13.06.2017
Редакция Naked Science

Вапорайзеры превзошли сигареты в генотоксичности

Химики из США и Ирландии разработали новый микрожидкостный датчик, который показал, что никотин-содержащие вапорайзеры могут обладать повышенной генотоксичностью по сравнению с обычными сигаретами.

dd
©Wikipedia

Несмотря на сравнительно долгую историю производства, побочные эффекты электронных сигарет остаются неясными. За счет отсутствия в жидкости для них смол и тяжелых металлов производители позиционируют подобные устройства как менее вредную альтернативу обычным сигаретам. Тем не менее, прошлые работы показали, что распространение вапорайзеров не снижает число никотин-зависимых, а ароматические вещества могут повышать токсичность пара. Так, при пиролизе последний расщепляется на альдегиды, подавляющие экспрессию генов слизистой носа и, как следствие, иммунный ответ. При этом дешевых и доступных систем, позволяющих проводить анализ генотоксичности пара, не существует.

 

В 20122016 годах американские химики создали и испытали прототипы одноразовых микрожидкостных массивов для автоматизированного скрининга токсичности разных препаратов. Они представляют собой электрохимические или электрохемилюминесцентные сенсоры на бумажной или углеродной основе. В случае последних в расположенные на поверхности датчика лунки помещают ДНК и человеческие ферменты метаболизма, которые при смешивании с целевым веществом продуцируют новые, часто генотоксичные метаболиты. При выработке токсинов образцы испускают свечение, фиксируемое с помощью CCD-матрицы. В новой работе авторы создали более сложную многоразовую систему.

 

Принцип работы сенсора / ©Karteek Kadimisetty et al., ACS Sensors, 2017

 

Для разработки нового датчика ученые использовали настольный 3D-принтер. Путем стереолитографии они напечатали микрожидкостный массив с тремя камерами из акриловой смолы, которые с помощью микронасосов подавали раствор в три микроканала. Оттуда целевая жидкость поступала в лунки (по семь в каждом из трех рядов) на пирографитовом сенсоре. Наличие генотоксичных метаболитов регистрировала CCD-камера. Система работала автоматически: активность трех микронасосов обеспечивал 8-битный микроконтроллер с литий-ионным аккумулятором. В лунках культивировали человеческую ДНК и поливинилпирролидон рутения (RuPVP) — источник ферментов микросом печени.

 

Датчик испытывали на 20, 60 или 100 «затяжках» обычными (с фильтром и без) и электронными сигаретами (с никотин-содержащей и безникотиновой жидкостью), которые собирались посредством ингаляционного устройства. Каждый канал оценивали в зависимости от реакции на определенные соединения, в частности, полиароматические углеводороды, бензпирен, нитрозамины NNK и NNN — основные канцерогены, характерные для табачного дыма. Дополнительно сенсор проверили на сточных водах. Результаты показали, что обработка экстрактами вызывала значимые дозозависимые повреждения ДНК. Причем хемилюминесценция образцов после никотин-содержащего пара превышала показатель сигарет с фильтром.

 

Сравнение электрохемилюминесценции (ECL), обусловленной генотоксичными метаболитами, после обработки контрольным веществом (DMSO), дымом сигарет с фильтром (Tobacco Cig., TC), без фильтра (nf-Tobacco Cig., nf-TC), паром безникотиновых (nn-Electronic Cig., nn-EC) и никотин-содержащих (Electronic Cig., EC) электронных сигарет. Диаграмма C отражает долю NNK в свечении образцов после разных типов сигарет / ©Karteek Kadimisetty et al., ACS Sensors, 2017

 

Последующий анализ подтвердил, что повреждения ДНК, к которым привела обработка никотин-содержащим паром, по меньшей мере идентичны эффектам сигарет без фильтра. С ростом числа «затяжек» (от 60, что соответствует трем сигаретам) негативное воздействие таких вапорайзеров оказалось больше, чем у обычных сигарет. При этом сигареты без фильтра приводили к выработке в 1,8 раза большего числа генотоксичных метаболитов, чем электронные сигареты без никотина и сигареты с фильтром. Опасность сточных вод зависела от степени очистки. Так, генотоксический потенциал неочищенных образцов в десять раз превышал показатель полностью и в 2,4 раза — частично регенерированной воды.

 

По словам авторов, полученные данные дополняют информацию о потенциальных рисках, связанных с никотин-содержащими жидкостями вапорайзеров. Также работа демонстрирует новый недорогой и быстрый метод химического анализа препаратов. Печать датчика обошлась ученым в 80 центов и заняла меньше часа. Каждый анализ потребовал всего пять минут.

 

Статья опубликована в журнале ACS Sensors.

 

Ранее ученые выяснили, что электронные сигареты нового поколения, в том числе безникотиновые, в среднем выделяют больше альдегидов, чем прошлых.

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
20 октября
Александр Березин

Новая работа в авторитетном научном журнале показала, что за восемь месяцев титр антител от мРНК-вакцин падает в десятки раз, а от векторной — на том же аденовирусе, что «Спутник-лайт» — почти не уменьшается вовсе. На сегодня ясно, что снижение уровня антител — главная причина падения защиты от Pfizer с 90% до 47% за полгода. Значит ли это, что страны, поставившие на аденовирусно-векторные вакцины, сделали лучший выбор? И за счет чего они могли опередить такую вроде бы революционную вакцинную платформу, как мРНК? Наконец: действительно ли «Спутник» может повысить риск заражения ВИЧ, как это утверждают медицинские власти ЮАР?

Сегодня, 12:32
Алиса Гаджиева

Археологи обнаружили доказательства того, что доисторическое строение возрастом в 11 тысяч лет использовали для церемониальных действий, а потом преднамеренно засыпали землей.

Позавчера, 16:51
Мария Осетрова

Не претендуя на абсолютную точность, новая численная оценка открывает дополнительные возможности для экспериментальной проверки.

18 октября
Елена Синицкая

На днях израильский ныряльщик обнаружил на дне Средиземного моря у Хоф-ха-Кармель древние предметы, среди которых оказался меч удивительной сохранности. По мнению специалистов Израильского управления древностей, железный меч с клинком около одного метра и 30-сантиметровой рукоятью принадлежал крестоносцу и датируется XII веком.

19 октября
Илья Ведмеденко

В КНР испытали монолитный твердотопливный ракетный двигатель, имеющий самую большую тягу в мире. Разработка изделия важна для создания ракет тяжелого класса.

20 октября
Александр Березин

Новая работа в авторитетном научном журнале показала, что за восемь месяцев титр антител от мРНК-вакцин падает в десятки раз, а от векторной — на том же аденовирусе, что «Спутник-лайт» — почти не уменьшается вовсе. На сегодня ясно, что снижение уровня антител — главная причина падения защиты от Pfizer с 90% до 47% за полгода. Значит ли это, что страны, поставившие на аденовирусно-векторные вакцины, сделали лучший выбор? И за счет чего они могли опередить такую вроде бы революционную вакцинную платформу, как мРНК? Наконец: действительно ли «Спутник» может повысить риск заражения ВИЧ, как это утверждают медицинские власти ЮАР?

13 октября
Мария Азарова

Анализ образцов крови, взятых у российских космонавтов до и после их полета на МКС, показал, что длительное пребывание в космосе может провоцировать повреждение мозга.

12 октября
Алиса Гаджиева

Две тысячи лет назад многие сооружения строили лучше, чем сегодня.

27 сентября
Мария Азарова

Новое исследование генетиков из Германии и Италии, похоже, помогло найти ответ на вопрос, который занимал ученых свыше двух тысяч лет: откуда взялись этруски?

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий

Подтвердить?
Подтвердить?
Не получилось опубликовать!

Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.

Понятно
Лучшие материалы
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.
Ваша заявка получена

Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно
Ваше сообщение получено

Мы скоро прочитаем его и свяжемся с Вами по указанной почте. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: