Е-цигарете за једнократну употребу и повезани здравствени ризици: Експериментална студија
Остави поруку
Е-цигарете за једнократну употребу и повезани здравствени ризици: Експериментална студија
Абстрацт
Преовлађујућа је употреба електронских система за испоруку никотина (ЕНДС), укључујући е-цигарете за једнократну употребу. Постојеће хемијске анализе ЕНДС-а су се фокусирале на е-течности пре него на аеросоле и нису узеле у обзир величине честица и фракције аеросолног респираторног таложења, који су кључни фактори за инхалационе дозе. Ова студија је истраживала органске хемијске и металне састојке у ЕНДС аеросолу одвојеним по величини и проценила депоноване дозе и здравствене ризике ових супстанци. Хемијске анализе аеросола су спроведене на два популарна ЕНДС производа за једнократну употребу: Пуфф Бар (Грожђе) и Аир Бар (Ватермелон Ице). ЕНДС аеросол је генерисан и испоручен у Мицро-Орифице Униформ Депосит Импацтор за прикупљање узорака аеросола одвојених по величини, у којима су анализиране органске хемикалије и метали. Процењене су дневне и доживотне дозе за сваку хемикалију. На основу депонованих доза извршене су процене ризика од рака и не-карцинома. Открили смо да аеросол е-цигарете садржи одређене штетне органске хемикалије и метале за које је документовано да доводе до респираторних проблема. Процењени ризици од рака респираторних органа који одговарају хрому из производа ЕНДС и никла из Аир Бара (Ватермелон Ице) били су знатно изнад конвенционално прихватљивог ризика. Метода, налази и импликације могу допринети постојећој литератури о студијама токсичности ЕНДС, као и да информишу о регулацији дувана и будућим студијама великих размера.
Кључне речи:
е-цигарете за једнократну употребу; токсичност аеросола; здравствени ризик; расподела величине честица; респираторно таложење1. Увод
Употреба електронских система за испоруку никотина (ЕНДС), укључујући употребу е-цигарета, преовлађује међу младима и младим одраслим особама и постала је проблем јавног здравља. Према нашој секундарној анализи података Националне анкете о здрављу из 2019. године, стопе преваленције икада употребе и тренутне употребе ЕНДС-а међу младим одраслим особама биле су 32,4% и 9,4%, респективно, пратећи тренд раста током протекле деценије [1]. Надаље, студија која користи податке из Националне анкете младих о дувану из 2019. године открила је да је 27,5% средњошколаца пријавило тренутну употребу е-цигарета; међу њима, 34,2% је пријавило честу употребу е-цигарета (тј. коришћене 20 или више дана у последњих 30 дана) [2]. ЕНДС производи су посебно привлачни младима и младим одраслим особама због својих прилагодљивих и нових карактеристика [3,4,5], нижег перципираног ризика [6,7] и веће друштвене прихватљивости од запаљивих цигарета [8].
ЕНДС производи су разноврсни и брзо су еволуирали од производа за једнократну употребу сличних цигаретама (прва генерација) до система кертриџа (друга генерација), до система резервоара (трећа генерација) и уређаја са соли никотина као што је ЈУУЛ (четврта генерација). Недавно су популарност ЈУУЛ-а сустигли уређаји за е-цигарете за једнократну употребу слични ЈУУЛ-у (у даљем тексту „КРАЈЕВИ ЗА једнократну употребу“) због њихових опција укуса, привлачног дизајна и паковања, ниске цене и погодности (тј. у једном, самосталан, без пуњења е-течности и без пуњења батерије) [2,9]. Дуванска индустрија је показала изузетну генијалност у обезбеђивању нових/модификованих производа у складу са прописима [10]. На пример, од када је ова студија спроведена почетком 2022. године, ЕНДС производи за једнократну употребу нису ограничени савезном регулативом о укусима због уске дефиниције кертриџа од стране ФДА [11]. У ствари, 85,8% тренутних младих корисника купује ЕНДС за једнократну употребу са воћним аромама [12].
Студије су откриле да ЕНДС производи садрже ароматичне хемикалије, од којих су неке повезане са иритацијом или оштећењем дисајних путева, као што су δ-додекалактон, ментол, бензил алкохол и корилон [13,14,15,16]. Штавише, грејни елементи (нпр. атомизер/калем) и резервоари ЕНДС уређаја састоје се од метала који се током употребе могу ослободити у е-течност и аеросол, при чему су хром и никл водећи фактори ризика од рака [17,18]. Међутим, постојеће хемијске анализе спроведене за ЕНДС производе, укључујући ЕНДС за једнократну употребу, углавном су се фокусирале на е-течност која не одражава нужно хемикалије у ЕНДС аеросолу које се заправо таложе у дисајним путевима корисника ЕНДС [15,19]. Иако постоји неколико студија које су анализирале ЕНДС аеросол [20,21,22] и процењивале повезане здравствене ризике [18], ове студије нису узеле у обзир величину честица ЕНДС аеросола и респираторне органе повезане са величином. фракције таложења док се процењују здравствени ризици. Ово је озбиљан проблем јер величина честица директно утиче на локацију таложења у дисајним путевима и фракцију таложења у дисајним путевима. У ствари, ЕНДС аеросол који се ствара током вапинга је мешавина капљица течности са пречником честица аеросола у распону од ултрафине (мање од 0,1 µм) до микронских величина (до око 4 µм). Стога се очекује да удахнути ЕНДС аеросол уђе и депонује се у различитим регионима људских дисајних путева са различитим депонованим дозама. Важно је да се очекује да ће се већина ЕНДС аеросола депоновати у доњим респираторним путевима, што ће вероватно имати негативан утицај на здравље због огромне површине дисајних путева у алвеоларном региону [23]. Депонована доза је претходник унутрашње дозе пре разматрања респираторног клиренса и брзине апсорпције и стога може послужити као стожерни индекс процене здравственог ризика у вези са вапингом. ЕНДС дистрибуција величине аеросола и фракције таложења у дисајним путевима су кључни фактори за тачну процену овог пивот индекса [23], и стога га треба укључити у процену ризика по здравље.
Ова студија је попунила празнине у знању коришћењем побољшаног приступа за процену депонованих доза хемикалија у два уобичајена ЕНДС производа за једнократну употребу и са њима повезаним здравственим ризицима од рака и који нису од рака. Експериментални приступ је разматрао фракције респираторног таложења аеросола зависне од величине и спровео анализу хемијских састојака одвојене по величини на ЕНДС аеросолу. Налази из наше студије могли би да побољшају тачност процене доза ЕНДС хемикалија депонованих у плућима вапера, што би заузврат могло да пружи информације о прописима за дуван и будућим студијама великих размера које процењују здравствене ризике повезане са употребом ЕНДС производа за једнократну употребу.
2. Материјали и методе
2.1. Сакупљање узорака аеросола ЕНДС одвојено по величини
Хемијске анализе аеросола у овој студији спроведене су на следећа два популарна ЕНДС производа за једнократну употребу: Пуфф Бар (Грожђе) и Аир Бар (Ватермелон Ице). Одабир ова два ЕНДС производа за једнократну употребу био је заснован на распрострањености ЕНДС производа за једнократну употребу из посебне студије истраживачког тима који је испитивао понашања студената у ЕНДС употреби. Ова два ЕНДС производа за једнократну употребу била су најчешће усвојена међу учесницима студије.
У овој студији, узорци ЕНДС аеросола раздвојени по величини су сакупљени коришћењем Мицро-Орифице Униформ Депосит Импацтор-а (МОУДИ 110-Р, МСП Цо., Схоревиев, МН, САД). МОУДИ је способан да сакупља узорке аеросола са пречником честица у распону од 0.056 до 18 µм у својих 11 фаза сакупљања (тј. узорковање одвојено по величини). Надмашује уобичајене аеросолне инструменте за директно очитавање као што су бројачи честица и спектрометри који не могу да поднесу свеже генерисани аеросол е-цигарете са изузетно високом концентрацијом аеросола. Сваки МОУДИ степен има опсег величине честица који се може сакупљати, а просечна фракција таложења у плућима може се израчунати на основу тог опсега величине честица (видети Додатак А Табела А1). ЕНДС узорци аеросола које је МОУДИ прикупио у различитим фазама коришћени су за прорачуне расподеле величине честица и анализе хемијског састава.
За прикупљање узорака ЕНДС аеросола за једнократну употребу, мембрански филтери од политетрафлуороетилена (ПТФЕ) (ПАЛЛ Цо., Порт Васхингтон, НИ, САД) су постављени на сваки МОУДИ степен, а МОУДИ је радио при протоку узорковања од 30 Л/мин. Шприц од 100 мЛ је коришћен за извлачење ЕНДС аеросола из два ЕНДС производа за једнократну употребу и затим упумпавање ЕНДС аеросола директно у МОУДИ за узимање узорака. Ова процедура је поновљена 10 пута (10 удисаја) да би се акумулирала довољна количина ЕНДС аеросола на сваком МОУДИ степену за накнадну анализу тежине и супстанце. Након експеримента за прикупљање узорака, ПТФЕ филтери са сакупљеним узорцима ЕНДС аеросола су истоварени из МОУДИ, појединачно пондерисани микровагом, а затим послати у лабораторије на органску хемијску анализу и анализу метала да би се идентификовали хемијски састојци зависни од величине у ЕНДС аеросолу. Прикупљање узорака је обављено три пута за сваки ЕНДС производ како би се осигурала поузданост и поновљивост података. Расподела величине честица ЕНДС аеросола и подаци о хемијским састојцима зависни од величине играју кључну улогу у процени депоноване дозе специфичне ЕНДС хемикалије у плућима вапера.
2.2. Органска хемијска и метална анализа
Органска хемијска анализа за ЕНДС аеросол је спроведена коришћењем гасне хроматографије-масене спектрометрије (ГЦ/МС) да би се открила маса органских хемикалија као што су никотин, ПГ, ВГ и агенси за укус на МОУДИ филтерима за добијање информација зависних од величине. Конкретно, два ЕНДС-а за једнократну употребу су растављена да би се лоцирали фитиљи за е-течност натопљени е-течношћу. Главне хемијске компоненте у е-течности су прво екстраховане ацетонитрилом и анализиране помоћу ГЦ/МС. Затим су узорци ЕНДС аеросола на МОУДИ филтерима екстраховани на исти начин и концентровани за ГЦ/МС анализу. ГЦ/МС хемијска анализа је опремљена јонизационим извором електронских јона (ГЦ/ЕИ-МС, Агилент 6890Н ГЦ и 5975 инерт КСЛ МСД), а све хемикалије су квантификоване коришћењем аутентичних или сурогат стандарда. Детаљне процедуре за органску анализу описане су на другом месту [23]. У органској хемијској анализи, опоравак циљних аналита је одређен сипањем познате количине хемикалија на празне филтере (н=3) и екстраховањем истим поступцима као и сакупљање узорака аеросола. Анализа метала је спроведена коришћењем масене спектрометрије индуктивно спрегнуте плазме (ИЦП/МС) да би се открила маса опасних метала као што су никл, хром и олово на различитим МОУДИ филтерима за добијање информација зависних од величине. МОУДИ филтери су прво обрађени за кисело лужење и варење коришћењем ултра-чистог двоструко дестилованог ХНО3и ХФ, а затим су дигестирани раствори узорака упарени до почетне сувоће. За ИЦП/МС анализу применом ИЦП/МС Трипле Куад (модел 8800, Агилент Тецхнологиес, Санта Цлара, Калифорнија, САД) коришћен је претходно добро успостављен протокол [24]. На овај начин се могу добити метални елементи до нивоа испод ппб (нг/г) са ±5% прецизности.
Фокус лабораторијске анализе у овој студији су штетне органске хемикалије и метали који су претходно идентификовани у ЕНДС аеросолу и објављени у литератури [14,18,25,26,27,28,29]. Стога је дизајн наше органске хемијске анализе био фокусиран на никотин, растварач носач (нпр. глицерол, пропилен гликол, формалдехид, ацеталдехид, акролеин, ацетон, метилглиоксал, бензојева киселина и триетил цитрат), као и ароме и друге хемикалије ( на пример, етилванилин, ванилин, цинамалдехид, ментол, ацетоин, цитрал, бензил алкохол, бензалдехид, диацетил, етил ацетат, етил малтол, триацетин, метил антранилат, метил дихидројасмонат, мелонал, корилон, етил-актон, -дотерекалактон δ 3-хексен-1-ол). По истом принципу, више од 20 метала је откривено у нашој анализи метала, али фокус ове студије био је на никлу (Ни), мангану (Мн), цинку (Зн), хрому (Цр) и олову (Пб).
2.3. Процена депонованих доза ЕНДС супстанци
Да би се проценили здравствени ризици повезани са удисањем ЕНДС супстанци у плућима вапера, израчунате су просечна дневна доза (АДД) и просечна дневна доза (ЛАДД). АДД и ЛАДД су израчунати на основу следећих конвенционалних једначина:𝐴𝐷𝐷=𝐶×𝐶𝑅×𝐶𝑇𝐵𝑊×𝐴𝑇���=�×��×����×��
(1)
𝐿𝐴𝐷𝐷=𝐶×𝐶𝑅×𝐶𝑇𝐵𝑊×𝐿𝐸����=�×��×����×��
(2)
где је 𝐶� концентрација изложености (нг/м3), 𝐶𝑅�� је контактна стопа (м3/дан), 𝐶𝑇�� је време контакта, за које се претпоставља да је 30 година (10.950 дана) за врхунску популацију вапера, 𝐵𝑊�� је телесна тежина (70 кг), 𝐴𝑇�� је просечно време , што је једнако 𝐶𝑇�� (10.950 дана), а 𝐿𝐸�� је очекивани животни век, који је 70 година (25.550 дана) према УСЕПА подразумеваним претпоставкама изложености. У случају вапинга, термин 𝐶×𝐶𝑅�×�� је једнак дневном уносу ЕНДС супстанце (нг/дан), а дневни унос супстанце кроз вапинг требало би да потиче од укупних удисаја вапинга у једном дан. На основу литературе, пријављени просечни дневни удисаји вапера су око 163 удисаја/дан [30]. Стога, на основу експерименталног дизајна и резултата ове студије, једначине (1) и (2) се затим могу модификовати за подешавање вапинга на следећи начин:𝐴𝐷𝐷𝑗=∑𝑖𝐴𝐷𝐷𝑖,𝑗=0.1𝑀𝑖,𝑗×𝐶𝑅𝑝×𝐶𝑇𝐵𝑊×𝐴𝑇����=∑�����,�=0.1��,�×���×����×��
(3)
𝐿𝐴𝐷𝐷𝑗=∑𝑖𝐿𝐴𝐷𝐷𝑖,𝑗=0.1𝑀𝑖,𝑗×𝐶𝑅𝑝×𝐶𝑇𝐵𝑊×𝐿𝐸�����=∑������,�=0.1��,�×���×����×��
(4)
где је 𝑀𝑖,𝑗��,� маса специфичне ЕНДС супстанце ј (органске хемикалије или метала) у ЕНДС аеросолу који се налази на МОУДИ степену И (и {{0}} до 11) из ГЦ-а /МС и ИЦП/МС анализе. Пошто је 𝑀𝑖,𝑗��,� засновано на 10 удисаја, 0,1𝑀𝑖,𝑗��,� је једнако маси ЕНДС супстанце у једном удисају. 𝐶𝑅𝑝��� је стопа контакта ЕНДС аеросола у јединици пуфф/дан. На основу литературе, 𝐶𝑅𝑝��� је постављено на 163 удисаја/дан [30]. На основу њих, 𝐴𝐷𝐷𝑖,𝑗����,� одражава просечну дневну дозу специфичне супстанце ј садржане у ЕНДС аеросолу у опсегу величине и (МОУДИ степен и); 𝐿𝐴𝐷𝐷𝑖,𝑗�����,� је просечна дневна доза одређене супстанце ј која се налази у ЕНДС аеросолу у опсегу величине и. Сумирање у једначинама (3) и (4) показује да се доза специфичне ЕНДС супстанце у плућима активног вапера израчунава агрегацијом доза из свих 11 појединачних МОУДИ фаза (∑𝐴𝐷𝐷𝑖,𝑗∑����,� и ∑𝐿𝐴𝐷𝐷𝑖,𝑗∑�����,�). Једначине (3) и (4) се могу даље модификовати узимањем у обзир важног фактора фракција аеросолног респираторног таложења да би се проценила депонована доза у плућима вапера (тј. доза доприноси ЕНДС аеросолом који се заправо таложи у дисајним путевима) на следећи начин:𝐴𝐷𝐷′𝑗=∑𝑖𝐴𝐷𝐷𝑖,𝑗×𝐷𝐹𝑖���′�=∑�����,�×���
(5)
𝐿𝐴𝐷𝐷′𝑗=∑𝑖𝐿𝐴𝐷𝐷𝑖,𝑗×𝐷𝐹𝑖����′�=∑������,�×���
(6)
где је 𝐷𝐹𝑖��� средња респираторна фракција таложења (од {{0}}.0 до 1,0) за величину аеросола који се може сакупљати у МОУДИ степену и. Људски респираторни систем коришћен у овој студији покрива трахеобронхијалне дисајне путеве до алвеоларног региона, а одговарајући објављени подаци фракција аеросолних респираторних таложења су усвојени за добијање средњих фракција таложења (видети Додатак А Табела А1 за процењене 𝐷𝐹𝑖��) [ 23]. На овај начин, 𝐴𝐷𝐷′𝑗���′� и 𝐿𝐴𝐷𝐷′𝑗����′� узимају у обзир реалне масене уделе супстанце у ЕНДС аеросолу, као и део ЕНДС удахнутог аеросола који доприноси на депоновану дозу.2.4. Процена ризика од рака и не-рака
Процењена 𝐴𝐷𝐷′𝑗���′� из једначине (5) је затим коришћена за израчунавање коефицијента опасности (ХК) за процену здравственог ризика који није повезан са раком изазваног супстанцом ј у ЕНДС производу за једнократну употребу (органска хемикалија или метал) како следи:𝐻𝑄𝑗=𝐴𝐷𝐷′𝑗𝑅𝑓𝐷𝑗 {<1 No adverse health effect is expected>1 Штетан утицај на здравље је потенцијалан ���=���′���� {<1 No adverse health effect is expected>1 Могући су штетни ефекти на здравље
(7)
где је 𝑅𝑓𝐷𝑗���� референтна доза (РфД) објављена за ЕНДС супстанцу ј. Имајте на уму да је у случају да је само референтна концентрација (РфЦ) била доступна за одређену супстанцу, РфЦ је претворен у РфД користећи разумну брзину удисања од 20 м3/дан и подразумевану телесну тежину од 70 кг (тј. РфД=РфЦ × 20/70) [18]. Даље, индекс опасности (ХИ) је примењен на супстанце које изазивају сличне здравствене ефекте који нису канцерогени на исти циљни орган/систем (нпр. респираторни систем). Према томе, ХИ је збир свих повезаних 𝐻𝑄𝑗�� (𝐻𝐼=∑𝐻𝑄𝑗��=∑���). Када ХК или ХИ премашују 1,0, то указује да су штетни ефекти на здравље без рака потенцијални за кориснике ЕНДС за једнократну употребу. карциноми повезани са употребом ЕНДС производа за једнократну употребу на следећи начин:𝐶𝑎𝑛𝑐𝑒𝑟 𝑅𝑖𝑠𝑘𝑗=𝐿𝐴𝐷𝐷′𝑗×𝐶𝑆𝐹𝑗 {<10−6 Acceptable cancer risk >10−6 Неприхватљив ризик од рака������ �����=����′�×���� {<10−6 Acceptable cancer risk >10−6 Неприхватљив ризик од рака
(8)
где је 𝐶𝑆𝐹𝑗���� објављени фактор нагиба рака (тј. потенција рака) специфичне ЕНДС супстанце ј (органске хемикалије или метала). За процену ризика од рака, процењени ризик од рака који премашује 10−6(један у милион) указује на неприхватљив ризик од рака за кориснике ЕНДС за једнократну употребу. Вредности РфД, РфЦ и ЦСФ у једначинама (7) и (8) за процену ризика од рака и не-карцинома су сакупљене са званичних веб страница УС ЕПА и ЦалЕПА [31,32,33,34].3. Резултати
3.1. Откривене супстанце у ЕНДС аеросолу
Табела 1 и Табела 2 приказују (изабране) органске хемикалије и метале откривене из аеросола генерисаног из два ЕНДС производа за једнократну употребу, Пуфф Бар (Грожђе) и Аир Бар (Лубеница), респективно. Квантификовани резултати су изражени као маса супстанце откривене на филтеру (нг), што је био просек за три примерке филтера истог степена МОУДИ. За органска једињења, на основу наше хемијске анализе, и Пуфф Бар (Грожђе) и Аир Бар (Луд од лубенице) садрже никотин, пропилен гликол (ПГ), глицерол (ВГ), бензојеву киселину, триетил цитрат, етил малтол и {{2 }}хексен-1-ол. Познато је да су ПГ и ВГ растварачи који се обично користе у е-течности ЕНДС производа. Поред тога, Пуфф Бар такође садржи метил антранилат, -терпинеол и перилартин, док Аир Бар такође садржи бензил алкохол, ванилин, мелонал, метил дихидројасмонат и -декалактон. Органске хемикалије као што су ванилин, мелонал, етил малтол и бензил алкохол се додају као ароме [35]. За анализу метала, навели смо само метале за које је документовано да су повезани са штетним ефектима на здравље у табели 1 и табели 2. Метали откривени на филтерима укључују хром, никл, манган, олово, алуминијум и цинк, а сви су документовани да негативно утиче на респираторни систем (па чак и на рак плућа) и централни нервни систем [18]. Табела 1 и табела 2 такође представљају дистрибуцију масе ЕНДС аеросола прикупљеног од стране МОУДИ на основу распона величина аеросола за прикупљање. Све у свему, маса органских хемикалија је нормално распоређена и достигла је максимум око стадијума 6 (величина аеросола за прикупљање од 1,8 већа или једнака д Већа или једнака 1.0 µм), што је пропорционално дистрибуцији масе ( једнака дистрибуцији величине честица) ЕНДС аеросола. Међутим, нисмо приметили метале након такве дистрибуције. Са горњим подацима о састојцима супстанце зависне од величине, може се проценити доза специфичне супстанце која се односи на ЕНДС (органске хемикалије или метала) депоноване у плућима вапера, као и повезани здравствени ризици.
Табела 1.Супстанце откривене у узорцима ЕНДС аеросола одвојеним по величини које генерише Аир Бар (Ватермелон Ице).
Табела 2.Супстанце откривене у узорцима ЕНДС аеросола одвојеним по величини које генерише Пуфф Бар (Грожђе).
3.2. Процењене респираторне депоноване дозе ЕНДС супстанци
Табела 3 и табела 4 приказују процењене АДД и ЛАДД за оне органске хемикалије и метале наведене у табели 1 и табели 2. Процењени АДД и ЛАДД су израчунати на основу једначина (1)–(6), узимајући у обзир реалне параметре употребе ЕНДС , састав супстанце зависан од величине аеросола и конвенционалне фракције аеросолног таложења у дисајним путевима. АДД и ЛАДД мере респираторну депоновану дозу ЕНДС супстанце од интереса. Као што је приказано у табели 3 и табели 4, депоноване дозе које одговарају никотину, пропилен гликолу, глицеролу и бензовој киселини биле су релативно веће од оних других органских хемикалија. Међу металима, цинк, алуминијум, никл и хром имају тенденцију да имају релативно веће депоноване дозе. Генерално, Аир Бар (Ватермелон Ице) је резултирао већим депонованим дозама и органских хемикалија и метала у поређењу са Пуфф Бар (Грожђе). Конкретно, ЕНДС аеросол генерисан из Аир Бар-а (Ватермелон Ице) садржао је веће процењене дозе никотина, пропилен гликола, глицерола, хрома, никла, мангана, олова, алуминијума и цинка, у поређењу са оним из Пуфф Бар-а (Грожђе).
Табела 3.Процењене дозе депоноване у плућима и ризици од рака и не-карцинома ЕНДС аеросола који генерише Аир Бар-Ватермелон Ице.
Табела 4.Процењене дозе депоноване у плућима и ризици од рака и не-карцинома ЕНДС аеросола који генерише Пуфф Бар-Грапе.
3.3. Процењени ризици од рака и не-карцином ЕНДС супстанци
Ризици од рака и не-канцерогени ризик за одабране метале пронађене у ЕНДС аеросолу процењени су на основу одговарајућих АДД и ЛАДД, а резултати су представљени у табели 3 и табели 4. Ове табеле такође показују вредности ЦСФ које су објавиле САД. ЕПА и ЦалЕПА и примењени су у нашој процени ризика од рака [32]. Међу металима пронађеним у аеросолу који производи Аир Бар (Ватермелон Ице), процењени ризици од рака хрома и никла су били 1.0 × 10−3и 1,5 × 10−6за које се сматра да су знатно изнад прихватљивог ризика од 10−6. За метале у аеросолу који генерише Пуфф Бар (Грожђе), процењени ризик од рака респираторних органа који одговара хрому био је 3,9 × 10−4, што такође превазилази конвенционално прихватљив ризик. За процену ризика од рака (мерено од стране ХК), коришћени су РфД (или РфЦ) који одговарају оним металима које су објавили УС ЕПА и ЦалЕПА (наведени у табели 3 и табели 4) [31,33,34]. Резултати процене ризика од рака показују да су вредности ХК за све метале у табели 3 и табели 4 биле мање од 1.{{10}}, што указује да ниједан од метала сам по себи не би изазивају значајан утицај на респираторни систем или ЦНС. Међутим, када се сумирају здравствени ризици без рака који одговарају истом циљном органу, откривено је да хром и никл у аеросолу који ствара Аир Бар (Ватермелон Ице) представљају респираторни ризик од ХИ=1.14, што је изнад прихватљивог нивоа од 1,0, што указује на потенцијални ризик од штетних респираторних ефеката (не-канцерогених) међу људима који редовно користе Аир Бар (Ватермелон Ице). Слични штетни ефекти, међутим, нису пронађени у аеросолу који производи Пуфф Бар (Грожђе).
4. Дискусија
Резултати добијени из ове експерименталне студије попунили су празнине у литератури пружајући тачнију процену респираторне депоноване дозе и повезаних здравствених ризика од рака и не-канцера везаних за једнократну употребу ЕНДС. Прибављањем података о хемијским састојцима одвојених по величини из ЕНДС аеросола и узимањем у обзир фракције респираторног таложења зависне од величине аеросола, могу се прецизно проценити здравствени ризици ЕНДС производа за једнократну употребу. Главна предност овог приступа је што узима у обзир количину ЕНДС супстанци које се заправо таложе у људским дисајним путевима.
Наши налази хемијске анализе су потврдили да аеросол е-цигарете садржи штетне органске хемикалије и метале (нпр. бензил алкохол, -декалактон, хром, никл) за које је документовано да изазивају респираторне проблеме, па чак и рак плућа. Такође смо открили да се манган и олово појављују у ЕНДС аеросолу, који има познате негативне ефекте на људски ЦНС. Међу откривеним металима, открили смо да су процењени ризици од рака респираторних органа који одговарају хрому из оба ЕНДС производа за једнократну употребу били знатно изнад прихватљивог ризика. Ризик од рака респираторних органа који одговара никлу у аеросолу из Аир Бар-а (Ватермелон Ице) је такође био знатно изнад прихватљивог ризика. Штавише, ни хром ни никл сами у два ЕНДс производа за једнократну употребу нису били повезани са неприхватљивим здравственим ризицима који нису повезани са раком. Ипак, када сумирамо њихове појединачне ризике од рака са истим циљним органом, открили смо да хром и никл у ЕНДС аеросолу који производи Аир Бар (Ватермелон Ице) имају адитивни ефекат на респираторни систем. Ови резултати одражавају све већи број доказа који подржавају идеју да су канцерогене и штетне хемикалије заиста забринуте за редовне кориснике ЕНДС [18,25,35]. Приметно је да су наши процењени ризици од рака и не-канцерогени били генерално нижи од оних из студије Фовлеса и сарадника [18], вероватно због различитих типова ЕНДС и метода за добијање концентрација метала. Наше процене ће вероватно бити тачније јер су засноване на процењеним дозама хемикалија депонованих у људским дисајним путевима, као и на саставу ЕНДС супстанци које су експериментално анализиране и пронађене у ЕНДС аеросолу.
Јединствен допринос ове студије је да је процена депонованих доза и повезаних здравствених ризика узета у обзир у величини честица аеросола. Метода коришћена у овој студији могла би се даље применити на испитивање токсичности аеросола за друге ЕНДС производе. Конкретно, подаци о састојцима који зависе од величине добијени из наше хемијске анализе дали су корисне информације за исправну процену дозе специфичних ЕНДС хемикалија у региону дисајних путева људи. На основу података добијених из МОУДИ колекције узорака одвојених по величини, открили смо да су расподеле величине честица скоро свих органских хемикалија пропорционалне дистрибуцији масе ЕНДС аеросола. Органске хемикалије садржане у ЕНДС аеросолу биле су нормално распоређене и углавном су достигле максимум око МОУДИ фазе 6 (величина колекционарског аеросола: од 1.0 до 1,8 µм). Имајући у виду информације о респираторном таложењу аеросола зависно од величине (пријављено у Додатку А, табела А1), то имплицира да би се 16% најзаступљенијих ЕНДС аеросола који се удише (1.0–1,8 µм) депоновало у плућима вапера унутар трахеобронхијалне дисајне путеве и алвеоларну регију.
Поред побољшане експерименталне методе, ова студија има важне политичке импликације. Ова студија је открила да су штетна и потенцијално штетна органска једињења и метали откривени у аеросолу из два ЕНДС-а за једнократну употребу, при чему је неколико метала довело до претерано прихватљивог ризика од рака и/или не-рака. Ови резултати наглашавају важност регулисања таквих штетних и потенцијално штетних хемикалија. Поред верификације налаза претходних студија да су грејни елементи и ароме у е-течностима ЕНДС производа извори неких штетних хемикалија [18,25], наша студија је даље развила методологију за прецизнију процену доза супстанци повезаних са ЕНДС који би могао боље да информише регулативу о дуванским производима пружајући тачнију процену нивоа токсичности. Штавише, пошто је ФДА забранила ароматизоване ЕНДС производе осим ЕНДС за једнократну употребу због ФДА-ине уске дефиниције кертриџа за е-цигарете [11], налази из наше студије која се посебно фокусирала на ЕНДС за једнократну употребу пружили су додатну научну основу за ФДА да размотри проширење забране укуса на ЕНДС производе за једнократну употребу. Поред тога, пошто компаније ЕНДС обично рекламирају да ЕНДС садрже никотин, хемикалије за арому и растворе носача (нпр. пропилен гликол), али умањују постојање штетних супстанци у ЕНДС аеросолу [36], строжи захтеви за означавање производа и ефикасне кампање против комуникације су императив .
Ова студија има ограничења која треба признати. Прво, иако смо истражили аеросол из два уобичајена ЕНДС-а за једнократну употребу, они нису представљали све ЕНДС производе који се разликују по укусима, моделима и брендовима. Различите карактеристике производа могу бити повезане са различитим здравственим ризицима. На пример, једна студија која је испитивала бензалдехид у аеросолима генерисаним ЕНДС открила је да су највиши нивои бензалдехида откривени у ЕНДС производима са укусом трешње [37]. Потребне су будуће студије за систематско истраживање токсичности аеросола заједно са карактеристикама производа (нпр. укус, модел, напон напајања) како би се информисале о додатним регулаторним мерама за дуван. Друго, наша процена здравствених ризика од рака и не-канцера повезаних са органским једињењима и металима из ЕНДС аеросола била је заснована на документованој потенцији рака (ЦСП) и РфД (или РфЦ) информацијама које су дали ЕПА и ЦалЕПА. Међутим, такве информације нису утврђене за већину органских хемикалија откривених у овој студији. Стога, иако се дневне дозе као што су АДД и ЛАДД могу проценити за све органске хемикалије које се налазе у ЕНДС аеросолу, повезане процене ризика по здравље могу се извршити само за неке хемикалије. Потребне су будуће студије за даље истраживање здравствених ризика повезаних са другим хемикалијама када информације о њиховој токсичности (тј. ЦСП, РфД и РфЦ) постану доступне. Коначно, коришћење шприца за извлачење аеросола из ЕНДС производа за стварање ЕНДС аеросола можда не представља стварну ситуацију вапинга. Међутим, овај метод је једноставан и користан начин да се ефикасно генерише аеросол из ЕНДС производа. За будуће студије, комерцијално доступне машине за пушење е-цигарета као што је ЦСМ-еСТЕП (ЦХ Тецхнологи УСА, Инц., Нортхеастерн, Нев Јерсеи) могу се набавити како би се створио репрезентативнији и поузданији ЕНДС аеросол за сродне експерименте.
5. Закључци
Ова студија пружа вредне експерименталне резултате о респираторној депонованој дози која је повезана са употребом ЕНДС производа за једнократну употребу, узимајући у обзир састојке ЕНДС супстанце зависне од величине аеросола и фракције таложења у респираторном аеросолу, што је дало прецизније процене ризика од рака и не-карцинома. Метода и налази из студије могу допринети постојећој литератури о токсичности ЕНДС аеросола и могу дати информације о будућим студијама великих размера које истражују здравствене ризике повезане са ЕНДС. Налази такође могу дати информацију регулаторним напорима за дуван, као што су проширење савезне забране укуса на ЕНДС производе за једнократну употребу, спровођење строжих захтева за означавање производа и развој ефикасних комуникацијских кампања за борбу против утицаја ових нових ЕНДС производа на јавно здравље.
Прилози аутора
В.-ЦС, Х.-ЦЛ и АБ дизајнирали су и концептуализирали студију. Х.-ЦЛ и АБ су извршили претрагу литературе и пружили резиме претходних истраживања. В.-ЦС је водио лабораторијски рад. Х.-ЦЛ је извршио процену здравственог ризика. Х.-ЦЛ и В.-ЦС су интерпретирали налазе. Х.-ЦЛ и В.-ЦС су израдили рукопис. АБ је критички ревидирао рукопис. Сви аутори су прочитали и сложили се са објављеном верзијом рукописа.
Финансирање
Ову студију су подржали Р21ЕС031795 из Националног института за здравствене науке о животној средини (НИЕХС) за В.-ЦС, Р01ДА049154 из Националног института за злоупотребу дрога (НИДА) за АБ и Х.-ЦЛ, и подршку од Југозападног центра за професионалне и здравље животне средине (СВЦОЕХ), Центар за контролу и превенцију болести (ЦДЦ) Национални институт за безбедност и здравље на раду (НИОСХ) Образовни и истраживачки центар (Т42ОХ008421) при Универзитету Тексас Здравствени научни центар у Хјустону (УТеалтх) Сцхоол оф Публиц Здравље.
