慢性阻塞性肺疾。璺尾,chronic obstructive pulmonary disease,COPD)是一種慢性疾病,其特征是持續(xù)存在的呼吸系統(tǒng)癥狀和氣流受限。其致殘率和病死率很高,全球40歲以上發(fā)病率已高達(dá)9%~10%,在我國這個數(shù)字更是高達(dá)13.7%。
其病發(fā)因素可能有個體易感因素以及環(huán)境因素兩個方面,這兩者或相互影響。其中環(huán)境因素眾多,通常包括諸如吸煙,職業(yè)粉塵和化學(xué)物質(zhì),大氣污染,感染等等。
在生物醫(yī)學(xué)研究中動物模型,即COPD動物模型是非常重要的基礎(chǔ)條件,經(jīng)過研究人員大量的實驗證明,對動物采用香煙煙氣對實驗動物進(jìn)行長時間的熏煙實驗是一種獲得COPD動物模型的理想方法。本文就動物COPD熏煙實驗中香煙煙氣模擬發(fā)生的香煙發(fā)生器(Cigarette Smoke Generator)的選擇進(jìn)行探討。
首先,是標(biāo)準(zhǔn)問題:
由于動物COPD熏煙造模實驗至今沒有一個國際或國內(nèi)的標(biāo)準(zhǔn)存在,所以目前不論是實驗方法或使用的儀器設(shè)備都十分繁雜無章,所謂條條大道通羅馬,最終或許都能實現(xiàn)造模的成功,或者一定比例數(shù)量實驗動物的造模成功,但成本往往是巨大的,特別對于初次接觸的研究者,往往會既消耗了長期的熏煙時間,又沒有獲得理想的COPD模型,甚至是動物因缺氧或煙氣濃度過大造成的死亡現(xiàn)象。
但如果我們參考國內(nèi)外大量成功造模實驗來看,其實制備成功的COPD模型亦是有跡可循的,可簡單總結(jié)為一點:
穩(wěn)定而合適的煙氣濃度。國外的實驗往往通過使用符合標(biāo)準(zhǔn)的香煙發(fā)生器來實現(xiàn)煙氣的穩(wěn)定發(fā)生,再根據(jù)實驗動物的數(shù)量,熏煙的方式等調(diào)整整個實驗香煙使用量,即可獲得穩(wěn)定而適當(dāng)?shù)臒煔鉂舛。該?biāo)準(zhǔn)常用的有ISO 3308:2012或 Canadian Intense Regime (CIR),依照標(biāo)準(zhǔn)便有了設(shè)計參考,即使是初學(xué)者也更容易設(shè)計自己實驗。
另外,有部分實驗會采用濃度進(jìn)行定標(biāo),比如煙氣濃度或CO濃度等等,理論上該方法可以實現(xiàn)參考定標(biāo)的作用,但是高精度的煙氣濃度或CO等傳感器往往非常昂貴,且長期暴露再煙氣環(huán)境下極易損毀,成本是無疑是高昂的。值得說明的是國內(nèi)部分廠家在宣傳時宣稱其設(shè)備符合GB/T 18801-2015標(biāo)準(zhǔn),但該標(biāo)準(zhǔn)時空氣凈化器的標(biāo)準(zhǔn),依照該標(biāo)準(zhǔn)對COPD熏煙實驗的定標(biāo)幾乎無太多有用幫助。
其次,是儀器設(shè)備穩(wěn)定性問題:
有長期使用COPD熏煙造模設(shè)備進(jìn)行造模實驗研究人員會發(fā)現(xiàn),有些香煙發(fā)生器(有的是整個品牌所有產(chǎn)品,有的是品牌下部分型號)非常容易出現(xiàn)故障,從進(jìn)煙出現(xiàn)卡煙,到抽煙部件損壞,煙蒂剔不出,或管路堵塞等。這些現(xiàn)象頻繁出現(xiàn)既和煙氣本身含有大量焦油等易堵塞腐蝕物質(zhì)有關(guān),也和設(shè)備設(shè)計有關(guān),比如過于追求設(shè)備小型化會導(dǎo)致設(shè)備維護(hù)保養(yǎng)困難,從而導(dǎo)致長期使用時出現(xiàn)堵塞損壞(進(jìn)口設(shè)備較常見),而進(jìn)煙卡煙現(xiàn)象多是機(jī)械設(shè)計缺陷導(dǎo)致(國產(chǎn)設(shè)備較常見)。
最后,是設(shè)備設(shè)計連接問題:
這是一個極易被忽略而又非常重要的情況,香煙發(fā)生器的發(fā)生原理最根本是用機(jī)器自動化設(shè)計完成類似于人抽煙的動作,全自動香煙發(fā)生器往往會把從煙盒出煙,裝載香煙到煙嘴,自動點煙,抽煙直到剔除煙蒂所有動作全部交給機(jī)械,通過自動化完成。機(jī)器如果能很好的完成這些動作,無疑已經(jīng)是一臺很好的設(shè)備,但COPD熏煙造模實驗使用的香煙發(fā)生器不僅要求能夠很好地模擬抽煙,更是要求能夠把香煙發(fā)生的煙氣科學(xué)合理的供給實驗動物,我們稱為煙氣輸送過程,如何進(jìn)一步提高煙氣輸送過程的運輸效率,減少輸送過程的煙氣損失是一個同樣重要的問題。一臺理想的香煙發(fā)生器,應(yīng)該把香煙煙氣從離開煙嘴到動物暴露艙內(nèi)的整個輸送過程進(jìn)行優(yōu)化合理布局,以減少輸送過程中因氣溶膠碰撞,沉降吸附等因素造成的影響。
以上三個問題是我們在進(jìn)行COPD熏煙造模實驗時必須面對且需要很好解決的,選擇一款理想的香煙發(fā)生器或許在一定程度上可以保證為其60天或更久熏煙造模實驗的成功。全球范圍來看,香煙發(fā)生器的品牌和類型可謂繁多,根據(jù)我們十多年的經(jīng)驗重點推薦一下幾款:
品牌 |
型號 |
特點 |
德國TSE |
CSM10 |
全自動,10支煙嘴,符合ISO 3308:2012 |
德國CULTEX |
SR100 |
全自動,10支煙嘴,符合ISO 3308:2012/ CIR |
美國CH Technologies |
JB2090 |
全自動,30支煙嘴,符合ISO 3308:2012/ CIR |
日本 SIBATA |
SG200 |
全自動,10支煙嘴,符合ISO 3308:2012/ CIR |
中國 德伯科技 |
CSR300 |
全自動,10支煙嘴,符合ISO 3308:2012/ CIR |
美國CH Technologies是一家專業(yè)從事毒理學(xué)研究的儀器供應(yīng)商,該款香煙發(fā)生器為轉(zhuǎn)盤式,最高可提供30個煙嘴,符合ISO 3308:2012/ CIR標(biāo)準(zhǔn);德國TSE是一家專門從事動物實驗設(shè)備的歐洲供應(yīng)商,該款香煙發(fā)生器為轉(zhuǎn)盤式,最高可提供10個煙嘴,符合ISO 3308:2012/ CIR標(biāo)準(zhǔn);德國CULTEX是一家專門提供細(xì)胞體外氣液界面暴露的專業(yè)儀器及實驗方案供應(yīng)商,該款香煙發(fā)生器為轉(zhuǎn)盤式,最高可提供10個煙嘴,符合ISO 3308:2012/ CIR標(biāo)準(zhǔn);日本SIBATA是一家可提供全面動物毒理實驗設(shè)備的儀器設(shè)備供應(yīng)商,該款香煙發(fā)生器為轉(zhuǎn)盤式,最高可提供10個煙嘴,符合ISO 3308:2012/ CIR標(biāo)準(zhǔn);德伯科技是一家專注于提供環(huán)境與呼吸研究臨床前動物實驗解決方案國產(chǎn)品牌,該款香煙發(fā)生器為轉(zhuǎn)盤式,最高可提供10支煙嘴,符合ISO 3308:2012/ CIR。
其實全球市場上不僅僅有以上幾個品牌,但需要考慮的是香煙發(fā)生器的生產(chǎn)廠家還需要能夠?qū)煔庑纬梢院蟮臒煔廨斔陀凶銐虻慕?jīng)驗和重視,另外這些品牌的香煙發(fā)生器有共同的特點即全部為轉(zhuǎn)盤式吸煙,具有10支或以上煙嘴,符合ISO 3308:2012/ CIR模式。之所以他們同為轉(zhuǎn)盤式香煙發(fā)射器,是因為這種類型在結(jié)構(gòu)上更容易清洗維護(hù),減少故障或出現(xiàn)故障更容易迅速排除。
上圖 德伯科技10煙嘴全自動轉(zhuǎn)盤式香煙吸煙機(jī)(轉(zhuǎn)盤式全自動香煙延期發(fā)生器)
綜上,對于動物COPD造模實驗,選擇一款符合ISO 3308:2012/ CIR香煙發(fā)生器是熏煙造模成功的重要條件之一。關(guān)于動物熏煙造模實驗的另一個重要裝置—動物吸入暴露裝置的選擇,我們將另外單獨介紹,詳細(xì)內(nèi)容請參見德伯科技(databiosci)官網(wǎng)。