Vienkartinės elektroninės cigaretės ir su jais susiję pavojai sveikatai: eksperimentinis tyrimas
Palik žinutę
Vienkartinės elektroninės cigaretės ir su jais susiję pavojai sveikatai: eksperimentinis tyrimas
Anotacija
Elektroninių nikotino tiekimo sistemų (ENDS), įskaitant vienkartines elektronines cigaretes, naudojimas buvo paplitęs. Esamos cheminės ENDS analizės buvo sutelktos į e-skysčius, o ne į aerozolius ir neatsižvelgė į dalelių dydžius bei aerozolių kvėpavimo takų nusėdimo frakcijas, kurios yra pagrindiniai įkvėpimo dozių veiksniai. Šiame tyrime buvo tiriamos organinės cheminės ir metalinės sudedamosios dalys pagal dydį atskirtame ENDS aerozolyje ir įvertintos šių medžiagų nusėdimo dozės ir pavojus sveikatai. Aerozolių cheminės analizės buvo atliekamos naudojant du populiarius vienkartinius ENDS produktus: Puff Bar (vynuogių) ir Air Bar (Arbūzų ledas). ENDS aerozolis buvo sukurtas ir pristatytas į Micro-Orifice Uniform Deposit Impactor, kad būtų surinkti pagal dydį atskirti aerozolio mėginiai, kuriuose buvo analizuojamos organinės cheminės medžiagos ir metalai. Buvo apskaičiuotos kiekvienos cheminės medžiagos paros ir viso gyvenimo dozės. Vėžio ir ne vėžio rizikos vertinimai buvo atlikti remiantis deponuotomis dozėmis. Mes nustatėme, kad elektroninių cigarečių aerozolyje yra tam tikrų kenksmingų organinių cheminių medžiagų ir metalų, dėl kurių gali kilti kvėpavimo problemų. Apskaičiuota kvėpavimo takų vėžio rizika, susijusi su chromu iš abiejų ENDS produktų ir nikelio iš „Air Bar“ („Arbūzų ledo“), buvo gerokai didesnė už įprastai priimtiną riziką. Metodas, išvados ir pasekmės gali prisidėti prie išlikusios ENDS toksiškumo tyrimų literatūros, taip pat informuoti apie tabako reguliavimą ir būsimus didelio masto tyrimus.
Raktiniai žodžiai:
vienkartinės elektroninės cigaretės; aerozolio toksiškumas; pavojus sveikatai; dalelių dydžio pasiskirstymas; kvėpavimo takų nusėdimas1. Įvadas
Elektroninių nikotino tiekimo sistemų (ENDS) naudojimas, įskaitant elektroninių cigarečių naudojimą, yra paplitęs tarp jaunimo ir jaunų suaugusiųjų ir tapo visuomenės sveikatos problema. Remiantis antrine 2019 m. Nacionalinio sveikatos interviu tyrimo duomenų analize, ENDS vartojimo paplitimas tarp jaunų suaugusiųjų buvo atitinkamai 32,4 % ir 9,4 %, atsižvelgiant į pastarąjį dešimtmetį didėjančią tendenciją [1]. Be to, tyrimas, kuriame buvo panaudoti 2019 m. Nacionalinio jaunimo tabako tyrimo duomenys, atskleidė, kad 27,5 % vidurinių mokyklų mokinių pranešė šiuo metu vartojantys elektronines cigaretes; iš jų 34,2 % nurodė dažnai vartoję elektronines cigaretes (ty vartojo 20 ar daugiau dienų per pastarąsias 30 dienų) [2]. ENDS produktai yra ypač patrauklūs jaunimui ir jauniems suaugusiems dėl jų pritaikomų ir naujų savybių [3, 4, 5], mažesnės rizikos [6, 7] ir didesnio socialinio priimtinumo nei degiosios cigaretės [8].
ENDS produktai yra įvairūs ir sparčiai vystėsi nuo į cigaretes panašių vienkartinių gaminių (pirmosios kartos) iki kasečių sistemų (antrosios kartos), iki bakų sistemų (trečios kartos) ir iki nikotino druskos prietaisų, tokių kaip JUUL (ketvirtoji karta). Pastaruoju metu JUUL populiarumą pasivijo į JUUL panašūs vienkartiniai elektroninių cigarečių prietaisai (toliau – „vienkartiniai GABAI“) dėl savo skonio pasirinkimo, akį traukiančio dizaino ir pakuotės, mažos kainos ir patogumo (t. viename, autonominis, nepildomas e-skystis ir nekraunama akumuliatoriaus) [2,9]. Tabako pramonė parodė nepaprastą išradingumą tiekdama naujus / pakeistus gaminius pagal reglamentus [10]. Pavyzdžiui, kai šis tyrimas buvo atliktas 2022 m. pradžioje, vienkartiniai ENDS produktai nėra ribojami federalinio skonio reguliavimo dėl FDA siauro kasetės apibrėžimo [11]. Tiesą sakant, 85,8 % dabartinių jaunų vartotojų perka vienkartinius VAISIUS su vaisių skoniais [12].
Tyrimai parodė, kad ENDS gaminiuose yra kvapiųjų medžiagų, iš kurių kai kurios yra susijusios su kvėpavimo takų dirginimu ar žala, pvz., δ-dodekalaktonas, mentolis, benzilo alkoholis ir korilonas [13,14,15,16]. Be to, ENDS prietaisų kaitinimo elementus (pvz., purkštuvą / ritę) ir bakus sudaro metalai, kurie naudojimo metu gali patekti į e-skystį ir aerozolį, o chromas ir nikelis yra pagrindiniai vėžio rizikos veiksniai [17, 18]. Tačiau esamos cheminės analizės, atliekamos ENDS produktams, įskaitant vienkartinius ENDS, daugiausia buvo sutelktos į e-skystį, kuris nebūtinai atspindi ENDS aerozolyje esančias chemines medžiagas, kurios iš tikrųjų nusėda į ENDS naudotojų kvėpavimo takus [15, 19]. Nors yra keletas tyrimų, kuriuose buvo analizuojamas ENDS aerozolis [20, 21, 22] ir įvertintas susijęs pavojus sveikatai [18], šiuose tyrimuose nebuvo atsižvelgta į ENDS aerozolio dalelių dydį ir su dydžiu susijusius kvėpavimo takus. nusėdimo frakcijas, tuo pačiu įvertinant pavojų sveikatai. Tai rimta problema, nes dalelių dydis tiesiogiai veikia kvėpavimo takų nusėdimo vietą ir nusėdimo frakciją kvėpavimo takuose. Tiesą sakant, ENDS aerozolis, susidarantis garuojant, yra skysčio lašelių mišinys, kurio aerozolio dalelių skersmuo svyruoja nuo itin smulkių (mažiau nei 0,1 µm) iki mikronų dydžio (iki maždaug 4 µm). Taigi tikimasi, kad įkvepiamas ENDS aerozolis pateks į skirtingus žmogaus kvėpavimo takų regionus ir nusėda į skirtingus žmogaus kvėpavimo takų regionus su įvairiomis nusodintomis dozėmis. Svarbu tai, kad tikimasi, kad didžioji dalis ENDS aerozolio nusėda apatiniuose kvėpavimo takuose ir gali turėti neigiamą poveikį sveikatai dėl didžiulio kvėpavimo takų paviršiaus ploto alveolių srityje [23]. Nustatyta dozė yra vidinės dozės pirmtakas prieš įvertinant kvėpavimo klirensą ir absorbcijos greitį, todėl gali būti naudojamas kaip pagrindinis su garavimu susijusios rizikos sveikatai vertinimo indeksas. ENDS aerozolio dydžio pasiskirstymas ir kvėpavimo takų nusėdimo frakcijos yra pagrindiniai veiksniai, norint tiksliai įvertinti šį pagrindinį indeksą [23], todėl jis turėtų būti įtrauktas į rizikos sveikatai vertinimą.
Šis tyrimas užpildė žinių spragas, taikydamas patobulintą metodą, leidžiantį įvertinti nusėdusias cheminių medžiagų dozes dviejuose dažniausiai naudojamuose vienkartiniuose ENDS gaminiuose ir su jais susijusią vėžio ir ne vėžio riziką. Taikant eksperimentinį metodą buvo atsižvelgta į nuo dydžio priklausančias aerozolio kvėpavimo takų nusėdimo frakcijas ir atlikta ENDS aerozolio cheminių sudedamųjų dalių analizė pagal dydį. Mūsų tyrimo išvados galėtų pagerinti ENDS cheminių medžiagų, nusėdusių į garintuvo plaučius, dozių įvertinimo tikslumą, o tai savo ruožtu galėtų informuoti apie tabako reglamentus ir būsimus didelio masto tyrimus, kuriuose įvertinama rizika sveikatai, susijusi su vienkartinių ENDS gaminių vartojimu.
2. Medžiagos ir metodai
2.1. Pagal dydį atskirtų ENDS aerozolių mėginių rinkimas
Aerozolių cheminės analizės šiame tyrime buvo atliekamos naudojant šiuos du populiarius vienkartinius ENDS produktus: Puff Bar (vynuogių) ir Air Bar (Arbūzų ledas). Šių dviejų vienkartinių ENDS gaminių pasirinkimas buvo pagrįstas vienkartinių ENDS gaminių paplitimu iš atskiro tyrimo grupės, kuri ištyrė kolegijos studentų ENDS naudojimo elgesį. Šie du vienkartiniai ENDS produktai buvo dažniausiai naudojami tarp tyrimo dalyvių.
Šiame tyrime pagal dydį atskirti ENDS aerozolių mėginiai buvo paimti naudojant Micro-Orifice Uniform Deposit Impactor (MOUDI 110-R, MSP Co., Shoreview, MN, JAV). MOUDI gali paimti aerozolių mėginius, kurių dalelių skersmuo svyruoja nuo 0,056 iki 18 µm per 11 surinkimo etapų (ty pagal dydį atskirtas mėginių ėmimas). Jis pranoksta įprastus tiesioginio nuskaitymo aerozolinius prietaisus, tokius kaip dalelių skaitikliai ir spektrometrai, kurie negali apdoroti šviežiai sukurto elektroninių cigarečių aerozolio, kurio aerozolio koncentracija yra ypač didelė. Kiekviena MOUDI stadija turi renkamų dalelių dydžio diapazoną, o vidutinė nusėdimo plaučiuose frakcija gali būti apskaičiuota pagal tą dalelių dydžio diapazoną (žr. A priedo A1 lentelę). MOUDI įvairiais etapais surinkti ENDS aerozolių mėginiai buvo naudojami dalelių dydžio pasiskirstymui ir cheminės sudėties analizei.
Norint surinkti vienkartinius ENDS aerozolių mėginius, ant kiekvienos MOUDI pakopos buvo dedami politetrafluoretileno (PTFE) membraniniai filtrai (PALL Co., Port Washington, NY, JAV), o MOUDI buvo veikė 30 l/min mėginių ėmimo greičiu. 100 ml švirkštas buvo naudojamas ENDS aerozoliui ištraukti iš dviejų vienkartinių ENDS produktų, o tada ENDS aerozolį pumpuoti tiesiai į MOUDI mėginiams paimti. Ši procedūra buvo pakartota 10 kartų (10 įpūtimų), kad būtų sukauptas pakankamas ENDS aerozolio kiekis kiekviename MOUDI etape, kad būtų galima atlikti tolesnę svorio ir medžiagos analizę. Po mėginių paėmimo eksperimento PTFE filtrai su surinktais ENDS aerozolių mėginiais buvo iškrauti iš MOUDI, atskirai pasverti mikrobalansu, o po to išsiųsti į laboratorijas organinės cheminės analizės ir metalų analizei, kad būtų galima nustatyti nuo dydžio priklausančias chemines sudedamąsias dalis ENDS aerozolyje. Siekiant užtikrinti duomenų patikimumą ir atkartojamumą, kiekvieno ENDS produkto mėginiai buvo imami tris kartus. ENDS aerozolio dalelių dydžio pasiskirstymas ir nuo dydžio priklausomi cheminių sudedamųjų dalių duomenys atlieka pagrindinį vaidmenį apskaičiuojant konkrečios ENDS cheminės medžiagos nusėdimą garų plaučiuose.
2.2. Organinė cheminė ir metalų analizė
Organinė cheminė ENDS aerozolio analizė buvo atlikta naudojant dujų chromatografijos-masių spektrometriją (GC/MS), kad būtų galima aptikti organinių cheminių medžiagų, tokių kaip nikotinas, PG, VG, ir kvapiųjų medžiagų masę MOUDI filtruose, siekiant gauti nuo dydžio priklausančią informaciją. Konkrečiai, du vienkartiniai GALAAI buvo išmontuoti, kad būtų galima rasti e-skysčiu suvilgytus garavimo dagčius. Pagrindiniai e-skysčio cheminiai komponentai pirmiausia buvo ekstrahuojami acetonitrilu ir analizuojami GC/MS. Tada MOUDI filtrų ENDS aerozolių mėginiai buvo ekstrahuoti tokiu pačiu būdu ir sukoncentruoti GC / MS analizei. GC/MS cheminė analizė buvo aprūpinta elektronų jonizacijos jonų šaltiniu (GC/EI-MS, Agilent 6890N GC ir 5975 inert XL MSD), o visos cheminės medžiagos buvo kiekybiškai įvertintos naudojant autentiškus arba pakaitinius standartus. Išsamios organinės analizės procedūros aprašytos kitur [23]. Atliekant organinę cheminę analizę, tikslinių analičių išgavimas buvo nustatytas įpilant žinomą cheminių medžiagų kiekį ant tuščiųjų filtrų (n=3) ir ekstrahuojant juos tomis pačiomis procedūromis, kaip ir renkant aerozolių mėginius. Metalo analizė buvo atlikta naudojant induktyviai susietos plazmos masės spektrometriją (ICP / MS), kad būtų galima aptikti pavojingų metalų, tokių kaip nikelis, chromas ir švinas, masę skirtinguose MOUDI filtruose, kad būtų gauta nuo dydžio priklausoma informacija. MOUDI filtrai pirmą kartą buvo apdoroti rūgštiniam išplovimui ir virškinimui naudojant itin švarų dvigubai distiliuotą HNO3ir HF, o tada suskaidyti mėginio tirpalai buvo išgarinti iki pradinio sausumo. ICP/MS analizei, naudojant ICP/MS Triple Quad (8800 modelis, Agilent Technologies, Santa Clara, CA, JAV), buvo laikomasi anksčiau nusistovėjusio protokolo [24]. Tokiu būdu galima gauti metalinius elementus iki sub-ppb (ng/g) ±5 % tikslumu.
Laboratorinės analizės tikslas šiame tyrime yra kenksmingos organinės cheminės medžiagos ir metalai, anksčiau nustatyti ENDS aerozolyje ir paskelbti literatūroje [14,18,25,26,27,28,29]. Todėl mūsų organinės cheminės analizės planas buvo sutelktas į nikotiną, nešiklį (pvz., glicerolis, propilenglikolis, formaldehidas, acetaldehidas, akroleinas, acetonas, metilglioksalis, benzenkarboksirūgštis ir trietilo citratas), taip pat kvapiąsias medžiagas ir kitas chemines medžiagas ( pvz., etilvanilinas, vanilinas, cinamonomaldehidas, mentolis, acetoinas, citralas, benzilo alkoholis, benzaldehidas, diacetilas, etilo acetatas, etilo maltolis, triacetinas, metilantranilatas, metilo dihidrozmonatas, melonalas, korilonas, δ-kaldodekalaktonas ir 3-hekseno{11}}ol). Tuo pačiu būdu mūsų metalų analizėje buvo aptikta daugiau nei 20 metalų, tačiau šio tyrimo pagrindinis dėmesys buvo skiriamas nikeliui (Ni), manganui (Mn), cinkui (Zn), chromui (Cr) ir švinui (Pb).
2.3. ENDS medžiagų nusėdusių dozių įvertinimas
Norint įvertinti riziką sveikatai, susijusią su ENDS medžiagų įkvėpimu garų plaučiuose, buvo apskaičiuota vidutinė paros dozė (ADD) ir vidutinė dienos dozė (LADD). ADD ir LADD buvo apskaičiuoti remiantis šiomis sutartinėmis lygtimis:𝐴𝐷𝐷=𝐶×𝐶𝑅×𝐶𝑇𝐵𝑊×𝐴𝑇���=�×��×����×��
(1)
𝐿𝐴𝐷𝐷=𝐶×𝐶𝑅×𝐶𝑇𝐵𝑊×𝐿𝐸����=�×��×����×��
(2)
kur 𝐶� yra poveikio koncentracija (ng/m3), 𝐶𝑅�� yra kontaktų rodiklis (m3/dieną), 𝐶𝑇�� yra kontakto laikas, kuris, manoma, yra 30 metų (10 950 dienų) aukščiausios klasės vaperių populiacijai, 𝐵𝑊�� yra kūno svoris (70 kg), 𝐴𝑇�� yra vidutinis laikas , kuri yra lygi 𝐶𝑇�� (10 950 dienų), o 𝐿𝐸�� yra gyvenimo trukmė, kuri yra 70 metų (25 550 dienų) pagal USEPA numatytąsias poveikio prielaidas. Garavimo atveju terminas 𝐶×𝐶𝑅�×�� yra lygus ENDS medžiagos paros suvartojimui (ng per dieną), o per dieną suvartojamos medžiagos kiekis turi būti gaunamas iš visų garų išpūtimų vienu metu. dieną. Remiantis literatūra, pranešama, kad vidutinis garų įkvėpimas per dieną yra apie 163 įkvėpimai per dieną [30]. Todėl, remiantis eksperimentiniu planu ir šio tyrimo rezultatais, (1) ir (2) lygtis gali būti pakeista garinimo nustatymui taip:𝐴𝐷𝐷𝑗=∑𝑖𝐴𝐷𝐷𝑖,𝑗=0.1𝑀𝑖,𝑗×𝐶𝑅𝑝×𝐶𝑇𝐵𝑊×𝐴𝑇����=∑�����,�=0.1��,�×���×����×��
(3)
𝐿𝐴𝐷𝐷𝑗=∑𝑖𝐿𝐴𝐷𝐷𝑖,𝑗=0.1𝑀𝑖,𝑗×𝐶𝑅𝑝×𝐶𝑇𝐵𝑊×𝐿𝐸�����=∑������,�=0.1��,�×���×����×��
(4)
kur 𝑀𝑖,𝑗��,� yra konkrečios ENDS medžiagos j (organinės cheminės medžiagos arba metalo) masė ENDS aerozolyje, randamame MOUDI I stadijoje (i {{0}} iki 11) iš GC /MS ir ICP/MS analizės. Kadangi 𝑀𝑖,𝑗��,� yra pagrįsta 10 išpūtimų, 0,1𝑀𝑖,𝑗��,� yra lygus ENDS medžiagos masei per vieną išpūtimą. 𝐶𝑅𝑝��� yra ENDS aerozolio kontakto greitis išpūtimo vienetais per dieną. Remiantis literatūra, buvo nustatyta, kad 𝐶𝑅𝑝��� būtų 163 įkvėpimai per dieną [30]. Remiantis šiais duomenimis, 𝐴𝐷𝐷𝑖,𝑗����,� atspindi vidutinę paros dozę konkrečios medžiagos j, esančios ENDS aerozolyje i dydžio intervale (MOUDI i stadija); 𝐿𝐴𝐷𝐷𝑖,𝑗�����,� yra konkrečios medžiagos j, esančios ENDS aerozolyje, vidutinė paros dozė per visą gyvenimą. Sumavimas (3) ir (4) lygtyse rodo, kad konkrečios ENDS medžiagos dozė aktyvaus garintojo plaučiuose apskaičiuojama sudedant dozes iš visų 11 atskirų MOUDI etapų (∑𝐴𝐷𝐷𝑖,𝑗∑��,� � ENDS aerozolis, kuris iš tikrųjų nusėda kvėpavimo takuose), taip:𝐴𝐷𝐷′𝑗=∑𝑖𝐴𝐷𝐷𝑖,𝑗×𝐷𝐹𝑖���′�=∑�����,�×���
(5)
𝐿𝐴𝐷𝐷′𝑗=∑𝑖𝐿𝐴𝐷𝐷𝑖,𝑗×𝐷𝐹𝑖����′�=∑������,�×���
(6)
kur 𝐷𝐹𝑖��� yra vidutinė kvėpavimo takų nusėdimo frakcija (nuo {{0}}.0 iki 1,0) pagal MOUDI i stadijos kolekcionuojamo aerozolio dydį. Šiame tyrime naudojama žmogaus kvėpavimo sistema apima tracheobronchinius kvėpavimo takus į alveolių sritį, o atitinkami paskelbti aerozolių kvėpavimo takų nusėdimo frakcijų duomenys buvo pritaikyti vidutinėms nusėdimo frakcijoms gauti (žr. A priedo A1 lentelę, kad būtų galima pamatyti 👖���). 23]. Tokiu būdu 𝐴𝐷𝐷′𝑗���′� ir 𝐿𝐴𝐷′𝑗����′� atsižvelgia į realias aerozolių aerozolių dalis ir aerozolių frakcijas prisideda iki deponuotos dozės.2.4. Vėžio ir ne vėžio rizikos įvertinimas
Tada apskaičiuotas 𝐴𝐷𝐷′𝑗���′� pagal (5) lygtį buvo panaudotas pavojaus koeficientui (HQ) apskaičiuoti, siekiant įvertinti ne vėžio riziką sveikatai, kurią sukelia medžiaga j vienkartiniame ENDS gaminyje (organinės cheminės medžiagos arba metalo). taip:𝐻𝑄𝑗=𝐴𝐷𝐷′𝑗𝑅𝑓𝐷𝑗 {<1 No adverse health effect is expected>1 Galimas neigiamas poveikis sveikatai ���=���′����� {<1 No adverse health effect is expected>1 Galimas neigiamas poveikis sveikatai
(7)
kur 𝑅𝑓𝐷𝑗���� yra referencinė dozė (RfD), paskelbta ENDS medžiagai j. Atkreipkite dėmesį, kad tuo atveju, kai buvo prieinama tik tam tikros medžiagos etaloninė koncentracija (RfC), RfC buvo konvertuojamas į RfD naudojant pagrįstą 20 m įkvėpimo greitį.3per dieną ir numatytasis kūno svoris 70 kg (ty RfD=RfC × 20/70) [18]. Be to, pavojaus indeksas (HI) buvo taikomas medžiagoms, kurios sukelia panašų su vėžiu nesusijusį poveikį sveikatai tam pačiam organui / sistemai (pvz., kvėpavimo sistemai). Todėl HI yra visų susijusių 𝐻𝑄𝑗��� (𝐻𝐼=∑𝐻𝑄𝑗��=∑���) suma. Kai HQ arba HI viršija 1,0, tai rodo, kad vienkartinių galų naudotojams gali būti neigiamas, nesusijęs su vėžiu, poveikis sveikatai. vėžys, susijęs su vienkartinio ENDS produkto naudojimu, kaip nurodyta toliau:𝐶𝑎𝑛𝑐𝑒𝑟 𝑅𝑖𝑠𝑘𝑗=𝐿𝐴𝐷𝐷′𝑗×𝐶𝑆𝐹𝑗 {<10−6 Acceptable cancer risk >10–6 Nepriimtina vėžio rizika������ �����=����′�×���� {<10−6 Acceptable cancer risk >10–6 Nepriimtina vėžio rizika
(8)
kur 𝐶𝑆𝐹𝑗���� yra paskelbtas konkrečios ENDS medžiagos j (organinės cheminės medžiagos arba metalo) vėžio nuolydžio faktorius (ty vėžio stiprumas). Vertinant vėžio riziką, apskaičiuota vėžio rizika viršija 10−6(vienas iš milijono) rodo nepriimtiną vėžio riziką vienkartinių ENDS naudotojams. RfD, RfC ir CSF reikšmės (7) ir (8) lygtyse, skirtose vėžio ir ne vėžio rizikos vertinimams, buvo sudarytos iš JAV EPA ir CalEPA oficialių svetainių [31,32,33,34].3. Rezultatai
3.1. Aptiktos medžiagos ENDS aerozolyje
1 ir 2 lentelėse parodytos (pasirinktos) organinės cheminės medžiagos ir metalai, aptikti iš aerozolio, susidarančio atitinkamai iš dviejų vienkartinių ENDS produktų: Puff Bar (Grape) ir Air Bar (Arbūzo ledo). Kiekybiniai rezultatai išreiškiami kaip ant filtro aptiktos medžiagos masė (ng), kuri buvo trijų tos pačios MOUDI pakopos filtrų mėginių vidurkis. Kalbant apie organinius junginius, remiantis mūsų chemine analize, tiek Puff Bar (Grape), tiek Air Bar (Arbūzo ledas) yra nikotino, propilenglikolio (PG), glicerolio (VG), benzenkarboksirūgšties, trietilo citrato, etilo maltolio ir {{2 }}heksenas-1-ol. Yra žinoma, kad PG ir VG yra nešikliai, dažniausiai naudojami ENDS produktų e-skysčiuose. Be to, "Puff Bar" taip pat yra metilo antranilato, -terpineolio ir perillartino, o "Air Bar" taip pat yra benzilo alkoholio, vanilino, meliono, metilo dihidrojasmonato ir -dekalaktono. Organinės cheminės medžiagos, tokios kaip vanilinas, melionas, etilo maltolis ir benzilo alkoholis, pridedami kaip kvapiosios medžiagos [35]. Metalų analizei 1 ir 2 lentelėse išvardijome tik tuos metalus, kurie dokumentais buvo susiję su neigiamu poveikiu sveikatai. Ant filtrų aptikti metalai yra chromas, nikelis, manganas, švinas, aliuminis ir cinkas. Visi jie buvo dokumentuoti. neigiamai paveikti kvėpavimo sistemą (ir net plaučių vėžį) ir centrinę nervų sistemą [18]. 1 ir 2 lentelėse taip pat pateikiamas MOUDI surinkto ENDS aerozolio masės pasiskirstymas pagal kolekcionuojamų aerozolių dydžio diapazonus. Apskritai organinių chemikalų masė paprastai pasiskirstė ir pasiekė aukščiausią tašką maždaug 6 etape (surenkamo aerozolio dydis 1,8 Didesnis arba lygus d Didesnis arba lygus 1.{17}} µm), o tai yra proporcinga masės pasiskirstymui ( lygus dalelių dydžio pasiskirstymui) aerozolio ENDS. Tačiau mes nepastebėjome metalų po tokio pasiskirstymo. Remiantis pirmiau pateiktais nuo dydžio priklausančiais cheminės medžiagos sudedamųjų dalių duomenimis, galima įvertinti konkrečios su ENDS susijusios medžiagos (organinės cheminės medžiagos ar metalo), nusėdusios į garintojo plaučius, dozę ir susijusią riziką sveikatai.
1 lentelė.Medžiagos, aptiktos pagal dydį atskirtuose ENDS aerozolių mėginiuose, sukurtuose naudojant „Air Bar“ („Watermelon Ice“).
2 lentelė.Medžiagos, aptiktos pagal dydį atskirtuose ENDS aerozolių mėginiuose, sukurtuose naudojant Puff Bar (Grape).
3.2. Apskaičiuotos kvėpavimo takus nusėdusios ENDS medžiagų dozės
3 ir 4 lentelėse parodytas 1 ir 2 lentelėse išvardytų organinių cheminių medžiagų ir metalų apskaičiuotas ADD ir LADD. Apskaičiuotas ADD ir LADD buvo apskaičiuotas remiantis (1)–(6) lygtimis, atsižvelgiant į realius ENDS naudojimo parametrus. , nuo aerozolio dydžio priklausomos cheminės medžiagos sudėtis ir įprastinės aerozolio kvėpavimo takų nusodinimo frakcijos. ADD ir LADD matuoja dominančios medžiagos ENDS dozę į kvėpavimo takus. Kaip parodyta 3 ir 4 lentelėse, nikotino, propilenglikolio, glicerolio ir benzenkarboksirūgšties dozės buvo santykinai didesnės nei kitų organinių cheminių medžiagų. Tarp metalų cinko, aliuminio, nikelio ir chromo nusėdimo dozės buvo santykinai didesnės. Apskritai, „Air Bar“ (arbūzų ledas) lėmė didesnes organinių cheminių medžiagų ir metalų nusėdimo dozes, palyginti su „Puff Bar“ („Grape“). Visų pirma, ENDS aerozolyje, pagamintame iš „Air Bar“ („Arbūzų ledo“), buvo didesnės apskaičiuotos nikotino, propilenglikolio, glicerolio, chromo, nikelio, mangano, švino, aliuminio ir cinko dozės, palyginti su „Puff Bar“ („Grape“) aerozoliu.
3 lentelė.Apskaičiuotos „Air Bar-Watermelon Ice“ aerozolio ENDS aerozolio dozės, patenkančios į plaučius ir vėžio bei ne vėžio rizika.
4 lentelė.Apskaičiuotos Puff Bar-Grape aerozolio ENDS dozės, nusėdusios plaučiuose ir vėžio bei ne vėžio rizika.
3.3. Numatoma ENDS medžiagų vėžio ir ne vėžio rizika
Pasirinktų metalų, esančių ENDS aerozolyje, vėžio ir ne vėžio rizika buvo įvertinta remiantis atitinkamais ADD ir LADD, o rezultatai pateikti 3 ir 4 lentelėse. Šiose lentelėse taip pat pateikiamos JAV paskelbtos CSF vertės. EPA ir CalEPA ir buvo taikomi mūsų vėžio rizikos įvertinimui [32]. Tarp metalų, randamų aerozolyje, kurį sukuria „Air Bar“ (arbūzų ledas), chromo ir nikelio rizika susirgti vėžiu buvo 1.{5}} × 10−3ir 1,5 × 10−6, atitinkamai, kurie laikomi žymiai viršijančiais priimtiną 10 riziką−6. Puff Bar (Grape) sugeneruotame aerozolyje esantiems metalams apskaičiuota kvėpavimo takų vėžio rizika, atitinkanti chromą, buvo 3,9 × 10−4, kuri taip pat viršija įprastą priimtiną riziką. Ne vėžio rizikos įvertinimui (matuojama HQ) buvo naudojamas RfD (arba RfC), atitinkantis tuos metalus, paskelbtus JAV EPA ir CalEPA (išvardytos 3 ir 4 lentelėse) [31, 33, 34]. Rizikos, nesusijusios su vėžiu, įvertinimo rezultatai rodo, kad visų 3 ir 4 lentelėse pateiktų metalų HQ reikšmės buvo mažesnės nei 1.{{10}}, o tai rodo, kad nė vienas metalas vienas sukelti didelį poveikį kvėpavimo sistemai arba CNS. Tačiau, susumavus su vėžiu nesusijusius pavojus sveikatai, atitinkančius tą patį organą taikinį, buvo nustatyta, kad chromas ir nikelis aerozolyje, kurį sukuria Air Bar (arbūzo ledas), kelia kvėpavimo takų HI riziką=1.14, kuris viršija leistiną 1,0 lygį, o tai rodo galimą neigiamo kvėpavimo takų poveikio (ne vėžio) riziką žmonėms, kurie reguliariai naudoja Air Bar (Arbūzų ledą). Tačiau panašus neigiamas poveikis nebuvo nustatytas „Puff Bar“ („Grape“) sukurtame aerozolyje.
4. Diskusija
Šio eksperimentinio tyrimo rezultatai užpildė literatūros spragas, pateikdami tikslesnį kvėpavimo takų dozės įvertinimą ir susijusį vėžio bei su vėžiu nesusijusį pavojų sveikatai, susijusį su vienkartinių ENDS naudojimu. Gavus pagal dydį atskirtų cheminių sudedamųjų dalių duomenis iš ENDS aerozolio ir įvertinus nuo aerozolio dydžio priklausomą kvėpavimo takų nusėdimo frakciją, galima tiksliai įvertinti vienkartinių ENDS produktų keliamą pavojų sveikatai. Pagrindinis šio metodo pranašumas yra tai, kad atsižvelgiama į ENDS medžiagų, kurios iš tikrųjų nusėda žmogaus kvėpavimo takuose, kiekį.
Mūsų cheminės analizės rezultatai patvirtino, kad elektroninių cigarečių aerozolyje yra kenksmingų organinių chemikalų ir metalų (pvz., benzilo alkoholio, -dekalaktono, chromo, nikelio), kurie, kaip nustatyta, gali sukelti kvėpavimo sutrikimus ir net plaučių vėžį. Taip pat aptikome, kad mangano ir švino yra ENDS aerozolyje, kuris turi neigiamą poveikį žmogaus CNS. Tarp aptiktų metalų nustatėme, kad apskaičiuota kvėpavimo takų vėžio rizika, atitinkanti abiejų vienkartinių ENDS produktų chromą, buvo gerokai didesnė už priimtiną riziką. Kvėpavimo takų vėžio rizika, atitinkanti nikelį aerozolyje iš „Air Bar“ („Watermelon Ice“), taip pat buvo gerokai didesnė už priimtiną riziką. Be to, nei chromas, nei nikelis vien dviejuose vienkartiniuose ENDs gaminiuose nebuvo susiję su nepriimtinu su vėžiu nesusijusiu pavojumi sveikatai. Vis dėlto, apibendrindami jų individualias ne vėžio rizikas su tuo pačiu organu taikiniu, mes nustatėme, kad chromas ir nikelis ENDS aerozolyje, kurį sukuria Air Bar (arbūzo ledas), daro papildomą poveikį kvėpavimo sistemai. Šie rezultatai atkartojo vis daugiau įrodymų, patvirtinančių nuostatą, kad kancerogeninės ir kenksmingos cheminės medžiagos iš tikrųjų kelia susirūpinimą nuolatiniams ENDS naudotojams [18, 25, 35]. Pažymėtina, kad mūsų apskaičiuota vėžio ir ne vėžio rizika paprastai buvo mažesnė nei Fowles ir kt. tyrimo [18], galbūt dėl skirtingų tipų ENDS ir metalų koncentracijos nustatymo metodų. Tikėtina, kad mūsų vertinimai bus tikslesni, nes jie buvo pagrįsti apskaičiuotomis cheminių medžiagų, nusėdusių į žmogaus kvėpavimo takus, dozėmis, taip pat eksperimentiškai ištirtų ir ENDS aerozolyje rastų ENDS medžiagų sudėtimi.
Unikalus šio tyrimo indėlis yra tas, kad įvertinus nusėdusias dozes ir susijusią riziką sveikatai, buvo atsižvelgta į aerozolio dalelių dydį. Šiame tyrime naudojamas metodas galėtų būti toliau taikomas tiriant kitų ENDS produktų aerozolių toksiškumą. Tiksliau, nuo dydžio priklausomi sudedamųjų dalių duomenys, gauti iš mūsų cheminės analizės, suteikė naudingos informacijos, kad būtų galima teisingai įvertinti konkrečių ENDS cheminių medžiagų dozę žmogaus kvėpavimo takų srityje. Remdamiesi duomenimis, gautais iš MOUDI dydžio atskirų mėginių rinkimo, nustatėme, kad beveik visų organinių cheminių medžiagų dalelių dydžio pasiskirstymas yra proporcingas ENDS aerozolio masės pasiskirstymui. Organinės cheminės medžiagos, esančios ENDS aerozolyje, paprastai pasiskirstė ir dažniausiai pasiekė aukščiausią tašką maždaug MOUDI 6 stadijoje (surenkamo aerozolio dydis: nuo 1.0 iki 1,8 µm). Atsižvelgiant į informaciją apie nuo dydžio priklausomą aerozolių nusėdimą kvėpavimo takuose (pateikta A priedo A1 lentelėje), tai reiškia, kad 16 % daugiausiai įkvepiamo ENDS aerozolio (1.{11}}–1,8 µm) nusėda garų plaučiuose. tracheobronchiniai kvėpavimo takai ir alveolių sritis.
Be patobulinto eksperimentinio metodo, šis tyrimas turi svarbių politinių pasekmių. Šiame tyrime nustatyta, kad aerozolyje iš dviejų vienkartinių ENDS buvo aptikta kenksmingų ir potencialiai kenksmingų organinių junginių ir metalų, o keli metalai sukelia pernelyg priimtiną vėžio ir (arba) ne vėžio riziką. Šie rezultatai pabrėžia tokių kenksmingų ir potencialiai kenksmingų cheminių medžiagų reguliavimo svarbą. Be ankstesnių tyrimų išvadų, kad kaitinimo elementai ir kvapiosios medžiagos ENDS produktų elektroniniuose skysčiuose yra kai kurių kenksmingų cheminių medžiagų šaltiniai [18, 25], mūsų tyrimas toliau plėtojo metodiką, leidžiančią tiksliau įvertinti su ENDS susijusių medžiagų dozes. Tai galėtų geriau informuoti apie tabako gaminių reglamentavimą, pateikdama tikslesnį toksinių medžiagų kiekio įvertinimą. Be to, kadangi FDA uždraudė aromatizuotus ENDS produktus, išskyrus vienkartinius, dėl siauro FDA elektroninių cigarečių kasetės apibrėžimo [11], mūsų tyrimo išvados, kuriose daugiausia dėmesio buvo skirta vienkartiniams ENDS, suteikė FDA papildomą mokslinį pagrindą, kurį reikia apsvarstyti. skonio draudimo išplėtimas ir vienkartiniams ENDS produktams. Be to, kadangi ENDS įmonės dažnai reklamuoja, kad ENDS sudėtyje yra nikotino, kvapiųjų medžiagų ir nešiklio tirpalų (pvz., propilenglikolio), tačiau sumenkina kenksmingų medžiagų buvimą ENDS aerozolyje [36], būtina griežtinti produktų ženklinimo reikalavimus ir veiksmingas priešinio informavimo kampanijas. .
Šis tyrimas turi apribojimų, kuriuos reikia pripažinti. Pirma, nors mes ištyrėme aerozolį iš dviejų dažniausiai naudojamų vienkartinių ENDS, jie neatspindėjo visų ENDS produktų, kurie skiriasi pagal skonį, modelius ir prekės ženklus. Skirtingos produkto savybės gali būti susijusios su skirtingu pavojumi sveikatai. Pavyzdžiui, viename tyrime, kuriame buvo tiriamas benzaldehidas ENDS generuojamuose aerozoliuose, nustatyta, kad didžiausias benzaldehido kiekis buvo aptiktas vyšnių skonio ENDS produktuose [37]. Norint sistemingai tirti aerozolio toksiškumą kartu su produkto savybėmis (pvz., skoniu, modeliu, maitinimo įtampa), reikia atlikti tolesnius tyrimus, kad būtų galima informuoti apie papildomus tabako reguliavimo veiksmus. Antra, mūsų vėžio ir ne vėžio pavojaus sveikatai, susijusio su organiniais junginiais ir metalais iš ENDS aerozolio, įvertinimas buvo pagrįstas dokumentuota vėžio stiprumo (CSP) ir RfD (arba RfC) informacija, kurią pateikė EPA ir CalEPA. Tačiau tokia informacija nebuvo nustatyta apie daugumą šiame tyrime aptiktų organinių cheminių medžiagų. Taigi, nors galima apskaičiuoti visų ENDS aerozolyje esančių organinių cheminių medžiagų paros dozes, tokias kaip ADD ir LADD, susijusius rizikos sveikatai vertinimus galima atlikti tik kai kurioms cheminėms medžiagoms. Reikalingi tolesni tyrimai, siekiant toliau tirti su kitomis cheminėmis medžiagomis susijusią riziką sveikatai, kai bus prieinama informacija apie jų toksiškumą (ty CSP, RfD ir RfC). Galiausiai, naudojant švirkštą aerozoliui iš ENDS produktų ištraukti, kad susidarytų ENDS aerozolis, gali neatspindėti tikrosios garavimo situacijos. Tačiau šis metodas yra paprastas ir naudingas būdas efektyviai generuoti aerozolį iš ENDS produktų. Būsimiems tyrimams galima įsigyti komerciškai prieinamų elektroninių cigarečių pūtimo aparatų, tokių kaip CSM-eSTEP (CH Technology USA, Inc., Šiaurės rytai, Naujasis Džersis), kad būtų sukurtas reprezentatyvesnis ir patikimesnis ENDS aerozolis susijusiems eksperimentams.
5. Išvados
Šiame tyrime pateikiami vertingi eksperimentiniai rezultatai apie kvėpavimo takų nusėdimo dozę, susijusią su vienkartinio ENDS produkto naudojimu, atsižvelgiant į nuo aerozolio dydžio priklausančias ENDS medžiagos sudedamąsias dalis ir aerozolio kvėpavimo takų nusėdimo frakcijas, kurios davė tikslesnius vėžio ir ne vėžio rizikos įvertinimus. Metodas ir tyrimo išvados gali prisidėti prie išlikusios literatūros apie ENDS aerozolių toksiškumą ir gali padėti būsimiems didelio masto tyrimams, kuriuose tiriama su ENDS susijusi rizika sveikatai. Išvados taip pat gali būti naudingos tabako reguliavimo pastangoms, pavyzdžiui, išplėsti federalinį skonio draudimą vienkartiniams ENDS produktams, įgyvendinti griežtesnius produktų ženklinimo reikalavimus ir kurti veiksmingas komunikacijos kampanijas, skirtas kovoti su šių naujų ENDS produktų poveikiu visuomenės sveikatai.
Autoriaus indėlis
W.-CS, H.-CL ir AB suprojektavo ir konceptualizavo tyrimą. H.-CL ir AB atliko literatūros paieškas ir pateikė ankstesnių tyrimų apibendrinimus. W.-CS atliko laboratorinius darbus. H.-CL atliko rizikos sveikatai vertinimą. H.-CL ir W.-CS aiškino išvadas. H.-CL ir W.-CS parengė rankraštį. AB kritiškai peržiūrėjo rankraštį. Visi autoriai perskaitė ir sutiko su paskelbta rankraščio versija.
Finansavimas
Šį tyrimą rėmė R21ES031795 iš Nacionalinio aplinkos sveikatos mokslų instituto (NIEHS) iki W.-CS, R01DA049154 iš Nacionalinio piktnaudžiavimo narkotikais instituto (NIDA) AB ir H.-CL, taip pat remia Pietvakarių užimtumo centras. ir aplinkos sveikata (SWCOEH), Ligų kontrolės ir prevencijos centrai (CDC) Nacionalinis darbuotojų saugos ir sveikatos institutas (NIOSH) švietimo ir tyrimų centras (T42OH008421) Teksaso universiteto sveikatos mokslų centre Hiustono (UTHealth) visuomenės mokykloje Sveikata.
