Eldobható e-cigaretta és a kapcsolódó egészségügyi kockázatok: kísérleti tanulmány
Hagyjon üzenetet
Eldobható e-cigaretta és a kapcsolódó egészségügyi kockázatok: kísérleti tanulmány
Absztrakt
Elterjedt az elektronikus nikotinleadó rendszerek (ENDS) használata, beleértve az eldobható e-cigarettákat is. Az ENDS meglévő kémiai elemzései az e-folyadékokra összpontosítottak, nem pedig az aeroszolokra, és nem vették figyelembe a részecskeméretet és az aeroszol légúti lerakódási frakcióit, amelyek kulcsfontosságúak az inhalációs dózisoknál. Ez a tanulmány a szerves kémiai és fém összetevőket vizsgálta méret szerint elkülönített ENDS aeroszolban, és felmérte ezen anyagok lerakódott dózisait és egészségügyi kockázatait. Az aeroszol kémiai elemzéseket két népszerű eldobható ENDS terméken végezték el: Puff Bar (Szőlő) és Air Bar (Görögdinnye jég). Egy ENDS aeroszolt állítottunk elő, és egy Micro-Orifice Uniform Deposit Impactorba juttattuk be, hogy méret szerint elkülönített aeroszolmintákat gyűjtsünk, amelyben szerves vegyi anyagokat és fémeket elemeztünk. Megbecsülték az egyes vegyi anyagok napi és élettartama alatti dózisait. A letétbe helyezett dózisok alapján a rák és a nem rák kockázatának értékelését végezték el. Megállapítottuk, hogy az e-cigaretta aeroszol bizonyos káros szerves vegyi anyagokat és fémeket tartalmaz, amelyekről dokumentáltuk, hogy légzési problémákat okoznak. Az ENDS termékek krómjának és az Air Bar (Görögdinnye jég) nikkeljének becsült légúti rák kockázata lényegesen meghaladta a hagyományosan elfogadható kockázatot. A módszer, az eredmények és a következmények hozzájárulhatnak az ENDS toxicitási vizsgálatok fennmaradt irodalmához, valamint a dohányzás szabályozására és a jövőbeni nagyszabású tanulmányokra.
Kulcsszavak:
eldobható e-cigaretta; aeroszol toxicitás; egészségügyi kockázat; részecskeméret-eloszlás; légúti lerakódás1. Bevezetés
Az elektronikus nikotinleadó rendszerek (ENDS) használata, beleértve az e-cigaretta használatát, elterjedt a fiatalok és a fiatal felnőttek körében, és közegészségügyi problémává vált. A 2019-es National Health Interview Survey adatainak másodlagos elemzése szerint az ENDS valahai és jelenlegi használatának prevalenciája a fiatal felnőttek körében 32,4%, illetve 9,4%, az elmúlt évtizedben tapasztalt növekvő tendenciát követően [1]. Ezenkívül egy, a 2019-es Nemzeti Ifjúsági Dohányfelmérés adataiból készült tanulmány kimutatta, hogy a középiskolás diákok 27,5%-a számolt be jelenlegi e-cigarettáról; közülük 34,2% számolt be gyakori e-cigaretta használatáról (azaz az elmúlt 30 napban 20 vagy több napon keresztül) [2]. Az ENDS termékek különösen vonzóak a fiatalok és a fiatal felnőttek számára személyre szabható és újszerű tulajdonságaik [3, 4, 5], alacsonyabb észlelt kockázataik [6, 7] és magasabb társadalmi elfogadottsága miatt, mint az éghető cigaretták [8].
Az ENDS termékek változatosak, és gyorsan fejlődnek a cigarettaszerű eldobható termékektől (első generáció) a patronrendszerekig (második generáció), a tartályrendszerekig (harmadik generáció) és a nikotinsó-eszközökig, mint például a JUUL (negyedik generáció). A közelmúltban a JUUL népszerűségét a JUUL-szerű eldobható e-cigaretta eszközök (továbbiakban "eldobható VÉGEK") utolérték ízesítési lehetőségeik, szemet gyönyörködtető dizájnjuk és csomagolásuk, alacsony áruk és kényelmük (azaz minden egyben, önálló, nincs e-liquid feltöltése és nincs akkumulátortöltés) [2,9]. A dohányipar figyelemre méltó találékonyságról tett tanúbizonyságot az új/módosított termékek előállítása során a szabályozások szerint [10]. Például 2022 elején, amikor ezt a tanulmányt elvégezték, az eldobható ENDS termékeket nem korlátozza a szövetségi íz-szabályozás, mivel az FDA szűken definiálja a patront [11]. Valójában a jelenlegi fiatalok 85,8%-a vásárol eldobható, gyümölcsízű VÉGET [12].
Tanulmányok kimutatták, hogy az ENDS termékek ízesítő vegyi anyagokat tartalmaznak, amelyek közül néhány légúti irritációt vagy károsodást okoz, például δ-dodekalaktont, mentolt, benzil-alkoholt és korilont [13,14,15,16]. Ezenkívül az ENDS eszközök fűtőelemei (pl. porlasztó/tekercs) és tartályai fémekből állnak, amelyek használat közben e-liquidbe és aeroszolba kerülhetnek, a króm és a nikkel pedig a rák kockázatának fő tényezője [17,18]. Az ENDS-termékekre, köztük az eldobható ENDS-ekre vonatkozóan végzett jelenlegi kémiai elemzések azonban főként az e-folyadékra összpontosítottak, amely nem feltétlenül tükrözi az ENDS-felhasználók légútjaiban ténylegesen lerakódó ENDS-aeroszolban lévő vegyi anyagokat [15,19]. Bár van néhány olyan tanulmány, amely elemezte az ENDS aeroszolt [20, 21, 22] és felmérte a kapcsolódó egészségügyi kockázatokat [18], ezek a tanulmányok nem vették figyelembe az ENDS aeroszol részecskeméretét és a mérethez kapcsolódó légzőszervi hatásokat. lerakódási frakciókat az egészségügyi kockázatok becslése közben. Ez komoly probléma, mivel a részecskék mérete közvetlenül befolyásolja a légúti lerakódás helyét és a légutakban történő lerakódási frakciót. Valójában a gőzöléssel előállított ENDS aeroszol folyadékcseppek keveréke, amelyek aeroszol részecskéinek átmérője az ultrafinomtól (0,1 µm-nél kisebb) a mikron méretűig (akár körülbelül 4 µm-ig) terjed. Így a belélegzett ENDS aeroszol várhatóan különböző dózisokban jut be és rakódik le az emberi légutak különböző régióiban. Fontos, hogy az ENDS aeroszol nagy része várhatóan az alsó légutakban rakódik le, ami valószínűleg negatív hatással lesz az egészségre az alveoláris régióban található hatalmas légúti felület miatt [23]. A letétbe helyezett dózis a belső dózis előzménye a légzési clearance és a felszívódási sebesség figyelembe vétele előtt, és így a gőzöléssel kapcsolatos egészségügyi kockázatok értékelésének forgó indexeként szolgálhat. Az ENDS aeroszol méreteloszlása és a légúti lerakódás frakciói a kulcstényezők ennek a pivot indexnek a pontos becsléséhez [23], ezért be kell vonni az egészségügyi kockázatértékelésbe.
Ez a tanulmány kitöltötte az ismeretek hiányosságait azáltal, hogy továbbfejlesztett megközelítést alkalmazott a vegyi anyagok lerakódott dózisának becslésére két általánosan elfogadott eldobható ENDS termékben, valamint az ezekhez kapcsolódó rákos és nem rákos egészségügyi kockázatok meghatározására. A kísérleti megközelítés figyelembe vette a mérettől függő aeroszol légúti lerakódási frakcióit, és az ENDS aeroszolon méret szerint szegregált kémiai összetevő elemzést végzett. Tanulmányunk eredményei javíthatják a gőzölő tüdejében lerakódott ENDS vegyi anyagok dózisának becslésének pontosságát, ami viszont hasznos lehet a dohányszabályozáshoz és a jövőbeli nagyszabású tanulmányokhoz, amelyek felmérik az eldobható ENDS termékek használatával kapcsolatos egészségügyi kockázatokat.
2. Anyagok és módszerek
2.1. Méret szerint elkülönített ENDS aeroszolos mintagyűjtés
Ebben a tanulmányban az aeroszol kémiai elemzéseket a következő két népszerű eldobható ENDS terméken végezték: Puff Bar (szőlő) és Air Bar (Görögdinnye jég). E két eldobható ENDS termék kiválasztása az eldobható ENDS termékek elterjedtségén alapult a kutatócsoport külön tanulmányában, amely a főiskolai hallgatók ENDS használati viselkedését vizsgálta. Ez a két eldobható ENDS termék volt a leggyakrabban alkalmazott a vizsgálatban résztvevők körében.
Ebben a vizsgálatban a méret szerint elkülönített ENDS aeroszolmintákat Micro-Orifice Uniform Deposit Impactor (MOUDI 110-R, MSP Co., Shoreview, MN, USA) segítségével gyűjtöttük. A MOUDI 11 gyűjtési szakaszában (azaz méret szerinti mintavételezés) képes a 0,056 és 18 µm közötti részecskeátmérőjű aeroszolmintákat gyűjteni. Teljesítménye felülmúlja a közönséges közvetlen leolvasású aeroszolos műszereket, például a részecskeszámlálókat és a spektrométereket, amelyek nem képesek kezelni a frissen előállított, rendkívül magas aeroszolkoncentrációjú e-cigaretta aeroszolt. Minden MOUDI szakasznak van egy gyűjthető részecskeméret-tartománya, és egy átlagos tüdőlerakódási frakció számítható ki a részecskeméret-tartomány alapján (lásd az A függelék A1 táblázatát). A MOUDI által különböző szakaszokban gyűjtött ENDS aeroszol mintákat használtuk a részecskeméret-eloszlás számításaihoz és a kémiai összetétel elemzéséhez.
Az eldobható ENDS aeroszolminták gyűjtéséhez politetrafluoretilén (PTFE) membránszűrőket (PALL Co., Port Washington, NY, USA) helyeztünk minden MOUDI fokozatra, és a MOUDI-t 30 l/perc mintavételi sebességgel működtettük. Egy 100 ml-es fecskendővel ENDS aeroszolt szívtak ki a két eldobható ENDS termékből, majd az ENDS aeroszolt közvetlenül a MOUDI-ba pumpálták a mintagyűjtéshez. Ezt az eljárást 10-szer megismételtük (10 befújás), hogy elegendő mennyiségű ENDS aeroszol halmozódjon fel minden MOUDI-fokozatban a további tömeg- és anyagelemzéshez. A mintagyűjtési kísérlet után az összegyűjtött ENDS aeroszolmintákat tartalmazó PTFE szűrőket kirakták a MOUDI-ból, egyenként mikromérleggel súlyozták, majd laboratóriumba küldték szerves kémiai elemzésre és fémelemzésre, hogy azonosítsák az ENDS aeroszolban lévő méretfüggő kémiai összetevőket. Az adatok megbízhatóságának és reprodukálhatóságának biztosítása érdekében a mintagyűjtést minden ENDS termék esetében háromszor végezték el. Az ENDS aeroszol részecskeméret-eloszlása és a mérettől függő kémiai összetevőkre vonatkozó adatok kulcsszerepet játszanak egy adott ENDS vegyszer lerakódott dózisának becslésében a gőzölő tüdejében.
2.2. Szerves kémiai és fémelemzés
Az ENDS aeroszol szerves kémiai analízisét gázkromatográfiás tömegspektrometriával (GC/MS) végezték a szerves vegyi anyagok, például nikotin, PG, VG és ízesítőszerek tömegének kimutatására MOUDI szűrőkön a méretfüggő információk megszerzése érdekében. Pontosabban, a két eldobható VÉGet szétszerelték, hogy megtalálják az e-folyadékkal átitatott gőzkanócot. Az e-liquid fő kémiai komponenseit először acetonitrillel extraháltuk, és GC/MS-sel analizáltuk. Ezután a MOUDI szűrőkön lévő ENDS aeroszol mintákat ugyanilyen módon extraháltuk, és betöményítettük a GC/MS analízishez. A GC/MS kémiai analízist elektronionizációs ionforrással (GC/EI-MS, Agilent 6890N GC és 5975 inert XL MSD) szerelték fel, és a vegyi anyagokat hiteles vagy helyettesítő standardok segítségével határozták meg. A szerves analízis részletes eljárásait máshol írják le [23]. A szerves kémiai analízis során a célanalitok kinyerését úgy határoztuk meg, hogy ismert mennyiségű vegyszert vakszűrőkre (n=3) helyeztünk, és az aeroszol minták vételével megegyező eljárásokkal extraháltuk. A fémelemzést induktív csatolású plazma tömegspektrometriával (ICP/MS) végezték, hogy a veszélyes fémek, például a nikkel, a króm és az ólom tömegét különböző MOUDI szűrőkön detektálják a méretfüggő információk megszerzése érdekében. A MOUDI szűrőket először savas kilúgozáshoz és roncsoláshoz dolgozták fel ultra-tiszta, kétszer desztillált HNO-val.3és HF-et, majd az emésztett mintaoldatokat kezdeti szárazságig bepároltuk. Egy korábban jól bevált protokollt követtek az ICP/MS analízishez az ICP/MS Triple Quad segítségével (Model 8800, Agilent Technologies, Santa Clara, CA, USA) [24]. Ily módon a fémelemek ±5%-os pontossággal ppb (ng/g) alatti szintig szerezhetők be.
Ebben a tanulmányban a laboratóriumi elemzés középpontjában az ENDS aeroszolban korábban azonosított és a szakirodalomban megjelent káros szerves vegyi anyagok és fémek állnak [14,18,25,26,27,28,29]. Ezért szerves kémiai analízisünk tervezése során a nikotinra, a hordozó oldószerekre (pl. glicerin, propilénglikol, formaldehid, acetaldehid, akrolein, aceton, metilglioxál, benzoesav és trietil-citrát), valamint ízesítő- és egyéb vegyszerekre (pl. pl.: etilvanillin, vanillin, fahéjaldehid, mentol, acetoin, citrál, benzil-alkohol, benzaldehid, diacetil, etil-acetát, etil-maltol, triacetin, metil-antranilát, metil-dihidrojazmonát, melonál, korilon, δ-kaldodekalakton 3-hexen-1-ol). Ugyanígy több mint 20 fémet detektáltunk fémelemzésünk során, de a vizsgálat középpontjában a nikkel (Ni), a mangán (Mn), a cink (Zn), a króm (Cr) és az ólom (Pb) állt.
2.3. Az ENDS anyagok letétbe helyezett dózisának becslése
A gőzök tüdejében lévő ENDS anyagok belélegzésével kapcsolatos egészségügyi kockázatok becsléséhez az átlagos napi dózist (ADD) és az élettartamra szóló átlagos napi dózist (LADD) számították ki. Az ADD és LADD kiszámítása a következő egyezményes egyenletek alapján történt:𝐴𝐷𝐷=𝐶×𝐶𝑅×𝐶𝑇𝐵𝑊×𝐴𝑇���=�×��×����×��
(1)
𝐿𝐴𝐷𝐷=𝐶×𝐶𝑅×𝐶𝑇𝐵𝑊×𝐿𝐸����=�×��×����×��
(2)
ahol 𝐶� az expozíciós koncentráció (ng/m3), 𝐶𝑅�� a kapcsolatfelvételi arány (m3/nap), 𝐶𝑇�� az érintkezési idő, amit a felsőkategóriás vapper populációnál 30 évnek (10 950 napnak) feltételezünk, 𝐵𝑊�� a testtömeg (70 kg), 𝐴𝑇�� az átlagos idő , ami egyenlő a 𝐶𝑇��-vel (10 950 nap), és a 𝐿𝐸�� a várható élettartam, amely 70 év (25 550 nap) az USEPA alapértelmezett kitettségi feltételezései szerint. A gőzölés esetén a 𝐶×𝐶𝑅�×�� kifejezés egyenlő az ENDS anyag napi bevitelével (ng/nap), és az anyag gőzzel történő napi bevitelének az egyben végzett gőzök összes beszívásából kell származnia. nap. A szakirodalom alapján egy gőzölő átlagos napi befújása körülbelül 163 fújás/nap [30]. Ezért, a kísérleti terv és a tanulmány eredményei alapján, az (1) és (2) egyenlet ezután módosítható a gőzbeállításra a következőképpen:𝐴𝐷𝐷𝑗=∑𝑖𝐴𝐷𝐷𝑖,𝑗=0.1𝑀𝑖,𝑗×𝐶𝑅𝑝×𝐶𝑇𝐵𝑊×𝐴𝑇����=∑�����,�=0.1��,�×���×����×��
(3)
𝐿𝐴𝐷𝐷𝑗=∑𝑖𝐿𝐴𝐷𝐷𝑖,𝑗=0.1𝑀𝑖,𝑗×𝐶𝑅𝑝×𝐶𝑇𝐵𝑊×𝐿𝐸�����=∑������,�=0.1��,�×���×����×��
(4)
ahol 𝑀𝑖,𝑗��,� egy adott ENDS anyag j (szerves vegyi anyag vagy fém) tömege a GC-ből származó MOUDI I. szakaszon (i {{0}}-11) található ENDS aeroszolban /MS és ICP/MS elemzések. Mivel a 𝑀𝑖,𝑗��,� 10 befújáson alapul, 0.1𝑀𝑖,𝑗��,� egyenlő az ENDS anyag tömegével egy befújásban. 𝐶𝑅𝑝��� az ENDS aeroszol érintkezési aránya puffadás/nap egységben. A szakirodalom alapján a 𝐶𝑅𝑝��� 163 befújás/nap volt [30]. Ezek alapján a 𝐴𝐷𝐷𝑖,𝑗����,� az ENDS aeroszolban lévő adott j anyag átlagos napi dózisát tükrözi i mérettartományon belül (MOUDI i. fokozat); 𝐿𝐴𝐷𝐷𝑖,𝑗�����,� az ENDS aeroszolban lévő adott anyag j átlagos napi dózisa egy i mérettartományon belül. A (3) és (4) egyenlet összegzése azt jelzi, hogy egy adott ENDS anyag dózisát az aktív gőzölő tüdejében úgy számítják ki, hogy összesítik mind a 11 egyedi MOUDI szakasz (∑𝐴𝐷𝐷𝑖,𝑗∑��,�) dózisait. ∑𝐿𝐴𝐷𝐷𝑖,𝑗∑�����,�). A (3) és (4) egyenlet tovább módosítható, ha figyelembe vesszük az aeroszol légúti lerakódási frakcióinak fontos tényezőjét, hogy megbecsüljük a dózisban lerakódott dózist (ie, the l). a légutakban ténylegesen lerakódott ENDS aeroszol) az alábbiak szerint:𝐴𝐷𝐷′𝑗=∑𝑖𝐴𝐷𝐷𝑖,𝑗×𝐷𝐹𝑖���′�=∑�����,�×���
(5)
𝐿𝐴𝐷𝐷′𝑗=∑𝑖𝐿𝐴𝐷𝐷𝑖,𝑗×𝐷𝐹𝑖����′�=∑������,�×���
(6)
ahol 𝐷𝐹𝑖��� az átlagos légúti lerakódási frakció ({{0}}.0-től 1,0-ig) a MOUDI i. szakasz gyűjthető aeroszolméretére vonatkozóan. Az ebben a vizsgálatban használt emberi légzőrendszer az alveoláris régióba vezető tracheobronchiális légutakat fedi le, és az aeroszolos légúti lerakódási frakciók megfelelő publikált adatait vették alapul az átlagos lerakódási frakciók meghatározásához (lásd az A függelék A1 táblázatát a becsült 𝐷𝐹𝑖���) [ 23]. Ily módon a 𝐴𝐷𝐷′𝑗���′� és 𝐿𝐴𝐷𝐷′𝑗����′� figyelembe veszi a reális mérettől függő aeroszol- és aeroszol-frakciót is hozzájárul a letétbe helyezett adaghoz.2.4. A rák és a nem rák kockázatának becslése
Az (5) egyenletből származó becsült 𝐴𝐷𝐷′𝑗���′�-t használták ezután a kockázati hányados (HQ) kiszámításához a j anyag által az eldobható ENDS termékben (szerves vegyi anyag vagy fém) kiváltott nem rákos egészségügyi kockázat értékeléséhez. alábbiak szerint:𝐻𝑄𝑗=𝐴𝐷𝐷′𝑗𝑅𝑓𝐷𝑗 {<1 No adverse health effect is expected>1 Lehetséges káros egészségügyi hatás ���=���′����� {<1 No adverse health effect is expected>1 Lehetséges egészségkárosító hatás
(7)
ahol 𝑅𝑓𝐷𝑗���� az ENDS j anyagra közzétett referenciadózis (RfD). Vegye figyelembe, hogy abban az esetben, ha egy adott anyaghoz csak a referenciakoncentráció (RfC) állt rendelkezésre, az RfC-t RfD-vé alakították át egy ésszerű 20 m-es belégzési sebesség mellett.3/nap és az alapértelmezett testsúly 70 kg (azaz RfD=RfC × 20/70) [18]. Továbbá a hazard indexet (HI) alkalmazták azokra az anyagokra, amelyek hasonló, nem rákos egészségügyi hatásokat váltanak ki ugyanazon a célszervre/rendszerre (pl. légzőrendszerre). Ezért a HI az összes kapcsolódó 𝐻𝑄𝑗��� (𝐻𝐼=∑𝐻𝑄𝑗��=∑���) összegzése. Ha a HQ vagy a HI meghaladja az 1,0 értéket, az azt jelzi, hogy az eldobható végek használói számára káros, nem rákos egészségügyi hatások lehetségesek. az eldobható ENDS termékek használatához kapcsolódó rákos megbetegedések:𝐶𝑎𝑛𝑐𝑒𝑟 𝑅𝑖𝑠𝑘𝑗=𝐿𝐴𝐷𝐷′𝑗×𝐶𝑆𝐹𝑗 {<10−6 Acceptable cancer risk >10-6 Elfogadhatatlan rákkockázat������ �����=����′�×���� {<10−6 Acceptable cancer risk >10-6 Elfogadhatatlan rákkockázat
(8)
ahol 𝐶𝑆𝐹𝑗���� egy adott j ENDS anyag (szerves vegyi anyag vagy fém) közzétett rákos lejtési tényezője (vagyis a rák potenciálja). A rákkockázat értékeléséhez a becsült rákkockázat, amely meghaladja a 10-et−6(egymillióból egy) elfogadhatatlan rákkockázatot jelez az eldobható ENDS használói számára. A (7) és (8) egyenletekben szereplő RfD, RfC és CSF értékeket a rák és a nem rák kockázatának értékelésére az US EPA és a CalEPA hivatalos weboldalairól gyűjtötték össze [31,32,33,34].3. Eredmények
3.1. Az ENDS aeroszolban észlelt anyagok
Az 1. és 2. táblázat a két eldobható ENDS termék, a Puff Bar (Szőlő) és az Air Bar (Görögdinnye jég) által generált aeroszolból származó (kiválasztott) szerves vegyi anyagokat és fémeket mutatja be. A számszerűsített eredményeket a szűrőn kimutatott anyag tömegével (ng) fejezzük ki, amely az azonos MOUDI fokozatú háromszoros szűrőminták átlaga. A szerves vegyületek esetében kémiai elemzésünk alapján a Puff Bar (Szőlő) és az Air Bar (Görögdinnye jég) egyaránt tartalmaz nikotint, propilénglikolt (PG), glicerint (VG), benzoesavat, trietil-citrátot, etil-maltolt és {{2 }}hexen-1-ol. Ismeretes, hogy a PG és a VG hordozó oldószerek, amelyeket általánosan használnak az ENDS termékek e-liquidjében. Ezenkívül a Puff Bar metil-antranilátot, -terpineolt és perillartint is tartalmaz, míg az Air Bar benzil-alkoholt, vanillint, melonált, metil-dihidrojazmonátot és -dekalaktont is tartalmaz. Aromaanyagként szerves vegyi anyagokat, például vanillint, dinnyecukrot, etil-maltolt és benzil-alkoholt adnak hozzá [35]. A fémelemzéshez csak azokat a fémeket soroltuk fel, amelyekről dokumentáltan káros egészségügyi hatásokat okoztak az 1. és 2. táblázatban. A szűrőkön kimutatott fémek közé tartozik a króm, a nikkel, a mangán, az ólom, az alumínium és a cink, amelyek mindegyikét dokumentálták. negatívan befolyásolja a légzőrendszert (sőt a tüdőrákot) és a központi idegrendszert [18]. Az 1. és 2. táblázat a MOUDI által gyűjtött ENDS aeroszol tömegeloszlását is bemutatja a gyűjthető aeroszol mérettartományok alapján. Összességében a szerves vegyi anyagok tömege normálisan eloszlott, és a 6. szakasz körül érte el a csúcsot (a gyűjthető aeroszol mérete 1,8 nagyobb vagy egyenlő, mint d, nagyobb vagy egyenlő, mint 1.{17}} µm), ami arányos a tömegeloszlással ( egyenlő részecskeméret-eloszlással) az ENDS aeroszol. Ilyen eloszlást követően azonban nem figyeltük meg a fémeket. A fenti méretfüggő anyag-összetevő adatokkal ezután megbecsülhető egy adott ENDS-hez kapcsolódó anyag (szerves vegyi anyag vagy fém) dózisa, amely lerakódott a gőzölő tüdejében, valamint a kapcsolódó egészségügyi kockázatok.
1. táblázat.Az Air Bar (Görögdinnye jég) által generált, méret szerint elkülönített ENDS aeroszolmintákban kimutatott anyagok.
2. táblázat.A Puff Bar (Grape) által generált, méret szerint elkülönített ENDS aeroszolmintákban kimutatott anyagok.
3.2. Az ENDS anyagok becsült légúti lerakódása
A 3. és 4. táblázat az 1. és 2. táblázatban felsorolt szerves vegyi anyagok és fémek becsült ADD-jét és LADD-jét mutatja. A becsült ADD-t és LADD-t az (1)–(6) egyenletek alapján számítottuk ki, figyelembe véve a reális ENDS használati paramétereket. , az aeroszol méretétől függő anyagösszetétel és a hagyományos aeroszol légúti lerakódási frakciók. Az ADD és az LADD méri a kérdéses ENDS anyag légúti lerakódását. Amint a 3. és 4. táblázat mutatja, a nikotinnak, propilénglikolnak, glicerinnek és benzoesavnak megfelelő lerakódott dózisok viszonylag magasabbak voltak, mint más szerves vegyi anyagoké. A fémek közül a cink, az alumínium, a nikkel és a króm viszonylag nagyobb lerakódási dózisokkal rendelkezett. Általánosságban elmondható, hogy az Air Bar (Görögdinnye jég) nagyobb mennyiségű szerves vegyszert és fémet eredményezett, mint a Puff Bar (Szőlő). Különösen az Air Barból (Görögdinnye jég) előállított ENDS aeroszol nagyobb becsült dózisú nikotint, propilénglikolt, glicerint, krómot, nikkelt, mangánt, ólmot, alumíniumot és cinket tartalmazott, mint a Puff Bar (Grape) esetében.
3. táblázat.Az Air Bar-Watermelon Ice által generált ENDS aeroszol becsült tüdőbe rakott dózisai, valamint a rákos és nem rákos kockázatok.
4. táblázat.A Puff Bar-Grape által generált ENDS aeroszol becsült tüdőbe rakott dózisai, valamint a rákos és nem rákos kockázatok.
3.3. Az ENDS anyagok becsült rákos és nem rákkockázatai
Az ENDS aeroszolban található kiválasztott fémek rákos és nem rákkockázatát a megfelelő ADD és LADD alapján becsülték meg, és az eredményeket a 3. és 4. táblázat mutatja be. Ezek a táblázatok az USA által közzétett CSF értékeit is mutatják. EPA és CalEPA, és ezeket alkalmaztuk a rákkockázat becslésében [32]. Az Air Bar (Görögdinnye jég) által generált aeroszolban található fémek közül a króm és a nikkel becsült rákkockázata 1.{5}} × 10−3és 1,5 × 10−6, illetve amelyek lényegesen meghaladják az elfogadható 10-es kockázatot−6. A Puff Bar (Grape) által generált aeroszolban lévő fémek esetében a krómnak megfelelő légúti rák kockázata 3,9 × 10−4, ami szintén meghaladja a hagyományosan elfogadható kockázatot. A nem rákkockázat becsléséhez (HQ mérve) az US EPA és a CalEPA által közzétett fémeknek megfelelő RfD-t (vagy RfC-t) használtuk (a 3. és 4. táblázatban felsorolva) [31,33,34]. A nem rákos kockázatértékelés eredményei azt mutatják, hogy a 3. és 4. táblázatban szereplő összes fém HQ értékei 1-nél kisebbek voltak.{{10}}, ami azt jelzi, hogy önmagában egyik fém sem jelentős hatást gyakorolhatnak a légzőrendszerre vagy a központi idegrendszerre. Az ugyanazon célszervnek megfelelő nem rákos egészségügyi kockázatok összegzése során azonban kiderült, hogy az Air Bar (Görögdinnye jég) által generált aeroszolban lévő króm és nikkel a HI légúti kockázatát=1.14, ami meghaladja az elfogadható 1,0-es szintet, jelezve a káros légzőszervi hatások (nem rák) lehetséges kockázatát az Air Bar-t (Görögdinnye jég) rendszeresen használó emberek körében. Hasonló káros hatásokat azonban nem találtak a Puff Bar (Szőlő) által generált aeroszolban.
4. Vita
Az ebből a kísérleti tanulmányból nyert eredmények kitöltötték a szakirodalmi hiányosságokat azáltal, hogy pontosabb becslést adtak a légúti lerakódott dózisról, valamint az eldobható ENDS használatához kapcsolódó rákos és nem rákos egészségügyi kockázatokról. Az ENDS aeroszolból származó, méret szerinti kémiai összetevőkre vonatkozó adatok beszerzésével és az aeroszol méretétől függő légúti lerakódási frakció figyelembevételével az eldobható ENDS termékek egészségügyi kockázatai pontosan felmérhetők. Ennek a megközelítésnek az egyik fő erőssége, hogy figyelembe veszi az emberi légutakba ténylegesen lerakódó ENDS anyagok mennyiségét.
Kémiai elemzéseink eredménye igazolta, hogy az e-cigaretta aeroszol káros szerves vegyi anyagokat és fémeket (pl. benzil-alkohol, -dekalakton, króm, nikkel) tartalmaz, amelyekről dokumentáltan légzési problémákat, sőt tüdőrákot is okozhatnak. Mangánt és ólmot is találtunk az ENDS aeroszolban, amely negatív hatással van az emberi központi idegrendszerre. A kimutatott fémek közül azt találtuk, hogy mindkét eldobható ENDS termék krómjának megfelelő légúti rák kockázata lényegesen meghaladja az elfogadható kockázatot. Az Air Bar (Görögdinnye jég) aeroszoljában lévő nikkelnek megfelelő légúti rák kockázata is lényegesen meghaladta az elfogadható kockázatot. Ezenkívül a két eldobható ENDs termékben önmagában sem a króm, sem a nikkel nem járt elfogadhatatlan, nem rákos egészségügyi kockázatokkal. Mégis, amikor az azonos célszervnél fennálló egyéni nem rákkockázatukat összegeztük, azt találtuk, hogy az Air Bar (Görögdinnye jég) által generált ENDS aeroszolban a króm és a nikkel additív hatást fejt ki a légzőrendszerre. Ezek az eredmények megismételték az egyre gyarapodó bizonyítékokat, amelyek alátámasztják azt az elképzelést, hogy a rákkeltő és káros vegyi anyagok valóban aggodalomra adnak okot a rendszeres ENDS felhasználók számára [18,25,35]. Figyelemre méltó, hogy a becsült rákos és nem rákos kockázataink általában alacsonyabbak voltak, mint Fowles és munkatársai [18] tanulmányában, valószínűleg a különböző típusú ENDS-ek és a fémkoncentráció meghatározására szolgáló módszerek miatt. Becsléseink azonban valószínűleg pontosabbak, mert az emberi légutakban lerakódott vegyi anyagok becsült dózisain, valamint a kísérletileg elemzett és az ENDS aeroszolban talált ENDS anyagok összetételén alapultak.
A tanulmány egyedülálló hozzájárulása az, hogy a lerakódott dózisok és a kapcsolódó egészségügyi kockázatok becslését figyelembe vették az aeroszol részecskeméretében. Az ebben a vizsgálatban használt módszer tovább alkalmazható más ENDS termékek aeroszol toxicitásának vizsgálatára. Pontosabban, a kémiai elemzésünkből származó, méretfüggő összetevőkre vonatkozó adatok hasznos információkkal szolgáltak az egyes ENDS vegyszerek dózisának helyes becsléséhez az emberi légúti régióban. A MOUDI méret szerinti elkülönített mintagyűjtésből nyert adatok alapján azt találtuk, hogy szinte minden szerves vegyi anyag szemcseméret-eloszlása arányos az ENDS aeroszol tömegeloszlásával. Az ENDS aeroszolban lévő szerves vegyszerek normálisan eloszlanak, és általában a MOUDI 6. szakasza körül értek el csúcsot (a gyűjthető aeroszol mérete: 1,{4}} és 1,8 µm között). Tekintettel a méretfüggő aeroszol légúti lerakódására vonatkozóan (amelyet az A. függelék A1. táblázata közöl), ez azt jelenti, hogy a belélegzett leggyakrabban előforduló ENDS aeroszol 16%-a (1.{11}}–1,8 µm) rakódik le a gőzölő tüdejében belül. a tracheobronchialis légutak és az alveoláris régió.
A továbbfejlesztett kísérleti módszer mellett ennek a tanulmánynak fontos politikai vonatkozásai is vannak. Ez a tanulmány megállapította, hogy káros és potenciálisan káros szerves vegyületeket és fémeket mutattak ki a két eldobható végből származó aeroszolban, és néhány fém túlzottan elfogadható rák- és/vagy nem rákkockázatot eredményezett. Ezek az eredmények hangsúlyozzák az ilyen káros és potenciálisan káros vegyi anyagok szabályozásának fontosságát. Amellett, hogy ellenőriztük a korábbi tanulmányok azon megállapításait, miszerint az ENDS-termékek e-folyadékaiban lévő fűtőelemek és aromaanyagok bizonyos káros vegyi anyagok forrásai [18,25], tanulmányunk továbbfejlesztett egy módszertant az ENDS-hez kapcsolódó anyagok dózisának pontosabb becslésére. amely a toxikus anyagok szintjének pontosabb becslésével jobban tájékozódhat a dohánytermék-szabályozásban. Továbbá, mivel az FDA az e-cigarettapatronok FDA szűk definíciója miatt [11] betiltotta az ízesített ENDS-termékeket, kivéve az eldobható ENDS-termékeket, tanulmányunk eredményei, amelyek kifejezetten az eldobható ENDS-ekre összpontosítottak, további tudományos alapot biztosítottak az FDA-nak. az ízek tilalmának kiterjesztése az eldobható ENDS termékekre. Ezen túlmenően, mivel az ENDS-cégek gyakran hirdetik, hogy az ENDS nikotint, ízesítő vegyszereket és hordozóoldatokat (pl. propilénglikolt) tartalmaz, de lekicsinyli a káros anyagok jelenlétét az ENDS aeroszolban [36], szigorúbb termékcímkézési követelmények és hatékony ellenkommunikációs kampányok elengedhetetlenek. .
Ennek a tanulmánynak vannak korlátai, amelyeket el kell ismerni. Először is, bár megvizsgáltuk két általánosan elfogadott eldobható ENDS aeroszolját, ezek nem képviselték az összes ENDS terméket, amelyek ízek, modellek és márkák szerint változnak. Az eltérő termékjellemzők különböző egészségügyi kockázatokkal járhatnak. Például egy tanulmány, amely az ENDS által generált aeroszolokban lévő benzaldehidet vizsgálta, azt találta, hogy a benzaldehid legmagasabb szintjét a cseresznye ízű ENDS termékekben mutatták ki [37]. Jövőbeli vizsgálatokra van szükség az aeroszol toxicitásának szisztematikus vizsgálatához a termék jellemzőivel (pl. íz, modell, tápfeszültség) párosulva, hogy tájékozódjanak a további dohányzási szabályozási intézkedésekről. Másodszor, az ENDS aeroszolból származó szerves vegyületekkel és fémekkel kapcsolatos rákos és nem rákos egészségügyi kockázatok értékelése az EPA és a CalEPA által biztosított dokumentált rákkeltő hatású (CSP) és RfD (vagy RfC) információkon alapult. Az ebben a tanulmányban kimutatott legtöbb szerves vegyi anyag esetében azonban nem áll rendelkezésre ilyen információ. Így, bár az ENDS aeroszolban található összes szerves vegyi anyagra megbecsülhető a napi dózis, mint például az ADD és a LADD, a kapcsolódó egészségügyi kockázatértékelés csak bizonyos vegyi anyagok esetében végezhető el. Jövőbeli vizsgálatokra van szükség az egyéb vegyi anyagokkal kapcsolatos egészségügyi kockázatok további vizsgálatához, amikor azok toxicitási információi (pl. CSP, RfD és RfC) elérhetővé válnak. Végül, ha egy fecskendővel aeroszolt szívunk ki az ENDS termékekből az ENDS aeroszol előállításához, akkor előfordulhat, hogy nem tükrözi a gőzölés valós helyzetét. Ez a módszer azonban egy egyszerű és hasznos módja annak, hogy hatékonyan állítsunk elő aeroszolt az ENDS termékekből. A jövőbeni tanulmányokhoz a kereskedelemben kapható e-cigaretta-szaggató gépek, például a CSM-eSTEP (CH Technology USA, Inc., Northeastern, New Jersey) beszerezhetők, hogy reprezentatívabb és megbízhatóbb ENDS aeroszolt állítsanak elő a kapcsolódó kísérletekhez.
5. Következtetések
Ez a tanulmány értékes kísérleti eredményeket nyújt az eldobható ENDS termék használatához kapcsolódó légúti lerakódási dózisról, figyelembe véve az aeroszol méretétől függő ENDS anyag összetevőit és az aeroszol légúti lerakódási frakcióit, ami pontosabb rák- és nem rákkockázati becsléseket eredményezett. A módszer és a tanulmány eredményei hozzájárulhatnak az ENDS aeroszol toxicitással kapcsolatos fennmaradt irodalomhoz, és hasznos információkat adhatnak a jövőbeni nagyszabású tanulmányokhoz, amelyek az ENDS-hez kapcsolódó egészségügyi kockázatokat vizsgálják. Az eredmények a dohányszabályozási erőfeszítések során is hasznosak lehetnek, mint például a szövetségi íztilalom kiterjesztése az eldobható ENDS termékekre, szigorúbb termékcímkézési követelmények bevezetése, valamint hatékony kommunikációs kampányok kidolgozása az új ENDS termékek közegészségügyi hatásainak leküzdésére.
Szerzői hozzájárulások
W.-CS, H.-CL és AB tervezte és alkotta meg a tanulmányt. A H.-CL és az AB szakirodalmi kutatásokat végzett, és összefoglalta a korábbi kutatásokat. W.-CS végezte a labormunkát. H.-CL végezte az egészségügyi kockázatértékelést. H.-CL és W.-CS értelmezte a megállapításokat. H.-CL és W.-CS készítette a kéziratot. AB kritikailag átdolgozta a kéziratot. Minden szerző elolvasta és elfogadta a kézirat közzétett változatát.
Finanszírozás
Ezt a tanulmányt az Országos Környezet-egészségügyi Tudományok Intézete (NIEHS) R21ES031795 a W.-CS-nek, az R01DA049154 a National Institute on Drug Abuse (NIDA) az AB-nak és a H.-CL-nek, valamint a Southwest Center for Occupational. és Environmental Health (SWCOEH), a Centers for Disease Control and Prevention (CDC) Országos Munkahelyi Biztonsági és Egészségügyi Intézet (NIOSH) Oktatási és Kutatóközpontja (T42OH008421) a Texasi Egyetem Egészségtudományi Központjában, Houstonban (UTHealth) Egészség.
