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(guó)這個(gè)數(shù)字更是高達(dá)13.7%。
其病發(fā)因素可能有個(gè)體易感因素以及環(huán)境因素兩個(gè)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(dòng)物模型,即COPD動(dòng)物模型是非常重要的基礎(chǔ)條件,經(jīng)過(guò)研究人員大量的實(shí)驗(yàn)證明,對(duì)動(dòng)物采用香煙煙氣對(duì)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間的熏煙實(shí)驗(yàn)是一種獲得COPD動(dòng)物模型的理想方法。本文就動(dòng)物COPD熏煙實(shí)驗(yàn)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(wèn)題:
由于動(dòng)物COPD熏煙造模實(shí)驗(yàn)至今沒(méi)有一個(gè)國(guó)際或國(guó)內(nèi)的標(biāo)準(zhǔn)存在,所以目前不論是實(shí)驗(yàn)方法或使用的儀器設(shè)備都十分繁雜無(wú)章,所謂條條大道通羅馬,最終或許都能實(shí)現(xiàn)造模的成功,或者一定比例數(shù)量實(shí)驗(yàn)動(dòng)物的造模成功,但成本往往是巨大的,特別對(duì)于初次接觸的研究者,往往會(huì)既消耗了長(zhǎng)期的熏煙時(shí)間,又沒(méi)有獲得理想的COPD模型,甚至是動(dòng)物因缺氧或煙氣濃度過(guò)大造成的死亡現(xiàn)象。
但如果我們參考國(guó)內(nèi)外大量成功造模實(shí)驗(yàn)來(lái)看,其實(shí)制備成功的COPD模型亦是有跡可循的,可簡(jiǎn)單總結(jié)為一點(diǎn):
穩(wěn)定而合適的煙氣濃度。國(guó)外的實(shí)驗(yàn)往往通過(guò)使用符合標(biāo)準(zhǔn)的香煙發(fā)生器來(lái)實(shí)現(xiàn)煙氣的穩(wěn)定發(fā)生,再根據(jù)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物的數(shù)量,熏煙的方式等調(diào)整整個(gè)實(shí)驗(yàn)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(jì)參考,即使是初學(xué)者也更容易設(shè)計(jì)自己實(shí)驗(yàn)。
另外,有部分實(shí)驗(yàn)會(huì)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(shí)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(zhǎng)期暴露再煙氣環(huán)境下極易損毀,成本是無(wú)疑是高昂的。值得說(shuō)明的是國(guó)內(nèi)部分廠家在宣傳時(shí)宣稱其設(shè)備符合GB/T 18801-2015標(biāo)準(zhǔn),但該標(biāo)準(zhǔn)時(shí)空氣凈化器的標(biāo)準(zhǔn),依照該標(biāo)準(zhǔn)對(duì)COPD熏煙實(shí)驗(yàn)的定標(biāo)幾乎無(wú)太多有用幫助。
其次,是儀器設(shè)備穩(wěn)定性問(wèn)題:
有長(zhǎng)期使用COPD熏煙造模設(shè)備進(jìn)行造模實(shí)驗(yàn)研究人員會(huì)發(fā)現(xiàn),有些香煙發(fā)生器(有的是整個(gè)品牌所有產(chǎn)品,有的是品牌下部分型號(hào))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(jì)有關(guān),比如過(guò)于追求設(shè)備小型化會(huì)導(dǎo)致設(shè)備維護(hù)保養(yǎng)困難,從而導(dǎo)致長(zhǎng)期使用時(shí)出現(xiàn)堵塞損壞(進(jìn)口設(shè)備較常見(jiàn)),而進(jìn)煙卡煙現(xiàn)象多是機(jī)械設(shè)計(jì)缺陷導(dǎo)致(國(guó)產(chǎn)設(shè)備較常見(jiàn))。
最后,是設(shè)備設(shè)計(jì)連接問(wèn)題:
這是一個(gè)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(dòng)化設(shè)計(jì)完成類似于人抽煙的動(dòng)作,全自動(dòng)香煙發(fā)生器往往會(huì)把從煙盒出煙,裝載香煙到煙嘴,自動(dòng)點(diǎn)煙,抽煙直到剔除煙蒂所有動(dòng)作全部交給機(jī)械,通過(guò)自動(dòng)化完成。機(jī)器如果能很好的完成這些動(dòng)作,無(wú)疑已經(jīng)是一臺(tái)很好的設(shè)備,但COPD熏煙造模實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)動(dòng)物,我們稱為煙氣輸送過(guò)程,如何進(jìn)一步提高煙氣輸送過(guò)程的運(yùn)輸效率,減少輸送過(guò)程的煙氣損失是一個(gè)同樣重要的問(wèn)題。一臺(tái)理想的香煙發(fā)生器,應(yīng)該把香煙煙氣從離開(kāi)煙嘴到動(dòng)物暴露艙內(nèi)的整個(gè)輸送過(guò)程進(jìn)行優(yōu)化合理布局,以減少輸送過(guò)程中因氣溶膠碰撞,沉降吸附等因素造成的影響。
以上三個(gè)問(wèn)題是我們?cè)谶M(jìn)行COPD熏煙造模實(shí)驗(yàn)時(shí)必須面對(duì)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(shí)驗(yàn)的成功。全球范圍來(lái)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(yàn)重點(diǎn)推薦一下幾款:
品牌 |
型號(hào) |
特點(diǎn) |
德國(guó)TSE |
CSM10 |
全自動(dòng),10支煙嘴,符合ISO 3308:2012 |
德國(guó)CULTEX |
SR100 |
全自動(dòng),10支煙嘴,符合ISO 3308:2012/ CIR |
美國(guó)CH Technologies |
JB2090 |
全自動(dòng),30支煙嘴,符合ISO 3308:2012/ CIR |
日本 SIBATA |
SG200 |
全自動(dòng),10支煙嘴,符合ISO 3308:2012/ CIR |
中國(guó) 德伯科技 |
CSR300 |
全自動(dòng),10支煙嘴,符合ISO 3308:2012/ CIR |
美國(guó)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(pán)式,最高可提供30個(gè)煙嘴,符合ISO 3308:2012/ CIR標(biāo)準(zhǔn);德國(guó)TSE是一家專門從事動(dòng)物實(shí)驗(yàn)設(shè)備的歐洲供應(yīng)商,該款香煙發(fā)生器為轉(zhuǎn)盤(pán)式,最高可提供10個(gè)煙嘴,符合ISO 3308:2012/ CIR標(biāo)準(zhǔn);德國(guó)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(shí)驗(yàn)方案供應(yīng)商,該款香煙發(fā)生器為轉(zhuǎn)盤(pán)式,最高可提供10個(gè)煙嘴,符合ISO 3308:2012/ CIR標(biāo)準(zhǔn);日本SIBATA是一家可提供全面動(dòng)物毒理實(shí)驗(yàn)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(pán)式,最高可提供10個(gè)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(dòng)物實(shí)驗(yàn)解決方案國(guó)產(chǎn)品牌,該款香煙發(fā)生器為轉(zhuǎn)盤(pán)式,最高可提供10支煙嘴,符合ISO 3308:2012/ CIR。
其實(shí)全球市場(chǎng)上不僅僅有以上幾個(gè)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(yàn)和重視,另外這些品牌的香煙發(fā)生器有共同的特點(diǎn)即全部為轉(zhuǎn)盤(pán)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(pán)式香煙發(fā)射器,是因?yàn)檫@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(dòng)轉(zhuǎn)盤(pán)式香煙吸煙機(jī)(轉(zhuǎn)盤(pán)式全自動(dòng)香煙延期發(fā)生器)
綜上,對(duì)于動(dòng)物COPD造模實(shí)驗(yàn),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(dòng)物熏煙造模實(shí)驗(yàn)的另一個(gè)重要裝置—動(dòng)物吸入暴露裝置的選擇,我們將另外單獨(dú)介紹,詳細(xì)內(nèi)容請(qǐng)參見(jiàn)德伯科技(databiosci)官網(wǎng)。