E-cigarete za enkratno uporabo in z njimi povezana zdravstvena tveganja: Eksperimentalna študija
Pustite sporočilo
E-cigarete za enkratno uporabo in z njimi povezana zdravstvena tveganja: Eksperimentalna študija
Povzetek
Prevladuje uporaba elektronskih sistemov za dostavo nikotina (ENDS), vključno z elektronskimi cigaretami za enkratno uporabo. Obstoječe kemijske analize ENDS so bile osredotočene na e-tekočine in ne na aerosole ter niso upoštevale velikosti delcev in frakcij usedanja aerosolov v dihalih, ki so ključni dejavniki za inhalacijske odmerke. Ta študija je raziskala organske kemične in kovinske sestavine v aerosolu ENDS, ločenem po velikosti, ter ocenila odložene odmerke in zdravstvena tveganja teh snovi. Kemične analize aerosolov so bile izvedene na dveh priljubljenih izdelkih ENDS za enkratno uporabo: Puff Bar (Grozdje) in Air Bar (Watermelon Ice). Ustvarjen je bil aerosol ENDS, ki je bil dostavljen v impaktor z enakomernimi usedlinami z mikro odprtino za zbiranje vzorcev aerosolov, ločenih po velikosti, v katerih so bile analizirane organske kemikalije in kovine. Ocenjeni so bili dnevni in življenjski odmerki za vsako kemikalijo. Na podlagi deponiranih odmerkov so bile opravljene ocene rakavih in nerakovih tveganj. Ugotovili smo, da aerosol e-cigaret vsebuje nekatere škodljive organske kemikalije in kovine, ki dokumentirano povzročajo težave z dihanjem. Ocenjena tveganja za raka dihal, ki ustrezajo krom iz izdelkov ENDS in nikelj iz Air Bar (Watermelon Ice), so bila bistveno višja od konvencionalno sprejemljivega tveganja. Metoda, ugotovitve in posledice lahko prispevajo k obstoječi literaturi o študijah toksičnosti ENDS, prav tako pa lahko pomagajo pri urejanju tobaka in prihodnjih obsežnih študijah.
Ključne besede:
E-cigarete za enkratno uporabo; toksičnost aerosolov; tveganje za zdravje; porazdelitev velikosti delcev; odlaganje v dihalih1. Uvod
Uporaba elektronskih sistemov za dostavo nikotina (ENDS), vključno z uporabo e-cigaret, je razširjena med mladimi in mlajšimi odraslimi in je postala vprašanje javnega zdravja. Glede na našo sekundarno analizo podatkov Ankete o nacionalnem zdravstvenem intervjuju iz leta 2019 je bila stopnja razširjenosti uporabe ENDS med mladimi odraslimi 32,4 % oziroma 9,4 %, kar je sledilo naraščajočemu trendu v zadnjem desetletju [1]. Poleg tega je študija, ki je uporabila podatke iz Nacionalne raziskave o kajenju mladih iz leta 2019, pokazala, da je 27,5 % srednješolcev poročalo o trenutni uporabi e-cigaret; med njimi jih je 34,2 % poročalo o pogosti uporabi e-cigaret (tj. uporabljenih 20 ali več dni v zadnjih 30 dneh) [2]. Izdelki ENDS so še posebej privlačni za mlade in mlade odrasle zaradi svojih prilagodljivih in novih lastnosti [3,4,5], manjšega zaznanega tveganja [6,7] in večje družbene sprejemljivosti kot gorljive cigarete [8].
Izdelki ENDS so raznoliki in se hitro razvijajo od cigaretom podobnih izdelkov za enkratno uporabo (prva generacija) do sistemov kartuš (druga generacija), do sistemov rezervoarjev (tretja generacija) in naprav z nikotinsko soljo, kot je JUUL (četrta generacija). Nedavno so priljubljenost JUUL-a dohitele JUUL-u podobne naprave za e-cigarete za enkratno uporabo (v nadaljevanju "ENDS za enkratno uporabo") zaradi svojih možnosti arome, privlačnega dizajna in embalaže, nizke cene in priročnosti (tj. v enem, samostojen, brez polnjenja e-tekočine in brez polnjenja baterije) [2,9]. Tobačna industrija je pokazala izjemno iznajdljivost pri zagotavljanju novih/spremenjenih izdelkov v skladu s predpisi [10]. Na primer, od takrat, ko je bila ta študija izvedena v začetku leta 2022, izdelki ENDS za enkratno uporabo niso omejeni z zvezno uredbo o okusih zaradi ozke definicije FDA za kartušo [11]. Pravzaprav 85,8 % trenutnih mladih uporabnikov kupi ENDS za enkratno uporabo s sadnimi okusi [12].
Študije so pokazale, da izdelki ENDS vsebujejo aromatične kemikalije, od katerih so nekatere povezane z draženjem dihal ali poškodbami, kot so δ-dodekalakton, mentol, benzilalkohol in korilon [13,14,15,16]. Poleg tega so grelni elementi (npr. atomizer/tuljava) in rezervoarji naprav ENDS sestavljeni iz kovin, ki bi se lahko med uporabo sprostile v e-tekočino in aerosol, pri čemer krom in nikelj največ prispevata k tveganju za raka [17,18]. Vendar so se obstoječe kemijske analize, opravljene za izdelke ENDS, vključno z ENDS za enkratno uporabo, osredotočale predvsem na e-tekočino, ki ne odraža nujno kemikalij v aerosolu ENDS, ki se dejansko odlagajo v dihalnih poteh uporabnikov ENDS [15,19]. Čeprav obstaja peščica študij, ki so analizirale aerosol ENDS [20,21,22] in ocenile s tem povezana zdravstvena tveganja [18], te študije niso upoštevale velikosti delcev aerosola ENDS in dihal, povezanih z velikostjo. frakcij usedanja ob ocenjevanju tveganja za zdravje. To je resna težava, saj velikost delcev neposredno vpliva na mesto usedanja v dihalih in delež usedlin v dihalnih poteh. Pravzaprav je aerosol ENDS, ki nastane pri uparjanju, mešanica kapljic tekočine s premerom delcev aerosola v razponu od ultrafinih (manj kot 0,1 µm) do velikosti mikronov (do približno 4 µm). Tako se pričakuje, da bo vdihani aerosol ENDS vstopil in se odložil v različnih regijah dihalnih poti človeka z različnimi odloženimi odmerki. Pomembno je, da se pričakuje, da se bo večina aerosola ENDS odložila v spodnjih dihalnih poteh, kar bo verjetno negativno vplivalo na zdravje zaradi ogromne površine dihalnih poti v alveolarni regiji [23]. Odloženi odmerek je predhodnik notranjega odmerka pred upoštevanjem dihalnega očistka in stopnje absorpcije, zato lahko služi kot središčni indeks ocene zdravstvenega tveganja, povezanega z vpivanjem. Porazdelitev velikosti aerosolov ENDS in frakcije usedlin v dihalih so ključni dejavniki za natančno oceno tega vrtilnega indeksa [23], zato ga je treba vključiti v oceno tveganja za zdravje.
Ta študija je zapolnila vrzeli v znanju z uporabo izboljšanega pristopa za oceno odloženih odmerkov kemikalij v dveh običajno sprejetih izdelkih ENDS za enkratno uporabo in z njimi povezanih zdravstvenih tveganj za raka in raka. Eksperimentalni pristop je upošteval od velikosti odvisne frakcije usedanja aerosola v dihalih in izvedel analizo kemičnih sestavin, ločeno po velikosti, na aerosolu ENDS. Ugotovitve iz naše študije bi lahko izboljšale natančnost ocenjevanja odmerkov kemikalij ENDS, odloženih v pljučih vaperja, kar bi posledično lahko vplivalo na predpise o tobaku in prihodnje obsežne študije, ki ocenjujejo zdravstvena tveganja, povezana z uporabo izdelkov ENDS za enkratno uporabo.
2. Materiali in metode
2.1. Zbiranje vzorcev aerosolov ENDS ločeno po velikosti
Kemične analize aerosolov v tej študiji so bile izvedene na naslednjih dveh priljubljenih izdelkih ENDS za enkratno uporabo: Puff Bar (Grozdje) in Air Bar (Watermelon Ice). Izbor teh dveh izdelkov ENDS za enkratno uporabo je temeljil na razširjenosti izdelkov ENDS za enkratno uporabo iz ločene študije raziskovalne skupine, ki je preučevala vedenje študentov pri uporabi ENDS. Ta dva izdelka ENDS za enkratno uporabo sta bila najpogosteje uporabljena med udeleženci študije.
V tej študiji so bili vzorci aerosolov ENDS, ločeni po velikosti, zbrani z uporabo mikroodprtine Uniform Deposit Impactor (MOUDI 110-R, MSP Co., Shoreview, MN, ZDA). MOUDI je sposoben zbirati vzorce aerosolov s premeri delcev od 0.056 do 18 µm v 11 stopnjah zbiranja (tj. vzorčenje, ločeno po velikosti). Prekaša običajne aerosolne instrumente z neposrednim odčitavanjem, kot so števci delcev in spektrometri, ki ne prenesejo sveže ustvarjenega aerosola e-cigaret z izjemno visoko koncentracijo aerosola. Vsaka stopnja MOUDI ima obseg velikosti delcev, ki ga je mogoče zbirati, in na podlagi tega obsega velikosti delcev je mogoče izračunati povprečno frakcijo odlaganja v pljučih (glejte tabelo A1 v dodatku A). Vzorci aerosolov ENDS, ki jih je zbral MOUDI v različnih fazah, so bili uporabljeni za izračun porazdelitve velikosti delcev in analize kemične sestave.
Za zbiranje vzorcev aerosolov ENDS za enkratno uporabo so bili membranski filtri iz politetrafluoroetilena (PTFE) (PALL Co., Port Washington, NY, ZDA) nameščeni na vsako stopnjo MOUDI, MOUDI pa je deloval pri pretoku vzorčenja 30 L/min. 100 ml brizgo smo uporabili za črpanje aerosola ENDS iz dveh izdelkov ENDS za enkratno uporabo in nato črpanje aerosola ENDS neposredno v MOUDI za zbiranje vzorcev. Ta postopek je bil ponovljen 10-krat (10 vpihov), da se je nabrala zadostna količina aerosola ENDS na vsaki stopnji MOUDI za nadaljnjo analizo teže in snovi. Po poskusu zbiranja vzorcev so bili PTFE filtri z zbranimi vzorci aerosola ENDS raztovorjeni iz MOUDI, posamično obteženi z mikrotehtnico in nato poslani v laboratorije za analizo organskih kemikalij in kovinsko analizo za identifikacijo od velikosti odvisnih kemičnih sestavin v aerosolu ENDS. Zbiranje vzorcev je bilo izvedeno trikrat za vsak izdelek ENDS, da se zagotovi zanesljivost in ponovljivost podatkov. Porazdelitev velikosti delcev aerosola ENDS in podatki o kemičnih sestavinah, odvisnih od velikosti, igrajo ključno vlogo pri ocenjevanju odloženega odmerka določene kemikalije ENDS v pljučih vaperja.
2.2. Organska kemijska in kovinska analiza
Organska kemijska analiza za aerosol ENDS je bila izvedena z uporabo plinske kromatografije in masne spektrometrije (GC/MS) za odkrivanje mase organskih kemikalij, kot so nikotin, PG, VG in arome na filtrih MOUDI za pridobivanje informacij, odvisnih od velikosti. Natančneje, dva ENDA za enkratno uporabo sta bila razstavljena, da bi našli stenje za uparjanje, prepojeno z e-tekočino. Glavne kemične komponente v e-tekočini so bile najprej ekstrahirane z acetonitrilom in analizirane z GC/MS. Nato smo vzorce aerosolov ENDS na filtrih MOUDI ekstrahirali na enak način in koncentrirali za analizo GC/MS. Kemijska analiza GC/MS je bila opremljena z virom ionov z elektronsko ionizacijo (GC/EI-MS, Agilent 6890N GC in 5975 inert XL MSD), vse kemikalije pa so bile kvantificirane z uporabo avtentičnih ali nadomestnih standardov. Podrobni postopki za organsko analizo so opisani drugje [23]. V organski kemijski analizi je bila izkoristek ciljnih analitov določena z nanosom znane količine kemikalij na slepe filtre (n=3) in njihovo ekstrakcijo z enakimi postopki kot zbiranje vzorcev aerosolov. Analiza kovin je bila izvedena z uporabo masne spektrometrije z induktivno sklopljeno plazmo (ICP/MS) za odkrivanje mase nevarnih kovin, kot so nikelj, krom in svinec, na različnih filtrih MOUDI za pridobitev podatkov, odvisnih od velikosti. Filtri MOUDI so bili najprej obdelani za kislinsko izpiranje in razgradnjo z uporabo ultra čiste dvojno destilirane HNO3in HF, nato pa raztopine prebavljenih vzorcev uparimo do začetne suhosti. Za analizo ICP/MS smo upoštevali predhodno dobro uveljavljen protokol z uporabo ICP/MS Triple Quad (model 8800, Agilent Technologies, Santa Clara, CA, ZDA) [24]. Na ta način je mogoče pridobiti kovinske elemente do ravni pod ppb (ng/g) z ±5 % natančnostjo.
Osredotočenost laboratorijske analize v tej študiji so škodljive organske kemikalije in kovine, ki so bile predhodno identificirane v aerosolu ENDS in objavljene v literaturi [14,18,25,26,27,28,29]. Zato je bila zasnova naše organske kemijske analize osredotočena na nikotin, nosilno topilo (npr. glicerol, propilenglikol, formaldehid, acetaldehid, akrolein, aceton, metilglioksal, benzojsko kislino in trietil citrat), pa tudi na arome in druge kemikalije ( npr. etilvanilin, vanilin, cinamaldehid, mentol, acetoin, citral, benzil alkohol, benzaldehid, diacetil, etil acetat, etil maltol, triacetin, metil antranilat, metil dihidrojasmonat, melonal, korilon, δ-dodekalakton, -terpineol, -dekalakton in 3-heksen-1-ol). Po istem principu je bilo v naši analizi kovin odkritih več kot 20 kovin, vendar se je ta študija osredotočila na nikelj (Ni), mangan (Mn), cink (Zn), krom (Cr) in svinec (Pb).
2.3. Ocenjevanje deponiranih doz snovi ENDS
Za oceno tveganja za zdravje, povezanega z vdihavanjem snovi ENDS v pljučih vaperjev, sta bila izračunana povprečni dnevni odmerek (ADD) in življenjski povprečni dnevni odmerek (LADD). ADD in LADD sta bila izračunana na podlagi naslednjih običajnih enačb:𝐴𝐷𝐷=𝐶×𝐶𝑅×𝐶𝑇𝐵𝑊×𝐴𝑇���=�×��×����×��
(1)
𝐿𝐴𝐷𝐷=𝐶×𝐶𝑅×𝐶𝑇𝐵𝑊×𝐿𝐸����=�×��×����×��
(2)
kjer je 𝐶� koncentracija izpostavljenosti (ng/m3), 𝐶𝑅�� je kontaktna stopnja (m3/dan), 𝐶𝑇�� je kontaktni čas, za katerega se predpostavlja, da je 30 let (10.950 dni) za visokokakovostno populacijo vejperjev, 𝐵𝑊�� je telesna teža (70 kg), 𝐴𝑇�� je povprečni čas , kar je enako 𝐶𝑇�� (10.950 dni), 𝐿𝐸�� pa je pričakovana življenjska doba, ki je 70 let (25.550 dni) glede na privzete predpostavke izpostavljenosti USEPA. V primeru vapinga je izraz 𝐶×𝐶𝑅�×�� enak dnevnemu vnosu snovi ENDS (ng/dan), dnevni vnos snovi z vapingom pa bi moral izhajati iz skupnih vdihov vapinga v enem dan. Na podlagi literature je poročano povprečno dnevno vdihovanje vaperja okoli 163 vdihov/dan [30]. Zato je mogoče na podlagi eksperimentalne zasnove in rezultatov te študije enačbi (1) in (2) spremeniti za nastavitev vapinga, kot sledi:𝐴𝐷𝐷𝑗=∑𝑖𝐴𝐷𝐷𝑖,𝑗=0.1𝑀𝑖,𝑗×𝐶𝑅𝑝×𝐶𝑇𝐵𝑊×𝐴𝑇����=∑�����,�=0.1��,�×���×����×��
(3)
𝐿𝐴𝐷𝐷𝑗=∑𝑖𝐿𝐴𝐷𝐷𝑖,𝑗=0.1𝑀𝑖,𝑗×𝐶𝑅𝑝×𝐶𝑇𝐵𝑊×𝐿𝐸�����=∑������,�=0.1��,�×���×����×��
(4)
pri čemer je 𝑀𝑖,𝑗��,� masa specifične snovi ENDS j (organske kemikalije ali kovine) v aerosolu ENDS, najdenega na stopnji I MOUDI (i {{0}} do 11) iz GC /MS in ICP/MS analize. Ker 𝑀𝑖,𝑗��,� temelji na 10 vpihih, je 0,1𝑀𝑖,𝑗��,� enako masi snovi ENDS v enem vpihu. 𝐶𝑅𝑝��� je stopnja stika z aerosolom ENDS v enoti vpih/dan. Na podlagi literature je bilo 𝐶𝑅𝑝��� nastavljeno na 163 vdihov/dan [30]. Na podlagi tega 𝐴𝐷𝐷𝑖,𝑗����,� odraža povprečni dnevni odmerek določene snovi j, ki jo vsebuje aerosol ENDS znotraj velikosti i (stopnja MOUDI i); 𝐿𝐴𝐷𝐷𝑖,𝑗�����,� je življenjski povprečni dnevni odmerek določene snovi j, ki jo vsebuje aerosol ENDS znotraj velikosti i. Seštevek v enačbah (3) in (4) kaže, da se odmerek specifične snovi ENDS v pljučih aktivnega vaperja izračuna s seštevanjem odmerkov iz vseh 11 posameznih stopenj MOUDI (∑𝐴𝐷𝐷𝑖,𝑗∑����,� in ∑𝐿𝐴𝐷𝐷𝑖,𝑗∑�����,�).Enačbi (3) in (4) je mogoče dodatno spremeniti z upoštevanjem pomembnega dejavnika frakcij usedanja aerosola pri dihalih za oceno odložene doze v pljučih vaperja (tj. doze prispeva aerosol ENDS, ki se dejansko odlaga v dihalnih poteh), kot sledi:𝐴𝐷𝐷′𝑗=∑𝑖𝐴𝐷𝐷𝑖,𝑗×𝐷𝐹𝑖���′�=∑�����,�×���
(5)
𝐿𝐴𝐷𝐷′𝑗=∑𝑖𝐿𝐴𝐷𝐷𝑖,𝑗×𝐷𝐹𝑖����′�=∑������,�×���
(6)
kjer je 𝐷𝐹𝑖��� povprečna frakcija usedanja v dihalih (od {{0}}.0 do 1,0) za zbiralno velikost aerosola stopnje i MOUDI. Človeški dihalni sistem, uporabljen v tej študiji, zajema traheobronhialne dihalne poti do alveolarne regije in ustrezni objavljeni podatki o frakcijah usedanja aerosolov v dihalih so bili sprejeti za pridobitev povprečnih frakcij usedanja (glej tabelo A1 v dodatku A za ocenjeno 𝐷𝐹𝑖���) [ 23]. Na ta način 𝐴𝐷𝐷′𝑗���′� in 𝐿𝐴𝐷𝐷′𝑗����′� upoštevata od realne velikosti odvisne masne deleže snovi v aerosolu ENDS kot tudi delež vdihanega aerosola ENDS, ki dejansko prispeva na deponirano dozo.2.4. Ocena tveganja raka in neraka
Ocenjeni 𝐴𝐷𝐷′𝑗���′� iz enačbe (5) je bil nato uporabljen za izračun količnika nevarnosti (HQ) za oceno tveganja za zdravje brez raka, ki ga povzroča snov j v izdelku ENDS za enkratno uporabo (organska kemikalija ali kovina) kot sledi:𝐻𝑄𝑗=𝐴𝐷𝐷′𝑗𝑅𝑓𝐷𝑗 {<1 No adverse health effect is expected>1 Škodljiv učinek na zdravje je možen ���=���′����� {<1 No adverse health effect is expected>1 Možni so škodljivi učinki na zdravje
(7)
kjer je 𝑅𝑓𝐷𝑗���� referenčni odmerek (RfD), objavljen za snov ENDS j. Upoštevajte, da je bila v primeru, ko je bila za določeno snov na voljo samo referenčna koncentracija (RfC), RfC pretvorjena v RfD z uporabo razumne stopnje vdihavanja 20 m3/dan in privzeto telesno težo 70 kg (tj. RfD=RfC × 20/70) [18]. Nadalje je bil indeks nevarnosti (HI) uporabljen za snovi, ki povzročajo podobne nerakaste učinke na zdravje na isti ciljni organ/sistem (npr. dihala). Zato je HI vsota vseh povezanih 𝐻𝑄𝑗��� (𝐻𝐼=∑𝐻𝑄𝑗��=∑���). Ko HQ ali HI preseže 1,0, to pomeni, da so za uporabnike ENDS za enkratno uporabo potencialni škodljivi učinki na zdravje, ki niso povezani z rakom. rak, povezan z uporabo izdelkov ENDS za enkratno uporabo, kot sledi:𝐶𝑎𝑛𝑐𝑒𝑟 𝑅𝑖𝑠𝑘𝑗=𝐿𝐴𝐷𝐷′𝑗×𝐶𝑆𝐹𝑗 {<10−6 Acceptable cancer risk >10−6 Nesprejemljivo tveganje za raka������ �����=����′�×���� {<10−6 Acceptable cancer risk >10−6 Nesprejemljivo tveganje za raka
(8)
kjer je 𝐶𝑆𝐹𝑗���� objavljen faktor naklona raka (tj. moč raka) specifične snovi ENDS j (organske kemikalije ali kovine). Za oceno tveganja za raka je ocenjeno tveganje za raka, ki presega 10−6(ena na milijon) kaže na nesprejemljivo tveganje za nastanek raka za uporabnike ENDS za enkratno uporabo. Vrednosti RfD, RfC in CSF v enačbah (7) in (8) za ocene tveganja raka in neraka so bile zbrane z uradnih spletnih mest US EPA in CalEPA [31,32,33,34].3. Rezultati
3.1. Odkrite snovi v aerosolu ENDS
Tabela 1 in tabela 2 prikazujeta (izbrane) organske kemikalije in kovine, zaznane v aerosolu, ki nastane iz dveh izdelkov ENDS za enkratno uporabo, Puff Bar (Grozdje) oziroma Air Bar (Watermelon Ice). Kvantificirani rezultati so izraženi kot masa snovi, zaznane na filtru (ng), ki je bila povprečje trojnih vzorcev filtra iste stopnje MOUDI. Kar zadeva organske spojine, na podlagi naše kemijske analize Puff Bar (grozdje) in Air Bar (lubenica led) vsebujeta nikotin, propilenglikol (PG), glicerol (VG), benzojsko kislino, trietil citrat, etil maltol in {{2 }}heksen-1-ol. Znano je, da sta PG in VG nosilni topili, ki se običajno uporabljata v e-tekočinah izdelkov ENDS. Poleg tega Puff Bar vsebuje tudi metil antranilat, -terpineol in perilartin, medtem ko Air Bar vsebuje tudi benzil alkohol, vanilin, melonal, metil dihidrojasmonat in -dekalakton. Organske kemikalije, kot so vanilin, melonal, etil maltol in benzil alkohol, so dodane kot arome [35]. Za analizo kovin smo v tabeli 1 in tabeli 2 navedli samo kovine, za katere je bilo dokumentirano, da so povezane s škodljivimi učinki na zdravje. Kovine, odkrite na filtrih, vključujejo krom, nikelj, mangan, svinec, aluminij in cink, ki so vse dokumentirane negativno vplivati na dihala (in celo pljučni rak) in centralni živčni sistem [18]. Preglednici 1 in 2 prikazujeta tudi masno porazdelitev aerosola ENDS, ki ga je zbral MOUDI, na podlagi razponov velikosti aerosolov, ki jih je mogoče zbirati. Na splošno je bila masa organskih kemikalij normalno porazdeljena in je dosegla vrh okoli stopnje 6 (velikost zbiralnega aerosola 1,8 Večja ali enaka d Večja ali enaka 1.0 µm), kar je sorazmerno z masno porazdelitvijo ( enako porazdelitvi velikosti delcev) aerosola ENDS. Vendar kovin po taki porazdelitvi nismo opazili. Z zgornjimi podatki o sestavinah snovi, ki so odvisni od velikosti, je nato mogoče oceniti odmerek določene snovi, povezane z ENDS (organske kemikalije ali kovine), ki se odloži v pljučih vaperja, in s tem povezana zdravstvena tveganja.
Tabela 1.Snovi, odkrite v vzorcih aerosolov ENDS, ločenih po velikosti, ki jih ustvari Air Bar (led iz lubenice).
Tabela 2.Snovi, odkrite v vzorcih aerosolov ENDS, ločenih po velikosti, ki jih ustvari Puff Bar (Grape).
3.2. Ocenjeni odmerki snovi ENDS v dihalih
Preglednici 3 in 4 prikazujeta ocenjeni ADD in LADD za tiste organske kemikalije in kovine, navedene v preglednici 1 in 2. Ocenjena ADD in LADD sta bila izračunana na podlagi enačb (1)–(6) ob upoštevanju realnih parametrov uporabe ENDS , sestava snovi, ki je odvisna od velikosti aerosola, in konvencionalne frakcije usedanja aerosola v dihalih. ADD in LADD merita odmerek snovi ENDS, ki nas zanima, odložen v dihalih. Kot je prikazano v tabeli 3 in tabeli 4, so bile odložene doze, ki ustrezajo nikotinu, propilenglikolu, glicerolu in benzojski kislini, relativno višje od tistih pri drugih organskih kemikalijah. Med kovinami so imeli cink, aluminij, nikelj in krom razmeroma višje odložene odmerke. Na splošno je Air Bar (Watermelon Ice) povzročil višje odložene odmerke tako organskih kemikalij kot kovin v primerjavi s Puff Bar (Grape). Zlasti aerosol ENDS, ustvarjen iz Air Bar (Watermelon Ice), je vseboval višje ocenjene odmerke nikotina, propilen glikola, glicerola, kroma, niklja, mangana, svinca, aluminija in cinka v primerjavi s tistim iz Puff Bar (Grape).
Tabela 3.Ocenjeni odmerki, odloženi v pljučih, ter tveganja za nastanek raka in ne-raka zaradi aerosola ENDS, ki ga ustvarja Air Bar-Watermelon Ice.
Tabela 4.Ocenjeni odmerki, odloženi v pljučih, ter tveganja za nastanek raka in brez raka zaradi aerosola ENDS, ki ga ustvari Puff Bar-Grape.
3.3. Ocenjeno tveganje za nastanek raka in ne-raka zaradi snovi ENDS
Tveganja za raka in nerakasta tveganja za izbrane kovine, najdene v aerosolu ENDS, so bila ocenjena na podlagi ustreznih ADD in LADD, rezultati pa so predstavljeni v tabeli 3 in tabeli 4. Ti tabeli prikazujeta tudi vrednosti CSF, ki so jih objavili ZDA EPA in CalEPA ter so bili uporabljeni pri naši oceni tveganja za raka [32]. Med kovinami, najdenimi v aerosolu, ki ga ustvari Air Bar (Watermelon Ice), je bilo ocenjeno tveganje za nastanek raka zaradi kroma in niklja 1.0 × 10−3in 1,5 × 10−6, ki veljajo za bistveno nad sprejemljivim tveganjem 10−6. Za kovine v aerosolu, ki ga ustvari Puff Bar (Grape), je bilo ocenjeno tveganje za raka dihal, ki ustreza kromu, 3,9 × 10−4, kar tudi presega konvencionalno sprejemljivo tveganje. Za oceno tveganja brez raka (ki jo meri HQ) so uporabili RfD (ali RfC), ki ustreza tistim kovinam, ki sta jih objavili US EPA in CalEPA (navedeni v tabeli 3 in tabeli 4) [31,33,34]. Rezultati ocene tveganja brez raka kažejo, da so bile vse vrednosti HQ za vse kovine v tabeli 3 in tabeli 4 manjše od 1.{{10}}, kar kaže, da nobena od kovin sama ne bi povzročijo pomemben vpliv na dihala ali centralni živčni sistem. Ko pa povzamemo zdravstvena tveganja brez raka, ki ustrezajo istemu ciljnemu organu, je bilo ugotovljeno, da krom in nikelj v aerosolu, ki ga ustvari Air Bar (Watermelon Ice), predstavljata tveganje za dihanje HI=1.14, kar je nad sprejemljivo ravnjo 1,0, kar kaže na potencialno tveganje za škodljive učinke na dihala (brez raka) pri ljudeh, ki redno uporabljajo Air Bar (Watermelon Ice). Podobnih škodljivih učinkov pa niso odkrili pri aerosolu, ki ga proizvaja Puff Bar (Grape).
4. Razprava
Rezultati, pridobljeni s to eksperimentalno študijo, so zapolnili vrzeli v literaturi, saj so zagotovili natančnejšo oceno doze, odložene v dihalih, in povezanih zdravstvenih tveganj za raka in neraka, povezanih z uporabo ENDS za enkratno uporabo. S pridobivanjem podatkov o kemičnih sestavinah, ločenih po velikosti, iz aerosola ENDS in upoštevanjem frakcije usedanja v dihalih, ki je odvisna od velikosti aerosola, je mogoče natančno oceniti zdravstvena tveganja izdelkov ENDS za enkratno uporabo. Glavna prednost tega pristopa je, da upošteva količino snovi ENDS, ki se dejansko odlagajo v človeških dihalnih poteh.
Naše ugotovitve kemične analize so potrdile, da aerosol e-cigaret vsebuje škodljive organske kemikalije in kovine (npr. benzilalkohol, -dekalakton, krom, nikelj), za katere je dokumentirano, da povzročajo težave z dihanjem in celo pljučnega raka. Ugotovili smo tudi, da se mangan in svinec pojavljata v aerosolu ENDS, ki ima znane negativne učinke na človeški centralni živčni sistem. Med odkritimi kovinami smo ugotovili, da so bila ocenjena tveganja za nastanek raka dihal, ki ustrezajo kromu iz obeh izdelkov ENDS za enkratno uporabo, bistveno nad sprejemljivim tveganjem. Tveganje za nastanek raka dihal, ki ustreza niklju v aerosolu iz Air Bar (Watermelon Ice), je bilo prav tako bistveno nad sprejemljivim tveganjem. Poleg tega niti krom niti nikelj sama v obeh izdelkih ENDs za enkratno uporabo nista bila povezana z nesprejemljivimi zdravstvenimi tveganji, ki niso povezana z rakom. Vendar smo pri seštevanju njihovih individualnih nerakavih tveganj z istim ciljnim organom ugotovili, da imata krom in nikelj v aerosolu ENDS, ki ga ustvari Air Bar (lubeni led), dodaten učinek na dihala. Ti rezultati so odmevali vse več dokazov, ki podpirajo idejo, da rakotvorne in škodljive kemikalije resnično skrbijo redne uporabnike ENDS [18,25,35]. Predvsem naša ocenjena tveganja za raka in nerakasta tveganja so bila na splošno nižja od tistih iz študije Fowlesa in drugih [18], verjetno zaradi različnih vrst ENDS in metod za pridobivanje koncentracij kovin. Naše ocene bodo verjetno natančnejše, ker so temeljile na ocenjenih odmerkih kemikalij, odloženih v človeških dihalnih poteh, kot tudi na sestavi snovi ENDS, ki so bile eksperimentalno analizirane in najdene v aerosolu ENDS.
Edinstven prispevek te študije je, da je bila ocena odloženih doz in povezanih zdravstvenih tveganj upoštevana v velikosti delcev aerosola. Metodo, uporabljeno v tej študiji, bi lahko nadalje uporabili za raziskovanje toksičnosti aerosolov za druge izdelke ENDS. Natančneje, podatki o sestavinah, odvisni od velikosti, pridobljeni iz naše kemijske analize, so zagotovili koristne informacije za pravilno oceno odmerka določenih kemikalij ENDS v regiji dihalnih poti človeka. Na podlagi podatkov, pridobljenih iz zbirke vzorcev MOUDI, smo ugotovili, da so porazdelitve velikosti delcev skoraj vseh organskih kemikalij sorazmerne z masno porazdelitvijo aerosolov ENDS. Organske kemikalije, vsebovane v aerosolu ENDS, so bile normalno porazdeljene in so na splošno dosegle vrh okoli stopnje MOUDI 6 (velikost aerosola, ki ga je mogoče zbirati: od 1.0 do 1,8 µm). Glede na podatke o odlaganju aerosolov v dihalih, ki je odvisen od velikosti (navedeno v tabeli A1 v dodatku A), to pomeni, da bi se 16 % najbolj razširjenega aerosola ENDS, ki ga vdihava (1.0–1,8 µm), odložilo v pljučih vaperja znotraj traheobronhialne dihalne poti in alveolarni predel.
Poleg izboljšane eksperimentalne metode ima ta študija pomembne politične posledice. Ta študija je pokazala, da so bile v aerosolu iz dveh ENDS za enkratno uporabo odkrite škodljive in potencialno škodljive organske spojine in kovine, pri čemer je nekaj kovin povzročilo preveč sprejemljiva tveganja za raka in/ali rakava obolenja. Ti rezultati poudarjajo pomen urejanja tako škodljivih in potencialno škodljivih kemikalij. Poleg preverjanja ugotovitev prejšnjih študij, da so grelni elementi in arome v e-tekočinah izdelkov ENDS viri nekaterih škodljivih kemikalij [18,25], je naša študija nadalje razvila metodologijo za natančnejšo oceno odmerkov snovi, povezanih z ENDS. ki bi lahko bolje informirali zakonodajo o tobačnih izdelkih z zagotavljanjem natančnejše ocene ravni strupenih snovi. Poleg tega, ker je FDA prepovedala izdelke ENDS z okusom, razen ENDS za enkratno uporabo zaradi ozke definicije FDA kartuše za e-cigarete [11], so ugotovitve naše študije, ki se je osredotočala posebej na ENDS za enkratno uporabo, zagotovile dodatno znanstveno podlago, ki jo je FDA morala upoštevati. razširitev prepovedi arom na izdelke ENDS za enkratno uporabo. Poleg tega, ker podjetja ENDS običajno oglašujejo, da ENDS vsebujejo nikotin, kemikalije za aromatiziranje in nosilne raztopine (npr. propilen glikol), vendar zaničujejo obstoj škodljivih snovi v aerosolu ENDS [36], so nujne strožje zahteve za označevanje izdelkov in učinkovite protikomunikacijske kampanje. .
Ta študija ima omejitve, ki jih je treba priznati. Prvič, čeprav smo raziskali aerosol iz dveh običajno sprejetih izdelkov ENDS za enkratno uporabo, nista predstavljala vseh izdelkov ENDS, ki se razlikujejo glede na okuse, modele in znamke. Različne lastnosti izdelka so lahko povezane z različnimi zdravstvenimi tveganji. Na primer, ena študija, ki je preučevala benzaldehid v aerosolih, ki jih ustvari ENDS, je pokazala, da so bile najvišje ravni benzaldehida odkrite v izdelkih ENDS z okusom češnje [37]. Prihodnje študije so potrebne za sistematično raziskovanje toksičnosti aerosolov v povezavi z značilnostmi izdelka (npr. okus, model, napetost), da se zagotovijo dodatni regulativni ukrepi za tobak. Drugič, naša ocena zdravstvenih tveganj za raka in rakavih obolenj, povezanih z organskimi spojinami in kovinami iz aerosola ENDS, je temeljila na dokumentiranih informacijah o učinkovitosti raka (CSP) in RfD (ali RfC), ki sta jih zagotovila EPA in CalEPA. Vendar takšne informacije niso bile ugotovljene za večino organskih kemikalij, odkritih v tej študiji. Čeprav je mogoče dnevne odmerke, kot sta ADD in LADD, oceniti za vse organske kemikalije, ki jih najdemo v aerosolu ENDS, je mogoče ocene tveganja za zdravje dokončati samo za nekatere kemikalije. Prihodnje študije so potrebne za nadaljnje raziskovanje zdravstvenih tveganj, povezanih z drugimi kemikalijami, ko bodo na voljo informacije o njihovi strupenosti (tj. CSP, RfD in RfC). Nazadnje, uporaba brizge za črpanje aerosola iz izdelkov ENDS za ustvarjanje aerosola ENDS morda ne predstavlja resničnega položaja uparjanja. Vendar pa je ta metoda preprost in uporaben način za učinkovito ustvarjanje aerosola iz izdelkov ENDS. Za prihodnje študije je mogoče pridobiti komercialno dostopne stroje za vpihovanje e-cigaret, kot je CSM-eSTEP (CH Technology USA, Inc., Northeastern, New Jersey), da se ustvari bolj reprezentativen in zanesljiv aerosol ENDS za sorodne poskuse.
5. Sklepi
Ta študija zagotavlja dragocene eksperimentalne rezultate o odloženem odmerku v dihalih, povezanem z uporabo izdelkov ENDS za enkratno uporabo, ob upoštevanju sestavin snovi ENDS, odvisnih od velikosti aerosola, in frakcij odlaganja aerosolov v dihalih, kar je dalo natančnejše ocene tveganja za raka in neraka. Metoda in ugotovitve iz študije lahko prispevajo k obstoječi literaturi o toksičnosti aerosolov ENDS in lahko prispevajo k informacijam za prihodnje obsežne študije, ki raziskujejo zdravstvena tveganja, povezana z ENDS. Ugotovitve lahko prispevajo tudi k regulativnim prizadevanjem za tobak, kot je razširitev zvezne prepovedi arome na izdelke ENDS za enkratno uporabo, izvajanje strožjih zahtev za označevanje izdelkov in razvoj učinkovitih komunikacijskih kampanj za boj proti vplivu teh novih izdelkov ENDS na javno zdravje.
Avtorski prispevki
W.-CS, H.-CL in AB so zasnovali in konceptualizirali študijo. H.-CL in AB sta izvedla iskanje literature in podala povzetke prejšnjih raziskovalnih študij. W.-CS je vodil laboratorijsko delo. H.-CL je opravil oceno tveganja za zdravje. H.-CL in W.-CS sta interpretirala ugotovitve. H.-CL in W.-CS sta pripravila rokopis. AB je rokopis kritično revidiral. Vsi avtorji so prebrali in se strinjali z objavljeno različico rokopisa.
financiranje
To študijo je podprl R21ES031795 Nacionalnega inštituta za okoljske zdravstvene vede (NIEHS) za W.-CS, R01DA049154 Nacionalnega inštituta za zlorabo drog (NIDA) za AB in H.-CL ter podporo Southwest Center for Occupational in zdravje okolja (SWCOEH), Center za nadzor in preprečevanje bolezni (CDC), Nacionalni inštitut za varnost in zdravje pri delu (NIOSH), izobraževalni in raziskovalni center (T42OH008421) na Univerzi v Teksasu Health Science Center v Houstonu (UTHealth) School of Public zdravje.
