Nello sviluppo del modello sono stati inseriti due tipi di colture cellulari in modo da riprodurre fedelmente la struttura alveolare. Una coltura cellulare è una coltivazione di cellule che cresce su un supporto in presenza di nutrienti e composti necessari per la crescita e lo sviluppo delle cellule. In particolare nella parte superiore del modello sono state inserite cellule che riproducono l’epitelio polmonare, normalmente a contatto con l’aria, e nella parte inferiore le cellule che riproducono l’endotelio vascolare, lo strato di cellule che riveste i vasi sanguigni a contatto con i globuli rossi. Le due tipologie di cellule crescono sulle due facce di una membrana semipermeabile.
Un modello di questo genere fornisce una risposta molto più completa e indicativa della reale tossicità dei composti rispetto ai modelli tradizionali perché consente di misurare gli effetti su un tessuto di cellule umane che simula la reale esposizione ai vapori di sigaretta elettronica.
Si utilizza una vaping machine, uno strumento in grado di simulare una svapata, il cui software di controllo permette di regolare il tempo di aspirazione, la portata di aria e il tempo di pausa tra un’inalazione e l’altra.
Nel progetto è stato utilizzato è un classico kit con batteria ego-T da 3.7 V e atomizzatore non rigenerabile con resistenza da 2.4 Ohm.
Sono adottati tutti gli accorgimenti necessari a simulare una reale svapata; ad esempio la resistenza non è mai portata a secco e le impostazioni di wattaggio e voltaggio dell’hardware sono realistiche. È inoltre previsto il confronto tra diverse tipologie di hardware, dalle tradizionali penne alle big battery.
Per mimare il complesso meccanismo della respirazione è necessario tenere sotto controllo le concentrazioni delle sostanze inalate. Per questa ragione, l’aerosol prodotto dalla sigaretta collegata alla vaping machine è raccolto in un liquido, il cosiddetto “terreno di coltura”, e lì fatto condensare. Il terreno è pesato prima e dopo la sessione di svapo e si calcola per differenza la concentrazione di e-liquid che è stato fatto evaporare e ricondensare nel terreno. Questo stesso terreno è poi utilizzato in una fase successiva per i test di tossicità sul modello.
Il liquido di coltura addizionato di aerosol di sigaretta elettronica è quindi “pronto” per essere messo a contatto con il modello cellulare. Tecnicamente il liquido di coltura contenente il condensato viene a contatto con co-colture tridimensionali di cellule epiteliali alveolari (NCI-H441) ed endoteliali del microcircolo polmonare umano (HPMEC).
I tempi e i modi di esposizione del modello cellulare al terreno sono fedeli alle indicazioni dei protocolli pubblicati sulla letteratura scientifica internazionale in modo da generare risultati confrontabili con quelli già disponibili nel panorama scientifico.
Trascorso il tempo di esposizione, si misurano gli effetti sulle cellule tramite quattro diverse tipologie di indagine: test di vitalità/tossicità cellulare, di misurazione della resistenza elettrica transmembrana, e di quantificazione dei mediatori dell’infiammazione.
