技术文章

慢性阻塞性肺疾病（慢阻肺病，chronic obstructive pulmonary disease，COPD）动物模型是研究该疾病的重要基础条件，经过科学家大量实验研究发现对动物进行香烟烟气熏烟实验是比较理想的实验方法，相比于熏木头，气管滴鼻，脂多糖（LPS）与熏烟法联用等，纯粹的香烟烟气熏烟法既可以获得比较理想的COPD动物模型，又可以降低动物死亡率，减少实验失败风险。本文就动物COPD熏烟实验中所需要的香烟烟气模拟发生的香烟发生器（Cigarette Smoke Generator）的选择进行探讨。

1. 熏烟造模的标准问题：
由于动物COPD熏烟造模实验至今没有一个国际或国内的标准存在，所以目前不论是实验方法或使用的仪器设备都十分繁杂无章，所谓条条大道通罗马，最终或许都能实现造模的成功，或者一定比例数量实验动物的造模成功，但成本往往是巨大的，特别对于初次接触的研究者，往往会既消耗了长期的熏烟时间，又没有获得理想的COPD模型，甚至是动物因缺氧或烟气浓度过大造成的死亡现象。
但如果我们参考国内外大量成功造模实验来看，其实制备成功的COPD模型亦是有迹可循的，可简单总结为一点：稳定而合适的烟气浓度。国外的实验往往通过使用符合标准的香烟发生器来实现烟气的稳定发生，再根据实验动物的数量，熏烟的方式等调整整个实验香烟使用量，即可获得稳定而适当的烟气浓度。该标准常用的有ISO 3308:2012或 Canadian Intense Regime (CIR)，依照标准便有了设计参考，即使是初学者也更容易设计自己实验。

另外，有部分实验会采用浓度进行定标，比如烟气浓度或CO浓度等等，理论上该方法可以实现参考定标的作用，但是高精度的烟气浓度或CO等传感器往往非常昂贵，且长期暴露再烟气环境下极易损毁，成本是无疑是高昂的。值得说明的是国内部分厂家在宣传时宣称其设备符合GB/T 18801-2015标准，但该标准时空气净化器的标准，依照该标准对COPD熏烟实验的定标几乎无太多有用帮助。

2. 香烟发生器稳定性问题：
有长期使用COPD熏烟造模设备进行造模实验研究人员会发现，有些香烟发生器（有的是整个品牌所有产品，有的是品牌下部分型号）非常容易出现故障，从进烟出现卡烟，到抽烟部件损坏，烟蒂剔不出，或管路堵塞等。这些现象频繁出现既和烟气本身含有大量焦油等易堵塞腐蚀物质有关，也和设备设计有关，比如过于追求设备小型化会导致设备维护保养困难，从而导致长期使用时出现堵塞损坏（进口设备较常见），而进烟卡烟现象多是机械设计缺陷导致（国产设备较常见）。

3. 香烟发生器内部设以及与暴露单元连接问题：
这是一个极易被忽略而又非常重要的情况，香烟发生器的发生原理最根本是用机器自动化设计完成类似于人抽烟的动作，全自动香烟发生器往往会把从烟盒出烟，装载香烟到烟嘴，自动点烟，抽烟直到剔除烟蒂所有动作全部交给机械，通过自动化完成。机器如果能很好的完成这些动作，无疑已经是一台很好的设备，但COPD熏烟造模实验使用的香烟发生器不仅要求能够很好地模拟抽烟，更是要求能够把香烟发生的烟气科学合理的供给实验动物，我们称为烟气输送过程，如何进一步提高烟气输送过程的运输效率，减少输送过程的烟气损失是一个同样重要的问题。一台理想的香烟发生器，应该把香烟烟气从离开烟嘴到动物暴露舱内的整个输送过程进行优化合理布局，以减少输送过程中因气溶胶碰撞，沉降吸附等因素造成的影响。
以上三个问题是我们在进行COPD熏烟造模实验时必须面对且需要很好解决的，选择一款理想的香烟发生器或许在一定程度上可以保证为其60天或更久熏烟造模实验的成功。全球范围来看，香烟发生器的品牌和类型可谓繁多，根据我们十多年的经验重点推荐一下几款：

美国CH Technologies公司是一家专业从事毒理学研究的仪器供应商，该款香烟发生器为转盘式，最高可提供30个烟嘴，符合ISO 3308:2012/ CIR标准；德国TSE公司是一家专门从事动物实验设备的欧洲供应商，该款香烟发生器为转盘式，最高可提供10个烟嘴，符合ISO 3308:2012/ CIR标准；德国CULTEX公司是一家专门提供细胞体外气液界面暴露的专业仪器及实验方案供应商，该款香烟发生器为转盘式，最高可提供10个烟嘴，符合ISO 3308:2012/ CIR标准；日本SIBATA公司是一家可提供全面动物毒理实验设备的仪器设备供应商，该款香烟发生器为转盘式，最高可提供10个烟嘴，符合ISO 3308:2012/ CIR标准；德伯科技公司是一家专注于提供环境与呼吸研究临床前动物实验解决方案国产品牌，该款香烟发生器为转盘式，最高可提供10支烟嘴，符合ISO 3308:2012/ CIR。
其实全球市场上不仅仅有以上几个品牌，但需要考虑的是香烟发生器的生产厂家还需要能够对烟气形成以后的烟气输送有足够的经验和重视，另外这些品牌的香烟发生器有共同的特点即全部为转盘式吸烟，具有10支或以上烟嘴，符合ISO 3308:2012/ CIR模式。之所以他们同为转盘式香烟发射器，是因为这种类型在结构上更容易清洗维护，减少故障或出现故障更容易迅速排除。
 

如上所述，在动物COPD熏烟造模实验，符合ISO 3308:2012/ CIR香烟烟气发生器的选型对熏烟造模成功与否有直接关系，是造模成功的重要条件之一。同时，与香烟烟气发生器连接的动物暴露装置（动物暴露染毒装置）的选型也十分重要，动物最终能否造模成功，或者造模中途死亡具有直接决定作用。德伯科技（databiosci）有多种动物暴露方案可以提供，我们将在另外文章中重点详细介绍，详情请参考德伯科技（databiosci）技术动态。