기 매개 변수 R: 저항; 그리고 i: 전류)는 예상 하 고 경험적으로 멀티 미터 게시물 어셈블리 확인 되어야 한다. 그림 2B PBASIC 타이밍 프로그램을 그림 2A (또한 https://github.com/ChastainAnderson/SVL에서 제공)에 회로 제어 하는 데 필요한 표시 됩니다. SVT & IPT (#5 & #6) 타이밍 상수 ms의 단위에는 및 2 초 활성화 시간과 28의 가동 중지 시간을 제공 하기 위해 설정 s. <a href="//cloudflare.jove.com/files/ftp_upload/56709/56709fig2large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.</a>
2. 샘플 저장 및 준비
<ol><li>실내 온도에 완벽 한 비닐 봉투에 어둠 속에서 모든 개봉된 전통과 전자 담배 샘플을 저장 합니다.</li>
	<li>일단, 과도 일 분을 흡수 하는 종이 타월로 4 º C에서 밀폐 비닐 봉지에 샘플을 저장 합니다.</li>
	<li>미리 사용 하기 전에 적어도 30 분 동안 실내 온도 humidor 습도 ~ 60%에서 모든 샘플을 equilibrate.</li>
</ol>3. 일반 동작 담배 연기/전자 담배 졸 추출
<ol><li>각 전자 담배 cartomizer/탱크 사전-vaping 분석 균형을 사용 하 여의 질량을 결정 합니다. 사전/사후 사후 vaping 무게의 차이 적절 한 투약을 결정 하기 위해 사용 됩니다. 참고: 3R4F 참조 담배 니코틴, 0.7 mg를 포함로 간주 됩니다 그리고 상업 담배 상표의 니코틴 내용 기존의 분석 방법13에 의해 결정 될 수 있다.</li>
	<li>샘플 응용 프로그램 1에 대 한 기본 임 핀 저 저수지 내 피 세포 배양 매체의 4.3 mL 채워 놓습니다. 샘플 응용 프로그램 2, 아세톤의 5 mL로 저수지를 채우십시오.</li>
	<li>
전자 담배 또는 기존의 담배 추출에 대 한 준비:
	<ol>
<li>기존의 담배를 사용 하는 경우 필터 주위 명확한 테이프의 조각을 적용 하 고 담배 종이 필터를 조인 쉽게 표시 마크를 넣어.</li>
		<li>전자 담배 처럼 담배를 사용 하 여 확인 하는 경우 배터리가 충전 잘 하 고는 cartomizer 배터리 단단히 조여.</li>
		<li>전자 담배 탱크를 사용 하 여, 전자 담배 액체의 적절 한 볼륨 탱크에서 로드 되 다는 것을 확인 하 고 나사 510 스레드 기지에 탱크.</li>
	</ol>
</li>
	<li>흡입 포트 (그림 1, #1) 기존의 또는 전자 담배 끝을 삽입 하 고 호스 클램프와 보안.</li>
	<li>진공 펌프를 켭니다.</li>
	<li>1.65 L/분 2 초 동안 55 mL 퍼프 수 있도록 뽑아 유량을 조정 합니다.</li>
	<li>마이크로컨트롤러를 켭니다. 일반 담배를 사용 하는 경우 첫 번째 퍼프에 담배 불.</li>
	<li>예상 될 때까지 실행 원하는 농도 (% 또는 백만 당 부분에 중량/볼륨) 이루어집니다.</li>
	<li>
분석 균형을 사용 하 여 증발 후 각 전자 담배 cartomizer/탱크의 질량을 결정 합니다. 대량 소비 하는 총을 확인 하려면 단계 3.1에서에서 찍은 측정에이 측정을 비교 합니다. 용 매 소모 질량/볼륨의 농도 계산 합니다. 소비 니코틴의 어 금 니 농도 사용 하 여 제품 사이 정상화.
	<ol>
<li>부족 한 질량, 소비 하는 경우 장치에 전자 담배를 반환 하 고 더 사용 합니다.</li>
		<li>충분 한 또는 초과 대량 소비, 진행 합니다.</li>
	</ol>
</li>
</ol>4. 여과 및 저장
<ol><li>추출 물 세포 배양에 사용할 경우 0.22 μ m PES 주사기 필터를 통해 필터링.</li>
	<li>추출을 즉시 사용 하거나-80 ° C에 저장 합니다. 앤더슨, 그 외 에 대 한 준비의 일환으로 8, 전자 담배 졸 적어도 2 주 동안 안정적인 것으로 입증 되었다 고 담배까지 2 년 동안 연기의 안정성 도둑 놈, 그 외 여러분 에 의해 설립 되었습니다. 13.</li>
</ol>5. 청소 장치
<ol><li>각 추출 후 튜브를 헹 구 고 샘플 사이 월 저수지의 70% 에탄올 및 방지 하기 위해 이온된 수 장치.</li>
	<li>Rinsing, 간단히 지원 라인의 건조 공기 수 있도록 빈 장치를 실행 하는 다음.</li>
</ol>6. 샘플 응용 프로그램 1: 중립 빨간 글귀 세포 생존 능력 분석 실험
<ol><li>위의 내 피 세포 성장 매체의 4.3 mL로 추출을 수행 합니다.</li>
	<li>1 일 이전, 1 x 104 셀/웰 린 내 피 세포 성장 매체의 100 µ L의 밀도에서 96 잘 접시로 인간의 탯 줄 정 맥 내 피 세포를 씨.</li>
	<li>셀 컨트롤 역할을 신선한 내 피 세포 배양 매체의 어느 100 µ L 또는 내 피 성장 세포 성장 매체 소비 2mm 니코틴 농도 추출 (1.4 mg의 25 µ L 혼합의 75 µ L 오래 된 내 피 세포 배양 매체를 대체 하 여 치료 4.3 mL 내 피 세포 성장 매체에 니코틴 소비) 치료로 500 µ M의 최종 농도 대 한.</li>
	<li>두 담배 연기 및 전자 담배에 어로 졸의 구성 요소 중 많은 휘발성, 호 일 씰을 사용 하 여 우물을 밀폐 유지.</li>
	<li>플레이트 18-24 h를 품 어 37 ° C, 5% CO2.</li>
	<li>
중립 빨강 얼룩이 솔루션을 준비:
	<ol>
<li>버퍼링 된 소금 솔루션의 10 mL에 중립 붉은 염료의 33 mg를 용 해 하 여 100 x 중립 빨간색 재고 솔루션을 만듭니다.</li>
		<li>사용 직전 솔루션 얼룩 중립 빨강 x 1을 만드는 세포 배양 매체에서 재고 솔루션 1: 100 x 100을 희석.</li>
		<li>즉시 사용 하 고 사용 하기 전에 적어도 30 분 동안 37 ° C에서 솔루션 얼룩 중립 레드를 품 어. 참고: 외피 동안 침전을 몇 가지 결정을 위해 정상적 이다. 이러한 결정 셀 문화 웰 스에 적용 하지 않도록 주의 해야 합니다. 필요한 경우, 중립 빨간색 재고 및 얼룩 솔루션 필터링 하 22 구경 µ m 필터를 사용할 수 있습니다.</li>
	</ol>
</li>
	<li>추출 제거 하 고 중립 빨강 적절 한 정량화를 위한 적어도 3 개의 빈 우물을 만드는 데 사용 초과 음, 당 솔루션 얼룩의 100 µ L를 추가 합니다.</li>
	<li>2-4 h 37 ° C, 5% CO2접시를 품 어.</li>
	<li>중립 빨강 솔루션 얼룩을 제거 하 고 PBS에 침수에 의해 3 배를 씻어.</li>
	<li>중립 빨강 적용 취소 (50% 이온된 물, 49% 에탄올, 1% 아세트산) 솔루션 얼룩.</li>
	<li>떨고와 실내 온도에 적어도 10 분을 품 어.</li>
	<li>540에서 흡 광도 읽고 nm.</li>
	<li>빈 우물의 평균 값을 빼서 고 잘 빈 조정된 컨트롤 값의 평균을 표준화 하 여 데이터를 분석.</li>
</ol>7. 샘플 응용 프로그램 2: 가스 착 색 인쇄기 질량 분석
<ol><li>추출으로 위의 5 mL로 아세톤의 수행 합니다.</li>
	<li>실행 당 ~ 100 부품의 최종 농도 달성 하기 위해 장치 백만 (e 액체 소비/양의 아세톤의 무게) 샘플의.</li>
	<li>정밀 유리 주사기를 사용 하 여, GC-MS 장치 인젝터에 1 µ L을 주입 수 있습니다. 250 ° C에서 1:20 비율 다음 오븐 프로토콜 ZB-5 열을 갖춘 결합 된 가스 크로마 토 그래프/4 극 자 분석기에 분할 주입: 50 ° C에서 1 분 140 ° C에 10 ° C/min 진입로 300 ° C에 20 ° C/min를 진입 하 고 10 분 동안.</li>
	<li>대상 라이브러리에 어로 졸 구성 요소 식별에 결과 질량 스펙트럼을 일치 합니다.</li>
</ol>

<ol>
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Tulane 대학에 의해 관리 하는 담배 제품 규제 과학 연구 친교 프로그램 알 트리 아 클라이언트 서비스 규제 업무에 의해 자금이 다.

이 프로토콜의 가장 중요 한 요소는 보장 장치는 깨끗 한 시작 되며 각 추출의 완료 그리고 모든 물개는 그렇게 유지 되도록 공기 흐름을 일관 된 남아 있습니다. 장치가 제대로 청소 되지 않는 경우 수행의 위험에 사이 있다 샘플. 또한, 장치 시간 압축된에 어로 졸의 오랜된 기간에 대 한 부정한 왼쪽 고 건조 용 매 시스템을 차단할 수 있습니다. 참고 거기 피 기존의 담배와 공기 압력 강하를 수 ?...

건강 기관에 의해 집중적인된 노력에도 불구 하 고 사용 하는 담배 제품 담배 흡연1기인이 죽음의 대다수와 가진 전세계 예방 가능한 사망의 주요 원인이 남아 있습니다. 이후 2003 년에 시장에 진입, 전자 담배는 담배 제품 사용자 들 사이 인기가 증가 되었습니다. 현재, 전자 담배는 일반 담배 미국 성인 (~ 5%)2 중 고 중 (~ 5.3%), 고 등 학생 (~ 16%)3중 가장 인기 있는 니코틴 전달 시스템을 가장 인기 있는 대안 이다. 현재 추세가 계속 하는 경우 전자 담배 미래 세대에 대 한 일반 담배를 대체 하 예상 될 수 있다. 그러나, 전자 담배 사용의 건강 결과 불분명 남아 있습니다.
전자 담배에 대 한 연구는 전자 담배 인기 20133,4에 급속 하 게 증가 될 때까지 본격적으로 시작 하지 않았다. 그때 이후로, 다른 모델의 숫자는 그들의 독성의 문제를 해결 하기 위해 고용 되었다. 그러나, 많은 연구의 결과 충돌, 있으며 전자 담배는 일반 담배 보다 일반적으로 덜 독성 것 같다 동안 전자 담배 건강 결과에 아무 현재 일치5, 6 , 7. 우리의 이전 연구는 전자 담배는 DNA 손상 및 산화 스트레스와 세포 죽음8의 유도 원인 그들의 능력에도 불구 하 고 일반 담배 보다 훨씬 적은 혈관 내 피에 독성을 나타냅니다 . 그러나 전자 담배 사용의 건강 결과 대 한 확고 한 결론을 내릴 수 있습니다 전에, 더 많은 연구가 필요 하다.
일반 담배는 혈관 질환 예방9의 주요 원인,10,,1112를 사용 하는 전자 담배 혈관 건강 위험에는 관심이 있다. 혈관 시스템에 전자 담배의 효과 공부 하기 위하여 우리의 실험실 개발 운영 마이크로컨트롤러 흡연/vaping 장치 (그림 1)8. 이 장치는 수성 또는 유기 용 매에 액체 추출 하거나 기존의 담배 연기 또는 전자 담배에 어로 졸의 생성 수 있습니다. 공기는 조절 가능한 공기 흐름 레 귤 레이 터 및 PBASIC 타이밍 프로그램의 조합에 의해 제어 됩니다로 여러 사용자 정의 프로토콜에 따라 추출 물 생성 하 장치를 사용할 수 있습니다. 여기 우리가 세부 어셈블리 및이 장치 뿐만 아니라 2 개의 잠재적인 응용 프로그램의 작동: 체 외에서 세포 생존 능력 평가 및 가스 크로마토그래피 질량 분석.
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56709/56709fig1.jpg"> 그림 1: 금연/Vaping 장치. 전자 담배 (전자-cig) 구성 (A) 처럼 담배/담배와 탱크 전자 담배 구성 (B) 흡연/vaping 장치의 실제 어셈블리에 대 한 도식 구성 요소 키: 1) 흡입 포트; 2) 기본 컬렉션 임 핀 저; 3) 오버플로 임 핀 저; 부 흐 너 4) 플라스 크 진공 트랩; 5) 일반적으로 열려 솔레노이드 밸브; 6) BS1 마이크로컨트롤러; 7) 공기 밸브; 8) 510 전자 담배 탱크 기본 스레드. <a href="//cloudflare.jove.com/files/ftp_upload/56709/56709fig1large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.</a>

<table>
	<tbody>
		<tr>
			<td>12 V AC/DC Wall Mount Adaptor</td>
			<td>Digi-Key</td>
			<td>T1099-P5P-ND</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>2.2 Ohm Resistors</td>
			<td>Digi-Key</td>
			<td>A105635-ND</td>
			<td>Used in tandem to generate the 4.4 Ohm resistance in Figure 2A</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>330 Ohm Resistors</td>
			<td>Digi-Key</td>
			<td>330QBK-ND</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>510 Threaded Base</td>
			<td>NJoy</td>
			<td>N/A</td>
			<td>Recovered by dismantalling a second generation NJoy electronic cigarette</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Acetic Acid, Glacial</td>
			<td>Sigma-Aldritch</td>
			<td>A6283</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Acetone (Chromatography Grade)</td>
			<td>Sigma-Aldritch</td>
			<td>34850</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Basic Stamp Project Board</td>
			<td>Digi-Key</td>
			<td>27112-ND</td>
			<td>This board contains the BS1 Microcontroller, serial adaptor, power switch, and a barrel pin connector for the AC/DC Wall Mount Adaptor</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Basic Stamp USB to Serial Adapter</td>
			<td>Digi-Key</td>
			<td>28030-ND</td>
			<td>An optional component to allow the BS1 serial adaptor to communicate through USB</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Buchner Flask (Vacuum Flask) 250 mL</td>
			<td>VWR</td>
			<td>10545-854</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Clear Tape</td>
			<td>3M</td>
			<td>S-9783</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Clear Vinyl Tubing, 3/8&#34; ID</td>
			<td>Watts</td>
			<td>443064</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>EGM-2 Endothelial Cell Culture Medium</td>
			<td>Lonza</td>
			<td>CC-3162</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ethanol</td>
			<td>Pharmco-Aaper</td>
			<td>111000200</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Flow Regulator</td>
			<td>Dwyer</td>
			<td>VFA-23-BV</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Gas Chromatograph</td>
			<td>Varian</td>
			<td>450-GC</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Glass Syringe, 10 mL</td>
			<td>Sigma-Aldritch</td>
			<td>Z314552</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Glass Syringe, 10 &#181;L</td>
			<td>Hamilton</td>
			<td>80300</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>High Vacuum Silicon Grease</td>
			<td>Dow Corning</td>
			<td>146355D</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Hose Clamp</td>
			<td>Precision Brand</td>
			<td>35125</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Human Umbilical Vein Endothelial Cells</td>
			<td>ATCC</td>
			<td>PCS-100-013&#160;</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Mass Spectrometer</td>
			<td>Varian</td>
			<td>300-MS</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Midget Impinger</td>
			<td>Chemglass</td>
			<td>CG-1820-01</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Neutral Red</td>
			<td>Sigma-Aldritch</td>
			<td>N4638</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Paraffin Film</td>
			<td>3M</td>
			<td>PM-992</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Plate Seal Roller</td>
			<td>BioRad</td>
			<td>MSR0001</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Plate Seal; Foil</td>
			<td>Thermo</td>
			<td>276014</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ring Stand 20&#34;</td>
			<td>American Educational Products</td>
			<td>7-G15-A</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Solenoid Valve (normally open)</td>
			<td>US Solid</td>
			<td>USS2-00081</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Solid State Relay</td>
			<td>Digi-Key</td>
			<td>CLA279-ND</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Stand Clamp</td>
			<td>Eisco</td>
			<td>CH0688</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Syringe Filter, PES, 0.22 um</td>
			<td>Millipore</td>
			<td>SLGP033RS</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Syringe, 10 mL</td>
			<td>BD Syringe</td>
			<td>309604</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Through Hole Stopper, Size 6</td>
			<td>VWR</td>
			<td>59581-287</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Vacuum Pump</td>
			<td>KNF Neuberger</td>
			<td>N86KTP</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

a microcontroller operated device for the generation of liquid extracts from conventional cigarette smoke and electronic cigarette aerosol

전자 담배 중, 고 등 학생 중에서 가장 인기 있는 담배 제품 이며 성인 중 가장 인기 있는 대체 담배 제품. 높은 품질, 전자 담배 사용의 결과 대 한 재현성 연구 공중 보건 우려 신흥 및 증거를 만들어 규제 정책을 기반으로 하는 이해를 위해 필수적 이다. 전자 담배, 논의 하는 논문의 수가 증가 하는 동안 약간의 일관성에에서 있다 방법 그룹 및 결과에 거의 합의. 여기, 우리는 기존의 담배 연기 및 전자 담배에 어로 졸의 추출 물을 만드는 데 사용할 수 있는 프로그래밍 가능한 실험실 장치를 설명 합니다. 이 프로토콜 어셈블리 및 했다 장치의 운영에 대 한 지침을 자세히 설명 하 고 두 샘플 응용 프로그램에서 생성 된 추출의 사용 방법을 보여 줍니다: 체 외에서 세포 생존 능력 분석 실험 및 가스 크로마토그래피 질량 분석. 이 메서드는 일반 담배와 전자 담배 사이의 직접 비교를 만들기 위한 도구를 제공 하며 전자 담배 연구를 액세스할 수 있는 진입점입니다.

인간의 탯 줄 정 맥의 노출의 24 시간 이내에 기존 담배 연기 추출 (CSE) 또는 전자 담배 졸 내 피 세포 추출 (EAE), 거기에 중요 한 (CSE P 대 제어 < 0.001; EAE P 대 제어 < 0.01; n = 6) 세포 생존 능력 (그림 3A)에 감소. 추출 물 2, 2 초, 분당 55 mL 퍼프 puffing 프로필 생성 했다 고 정규화에 따라 어 금 니 농도 장치에서 사용 하는 니코틴의. CSE의 500 µ M ?...

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

여기, 우리는 기존의 담배 연기 및 전자 담배에 어로 졸의 추출 물을 만드는 데 사용할 수 있는 프로그래밍 가능한 실험실 장치를 설명 합니다. 이 메서드는 일반 담배와 전자 담배 사이의 직접 비교를 하기 위한 유용한 도구를 제공 하며 전자 담배 연구를 액세스할 수 있는 진입점입니다.

전통적인 담배 연기와 전자 담배 연 무질에서 액체 추출의 세대에 대 한 장치를 운영 하는 마이크로컨트롤러

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

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Research

JoVE Journal

Bioengineering

8.3K 조회수.  Tulane University. 여기, 우리는 기존의 담배 연기 및 전자 담배에 어로 졸의 추출 물을 만드는 데 사용할 수 있는 프로그래밍 가능한 실험실 장치를 설명 합니다. 이 메서드는 일반 담배와 전자 담배 사이의 직접 비교를 하기 위한 유용한 도구를 제공 하며 전자 담배 연구를 액세스할 수 있는 진입점입니다.

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

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. Although tobacco tars and related products in the particle phase of cigarette smoke are major causes of carcinogenic and mutagenic related diseases, cigarette smoke contains significant amounts of free radicals that are also considered as an important group of carcinogens9,10. Free radicals attack cell constituents by damaging protein structure, lipids and DNA sequences and increase the risks of developing various types of cancers. Inhaled radicals produce adducts that contribute to many of the negative health effects of tobacco smoke in the lung3. Studies have been conducted to reduce free radicals in cigarette smoke to decrease risks of the smoking-induced damage. It has been reported that haemoglobin and heme-containing compounds could partially scavenge nitric oxide, reactive oxidants and carcinogenic volatile nitrosocompounds of cigarette smoke4. A 'bio-filter' consisted of haemoglobin and activated carbon was used to scavenge the free radicals and to remove up to 90% of the free radicals from cigarette smoke14. However, due to the cost-ineffectiveness, it has not been successfully commercialized. Another study showed good scavenging efficiency of shikonin, a component of Chinese herbal medicine8. In the present study, we report a protocol for introducing common natural antioxidant extracts into the cigarette filter for scavenging gas phase free radicals in cigarette smoke and measurement of the scavenge effect on gas phase free radicals in mainstream cigarette smoke (MCS) using spin-trapping Electron Spin Resonance (ESR) Spectroscopy1,2,14. We showed high scavenging capacity of lycopene and grape seed extract which could point to their future application in cigarette filters. An important advantage of these prospective scavengers is that they can be obtained in large quantities from byproducts of tomato or wine industry respectively11,13

Spin-trapping ESR spectroscopy was used to study the effect of plant antioxidants lycopene, pycnogenol and grape seed extract on scavenging gas-phase free radicals in cigarette smoke.

메인 스트림 담배 연기에 자유 래디 칼을 감지하고 가스 단계 청소를위한 프로토콜

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.  ...

연구

생체공학

Bridging the Bio-Electronic Interface with Biofabrication

Advancements in lab-on-a-chip technology promise to revolutionize both research and medicine through lower costs, better sensitivity, portability, and higher throughput. The incorporation of biological components onto biological microelectromechanical systems (bioMEMS) has shown great potential for achieving these goals. Microfabricated electronic chips allow for micrometer-scale features as well as an electrical connection for sensing and actuation. Functional biological components give the system the capacity for specific detection of analytes, enzymatic functions, and whole-cell capabilities. Standard microfabrication processes and bio-analytical techniques have been successfully utilized for decades in the computer and biological industries, respectively. Their combination and interfacing in a lab-on-a-chip environment, however, brings forth new challenges. There is a call for techniques that can build an interface between the electrode and biological component that is mild and is easy to fabricate and pattern.
Biofabrication, described here, is one such approach that has shown great promise for its easy-to-assemble incorporation of biological components with versatility in the on-chip functions that are enabled. Biofabrication uses biological materials and biological mechanisms (self-assembly, enzymatic assembly) for bottom-up hierarchical assembly. While our labs have demonstrated these concepts in many formats 1,2,3, here we demonstrate the assembly process based on electrodeposition followed by multiple applications of signal-based interactions. The assembly process consists of the electrodeposition of biocompatible stimuli-responsive polymer films on electrodes and their subsequent functionalization with biological components such as DNA, enzymes, or live cells 4,5. Electrodeposition takes advantage of the pH gradient created at the surface of a biased electrode from the electrolysis of water 6,7,. Chitosan and alginate are stimuli-responsive biological polymers that can be triggered to self-assemble into hydrogel films in response to imposed electrical signals 8. The thickness of these hydrogels is determined by the extent to which the pH gradient extends from the electrode. This can be modified using varying current densities and deposition times 6,7. This protocol will describe how chitosan films are deposited and functionalized by covalently attaching biological components to the abundant primary amine groups present on the film through either enzymatic or electrochemical methods 9,10. Alginate films and their entrapment of live cells will also be addressed 11. Finally, the utility of biofabrication is demonstrated through examples of signal-based interaction, including chemical-to-electrical, cell-to-cell, and also enzyme-to-cell signal transmission. 
Both the electrodeposition and functionalization can be performed under near-physiological conditions without the need for reagents and thus spare labile biological components from harsh conditions. Additionally, both chitosan and alginate have long been used for biologically-relevant purposes 12,13. Overall, biofabrication, a rapid technique that can be simply performed on a benchtop, can be used for creating micron scale patterns of functional biological components on electrodes and can be used for a variety of lab-on-a-chip applications.

This article describes a biofabrication approach: deposition of stimuli-responsive polysaccharides in the presence of biased electrodes to create biocompatible films which can be functionalized with cells or proteins. We demonstrate a bench-top strategy for the generation of the films as well as their basic uses for creating interactive biofunctionalized surfaces for lab-on-a-chip applications.

Biofabrication와 바이오 전자 인터페이스 브리지

Advancements in lab-on-a-chip technology promise to revolutionize both research and medicine through lower costs, better sensitivity, portability, and ...

A Microfluidic Device for Studying Multiple Distinct Strains

The study of cell responses to environmental changes poses many experimental challenges: cells need to be imaged under changing conditions, often in a comparative manner. Multiwell plates are routinely used to compare many different strains or cell lines, but allow limited control over the environment dynamics. Microfluidic devices, on the other hand, allow exquisite dynamic control over the surrounding conditions, but it is challenging to image and distinguish more than a few strains in them. Here we describe a method to easily and rapidly manufacture a microfluidic device capable of applying dynamically changing conditions to multiple distinct yeast strains in one channel. The device is designed and manufactured by simple means without the need for soft lithography. It is composed of a Y-shaped flow channel attached to a second layer harboring microwells. The strains are placed in separate microwells, and imaged under the exact same dynamic conditions. We demonstrate the use of the device for measuring protein localization responses to pulses of nutrient changes in different yeast strains.

We present a simple method to produce microfluidic devices capable of applying similar dynamic conditions to multiple distinct strains, without the need for a clean room or soft lithography.

여러 고유 긴장 유학을위한 마이크로 유체 장치

The study of cell responses to environmental changes poses many experimental challenges: cells need to be imaged under changing conditions, often in a ...

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.

전체 담배 연기에의 Organotypic 3D 기관지와 코 조직 문화 모델의 반복 노출의 영향 평가

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 ...

Generation of a Three-dimensional Full Thickness Skin Equivalent and Automated Wounding

In vitro models are a cost effective and ethical alternative to study cutaneous wound healing processes. Moreover, by using human cells, these models reflect the human wound situation better than animal models. Although two-dimensional models are widely used to investigate processes such as cellular migration and proliferation, models that are more complex are required to gain a deeper knowledge about wound healing. Besides a suitable model system, the generation of precise and reproducible wounds is crucial to ensure comparable results between different test runs. In this study, the generation of a three-dimensional full thickness skin equivalent to study wound healing is shown. The dermal part of the models is comprised of human dermal fibroblast embedded in a rat-tail collagen type I hydrogel. Following the inoculation with human epidermal keratinocytes and consequent culture at the air-liquid interface, a multilayered epidermis is formed on top of the models. To study the wound healing process, we additionally developed an automated wounding device, which generates standardized wounds in a sterile atmosphere.

The goal of this protocol is to build up a three-dimensional full thickness skin equivalent, which resembles natural skin. With a specifically constructed automated wounding device, precise and reproducible wounds can be generated under maintenance of sterility.

3 차원 전체 두께 피부의 세대 동등한 및 자동화 부상

In vitro models are a cost effective and ethical alternative to study cutaneous wound healing processes. Moreover, by using human cells, these models ...

Generation of Scalable, Metallic High-Aspect Ratio Nanocomposites in a Biological Liquid Medium

The goal of this protocol is to describe the synthesis of two novel biocomposites with high-aspect ratio structures. The biocomposites consist of copper and cystine, with either copper nanoparticles (CNPs) or copper sulfate contributing the metallic component. Synthesis is carried out in liquid under biological conditions (37 &#176;C) and the self-assembled composites form after 24 hr. Once formed, these composites are highly stable in both liquid media and in a dried form. The composites scale from the nano- to micro- range in length, and from a few microns to 25 nm in diameter. Field emission scanning electron microscopy with energy dispersive X-ray spectroscopy (EDX) demonstrated that sulfur was present in the NP-derived linear structures, while it was absent from the starting CNP material, thus confirming cystine as the source of sulfur in the final nanocomposites. During synthesis of these linear nano- and micro-composites, a diverse range of lengths of structures is formed in the synthesis vessel. Sonication of the liquid mixture after synthesis was demonstrated to assist in controlling average size of the structures by diminishing the average length with increased time of sonication. Since the formed structures are highly stable, do not agglomerate, and are formed in liquid phase, centrifugation may also be used to assist in concentrating and segregating formed composites.

Here we present a protocol to synthesize novel, high-aspect ratio biocomposites under biological conditions and in liquid media. The biocomposites scale from nanometers to micrometers in diameter and length, respectively. Copper nanoparticles (CNPs) and copper sulfate combined with cystine are the key components for the synthesis.

생물 액체 배지에서 확장 성, 금속 높은 가로 세로 비율 나노 복합 재료의 생성

The goal of this protocol is to describe the synthesis of two novel biocomposites with high-aspect ratio structures. The biocomposites consist of copper ...

Double Emulsion Generation Using a Polydimethylsiloxane (PDMS) Co-axial Flow Focus Device

Double emulsions are useful in a number of biological and industrial applications in which it is important to have an aqueous carrier fluid. This paper presents a polydimethylsiloxane (PDMS) microfluidic device capable of generating water/oil/water double emulsions using a coaxial flow focusing geometry that can be fabricated entirely using soft lithography. Similar to emulsion devices using glass capillaries, double emulsions can be formed in channels with uniform wettability and with dimensions much smaller than the channel sizes. Three dimensional flow focusing geometry is achieved by casting a pair of PDMS slabs using two layer soft lithography, then mating the slabs together in a clamshell configuration. Complementary locking features molded into the PDMS slabs enable the accurate registration of features on each of the slab surfaces. Device testing demonstrates formation of double emulsions from 14 &#181;m to 50 &#181;m in diameter while using large channels that are robust against fouling and clogging.

Double Emulsion Generation Using a Polydimethylsiloxane PDMS Co-axial Flow Focus Device

Microfluidic double emulsions generation typically involves devices with patterned wettability or custom-fabricated glass components. Here we describe the fabrication and testing of an all polydimethylsiloxane (PDMS) double emulsion generator that does not require surface treatment or complicated fabrication processes, and is capable of producing double emulsions down to 14 &#181;m.

폴리 디메틸 실록산 (PDMS) 공동 축류 초점 장치를 사용하여 이중 에멀젼 생성

Double emulsions are useful in a number of biological and industrial applications in which it is important to have an aqueous carrier fluid. This paper ...

Microfluidic Platform with Multiplexed Electronic Detection for Spatial Tracking of Particles

Microfluidic processing of biological samples typically involves differential manipulations of suspended particles under various force fields in order to spatially fractionate the sample based on a biological property of interest. For the resultant spatial distribution to be used as the assay readout, microfluidic devices are often subjected to microscopic analysis requiring complex instrumentation with higher cost and reduced portability. To address this limitation, we have developed an integrated electronic sensing technology for multiplexed detection of particles at different locations on a microfluidic chip. Our technology, called Microfluidic CODES, combines Resistive Pulse Sensing with Code Division Multiple Access to compress 2D spatial information into a 1D electrical signal. In this paper, we present a practical demonstration of the Microfluidic CODES technology to detect and size cultured cancer cells distributed over multiple microfluidic channels. As validated by the high-speed microscopy, our technology can accurately analyze dense cell populations all electronically without the need for an external instrument. As such, the Microfluidic CODES can potentially enable low-cost integrated lab-on-a-chip devices that are well suited for the point-of-care testing of biological samples.

We demonstrate a microfluidic platform with an integrated surface electrode network that combines resistive pulse sensing (RPS) with code division multiple access (CDMA), to multiplex detection and sizing of particles in multiple microfluidic channels.

입자의 공간 추적을위한 멀티 플렉스 전자 감지와 미세 유체 플랫폼

Microfluidic processing of biological samples typically involves differential manipulations of suspended particles under various force fields in order to ...

A Simple and Scalable Fabrication Method for Organic Electronic Devices on Textiles

Today, wearable electronics devices combine a large variety of functional, stretchable, and flexible technologies. However, in many cases, these devices cannot be worn under everyday conditions. Therefore, textiles are commonly considered the best substrate to accommodate electronic devices in wearable use. In this paper, we describe how to selectively pattern organic electroactive materials on textiles from a solution in an easy and scalable manner. This versatile deposition technique enables the fabrication of wearable organic electronic devices on clothes.

In this paper, we present a protocol to selectively deposit organic materials on textiles, which allows for the direct integration of organic electronic devices with wearables. The fabricated devices can be fully integrated in textiles, respecting their mechanical appearance and enabling sensing capabilities.

섬유에 유기 전자 장치를위한 간편하고 확장 가능한 제조 방법

Today, wearable electronics devices combine a large variety of functional, stretchable, and flexible technologies. However, in many cases, these devices ...

A Converging Strategy for the Generation of a Virtually Sequenced cDNA Library from Unreferenced Pacific Oysters

The access to biological material of reference species, which were used previously in key experiments such as in the development of novel cell lines or genome sequencing projects, are often difficult to provide for further studies or third parties due to the consumptive nature of the samples. Although now widely distributed over the Pacific coasts of Asia, Australia and North America, individual Pacific oyster specimens are genetically quite diverse and are therefore not directly suitable as the starting material for gene libraries. In this article, we demonstrate the use of unreferenced Pacific oyster specimens obtained from regional seafood markets to generate cDNA libraries. These libraries were then compared to the publicly available oyster genome, and the closest related library was selected using the mitochondrial reference genes Cytochrome C Oxidase subunit I (COX1) and NADH Dehydrogenase (ND). The suitability of the generated cDNA library is also demonstrated by cloning and expression of two genes encoding the enzymes UDP-glucuronic acid dehydrogenase (UGD) and UDP-xylose synthase (UXS), which are responsible for the biosynthesis of UDP-xylose from UDP-glucose.

We describe a strategy for how to use RNA samples from unreferenced Pacific oyster specimens, and evaluate the genetic material by comparison with publicly available genome data to generate a virtually sequenced cDNA library.

참조되지 않은 태평양 굴에서 사실상 순차적 cDNA 라이브러리 생성을 위한 수렴 전략

The access to biological material of reference species, which were used previously in key experiments such as in the development of novel cell lines or ...