Ühekordsed e-sigaretid ja nendega seotud terviseriskid: eksperimentaalne uuring
Jäta sõnum
Ühekordsed e-sigaretid ja nendega seotud terviseriskid: eksperimentaalne uuring
Abstraktne
Elektrooniliste nikotiini manustamissüsteemide (ENDS), sealhulgas ühekordselt kasutatavate e-sigarettide kasutamine on olnud levinud. Olemasolevad ENDS-i keemilised analüüsid keskendusid pigem e-vedelikele kui aerosoolidele ning ei võtnud arvesse osakeste suurust ega aerosoolide hingamisteede sadestumise fraktsioone, mis on sissehingatavate annuste võtmetegurid. Selles uuringus uuriti orgaanilisi keemilisi ja metallilisi koostisosi suuruse järgi eraldatud ENDS-i aerosoolis ning hinnati nende ainete sadestunud doose ja terviseriske. Aerosooli keemilised analüüsid viidi läbi kahel populaarsel ühekordselt kasutataval ENDS-i tootel: Puff Bar (Viinamarjad) ja Air Bar (Arbuusijää). Loodi ENDS-aerosool, mis viidi Micro-Orifice Uniform Deposit Impactorisse, et koguda suuruse järgi eraldatud aerosooliproove, milles analüüsiti orgaanilisi kemikaale ja metalle. Iga kemikaali jaoks hinnati päevaseid ja eluaegseid annuseid. Deponeeritud annuste põhjal viidi läbi vähi ja mittevähiriski hindamine. Leidsime, et e-sigareti aerosool sisaldab teatud kahjulikke orgaanilisi kemikaale ja metalle, mille põhjuseks on dokumenteeritud hingamisprobleemid. Hinnangulised hingamisteede vähiriskid, mis vastavad nii ENDS-i toodete kroomile kui ka Air Bari (Arbuusijää) niklile, ületasid oluliselt tavapäraselt vastuvõetavat riski. Meetod, leiud ja tagajärjed võivad aidata kaasa ENDS-i toksilisuse uuringute olemasolevale kirjandusele ning anda teavet tubaka reguleerimise ja tulevaste suuremahuliste uuringute kohta.
Märksõnad:
ühekordsed e-sigaretid; aerosoolide toksilisus; terviserisk; osakeste suuruse jaotus; hingamisteede ladestumine1. Sissejuhatus
Elektrooniliste nikotiini manustamissüsteemide (ENDS) kasutamine, sealhulgas e-sigarettide kasutamine, on levinud noorte ja noorte täiskasvanute seas ning sellest on saanud rahvatervise probleem. 2019. aasta riikliku terviseintervjuu uuringu andmete teisese analüüsi kohaselt oli ENDS-i kunagise ja praeguse kasutamise levimus noorte täiskasvanute seas vastavalt 32,4% ja 9,4%, järgides viimase kümnendi kasvutrendi [1]. Lisaks näitas 2019. aasta riikliku noorte tubakauuringu andmeid kasutav uuring, et 27,5% keskkooliõpilastest teatas, et kasutavad praegu e-sigaretti; nende hulgas 34,2% teatas sagedasest e-sigareti kasutamisest (st kasutas viimase 30 päeva jooksul 20 või enam päeva) [2]. ENDS-i tooted on eriti atraktiivsed noortele ja noortele täiskasvanutele tänu oma kohandatavatele ja uudsetele omadustele [3, 4, 5], madalamale tajutavale riskile [6, 7] ja kõrgemale sotsiaalsele vastuvõetavusele kui põlevatest sigarettidest [8].
ENDSi tooted on mitmekesised ja on kiiresti arenenud sigaretilaadsetest ühekordselt kasutatavatest toodetest (esimene põlvkond) kassetisüsteemideni (teine põlvkond), paagisüsteemideni (kolmas põlvkond) ja nikotiinisoola seadmeteni, nagu JUUL (neljas põlvkond). Viimasel ajal on JUUL-i populaarsusele järele jäänud JUUL-i sarnased ühekordsed e-sigaretiseadmed (edaspidi "ühekordsed OTSAD") tänu maitsevõimalustele, pilkupüüdvale disainile ja pakendile, madalale hinnale ja mugavusele (st kõik- ühes, iseseisev, e-vedeliku täitmine ja aku laadimine puudub) [2,9]. Tubakatööstus on näidanud üles märkimisväärset leidlikkust uute/muudetud toodete pakkumisel, järgides eeskirju [10]. Näiteks selle uuringu 2022. aasta alguses seisuga ei piira FDA kasseti kitsa määratluse tõttu ühekordselt kasutatavaid ENDS-i tooteid föderaalne maitsemäärus [11]. Tegelikult ostab 85,8% praegustest noortekasutajatest puuviljamaitsega ühekordseid OTSE [12].
Uuringud on leidnud, et ENDS-i tooted sisaldavad lõhna- ja maitseaineid, millest mõned on seotud hingamisteede ärrituse või kahjustusega, näiteks δ-dodekalaktoon, mentool, bensüülalkohol ja korüloon [13,14,15,16]. Lisaks koosnevad ENDS-seadmete kütteelemendid (nt pihusti/spiraal) ja paagid metallidest, mis võivad kasutamise käigus sattuda e-vedelikku ja aerosooli, kusjuures kroom ja nikkel on vähiriski peamised tegurid [17,18]. Kuid olemasolevad keemilised analüüsid, mis viidi läbi ENDS-i toodete, sealhulgas ühekordselt kasutatavate ENDS-i kohta, keskendusid peamiselt e-vedelikule, mis ei pruugi kajastada ENDS-i aerosooli kemikaale, mis tegelikult sadestuvad ENDS-i kasutajate hingamisteedesse [15,19]. Kuigi on olemas käputäis uuringuid, mis analüüsisid ENDS-i aerosooli [20, 21, 22] ja hindasid sellega seotud terviseriske [18], ei võtnud need uuringud arvesse ENDS-aerosooli osakeste suurust ega suurusega seotud hingamisteede suurust. sadestumise fraktsioonid, hinnates samal ajal terviseriske. See on tõsine probleem, kuna osakeste suurus mõjutab otseselt hingamisteede sadestumise asukohta ja sadestumise fraktsiooni hingamisteedes. Tegelikult on aurustamisel tekkiv ENDS-aerosool vedelikupiiskade segu, mille aerosooliosakeste läbimõõt on ülipeenest (alla 0,1 µm) kuni mikroni suuruseni (kuni umbes 4 µm). Seega eeldatakse, et sissehingatav ENDS-aerosool siseneb ja sadestub inimese hingamisteede erinevatesse piirkondadesse erinevate doosidega. Oluline on see, et eeldatakse, et suurem osa ENDS-i aerosoolist ladestub alumistesse hingamisteedesse, avaldades alveolaarses piirkonnas tohutu hingamisteede pindala tõttu tõenäoliselt negatiivset mõju tervisele [23]. Deponeeritud doos on sisemise doosi eelkäija enne hingamisteede kliirensi ja neeldumiskiiruse arvestamist ning võib seega olla aurustamisega seotud terviseriskide hindamise pöördeindeksiks. ENDS-i aerosooli suuruse jaotus ja hingamisteede sadestumise fraktsioonid on selle pöördeindeksi täpseks hindamiseks peamised tegurid [23], mistõttu tuleks see terviseriskide hindamisse kaasata.
See uuring täitis teadmiste lüngad, kasutades täiustatud lähenemisviisi, et hinnata kahes levinud ühekordselt kasutatavas ENDS-i tootes sisalduvate kemikaalide doose ja nendega seotud vähi- ja mittevähilisi terviseriske. Eksperimentaalses lähenemisviisis arvestati suurusest sõltuvate aerosooli hingamisteede sadestumise fraktsioonidega ja viidi läbi ENDS-aerosooli suuruse järgi eraldatud keemiliste koostisosade analüüs. Meie uuringu tulemused võivad parandada auru kopsudesse ladestunud ENDS-kemikaalide annuste hindamise täpsust, mis omakorda võib anda teavet tubakaeeskirjadest ja tulevastest suuremahulistest uuringutest, mis hindavad ühekordselt kasutatava ENDS-i toote kasutamisega seotud terviseriske.
2. Materjalid ja meetodid
2.1. Suuruse järgi eraldatud ENDS-i aerosooliproovide kogumine
Selles uuringus viidi aerosooli keemilised analüüsid läbi kahel populaarsel ühekordselt kasutataval ENDS-tootel: Puff Bar (viinamarjad) ja Air Bar (arbuusijää). Nende kahe ühekordselt kasutatava ENDS-i toote valik põhines ühekordselt kasutatavate ENDS-i toodete levimusel uurimisrühma eraldi uuringust, mis uuris üliõpilaste ENDS-i kasutamise käitumist. Need kaks ühekordselt kasutatavat ENDS-i toodet olid uuringus osalejate seas kõige sagedamini kasutatavad.
Selles uuringus koguti suuruse järgi eraldatud ENDS-i aerosooliproovid Micro-Orifice Uniform Deposit Impactor (MOUDI 110-R, MSP Co., Shoreview, MN, USA) abil. MOUDI suudab 11 kogumisetapis koguda aerosooliproove osakeste läbimõõduga 0,056 kuni 18 µm (st suuruse järgi eraldatud proovide võtmine). See ületab tavalisi otselugemisega aerosooliinstrumente, nagu osakeste loendurid ja spektromeetrid, mis ei suuda käsitleda värskelt toodetud e-sigareti aerosooli äärmiselt kõrge aerosoolikontsentratsiooniga. Igal MOUDI etapil on kogutavate osakeste suuruse vahemik ja selle osakeste suurusvahemiku põhjal saab arvutada keskmise kopsu sadestumise fraktsiooni (vt lisa A tabel A1). MOUDI poolt erinevates etappides kogutud ENDS aerosooliproove kasutati osakeste suuruse jaotuse arvutamiseks ja keemilise koostise analüüsiks.
Ühekordselt kasutatavate ENDS-i aerosooliproovide kogumiseks asetati igale MOUDI astmele polütetrafluoroetüleenist (PTFE) membraanfiltrid (PALL Co., Port Washington, NY, USA) ja MOUDI-t kasutati proovivõtuvoolukiirusel 30 l/min. 100 ml süstalt kasutati ENDS-i aerosooli tõmbamiseks kahest ühekordselt kasutatavast ENDS-i tootest ja seejärel ENDS-i aerosooli pumbamiseks otse MOUDI-sse proovide kogumiseks. Seda protseduuri korrati 10 korda (10 pihustust), et koguda igale MOUDI etapile piisav kogus ENDS-i aerosooli järgnevaks kaalu- ja aineanalüüsiks. Pärast proovide kogumise katset laaditi MOUDI-st välja kogutud ENDS-i aerosooliproovidega PTFE-filtrid, neid kaaluti individuaalselt mikrokaaluga ja saadeti seejärel laboritesse orgaanilise keemilise analüüsi ja metallianalüüsi tegemiseks, et tuvastada suurusest sõltuvad keemilised koostisosad ENDS-i aerosoolis. Andmete usaldusväärsuse ja reprodutseeritavuse tagamiseks võeti proovide kogumine iga ENDS-i toote kohta kolm korda. ENDS-i aerosooli osakeste suuruse jaotus ja suurusest sõltuvad keemilise koostisaine andmed mängivad võtmerolli konkreetse ENDS-i kemikaali ladestunud annuse hindamisel auru kopsudesse.
2.2. Orgaaniline keemiline ja metallide analüüs
ENDS-i aerosooli orgaaniline keemiline analüüs viidi läbi gaasikromatograafia-massispektromeetria (GC/MS) abil, et tuvastada orgaaniliste kemikaalide, nagu nikotiin, PG, VG ja maitseained MOUDI filtritel, et saada suurusest sõltuvat teavet. Täpsemalt, kaks ühekordselt kasutatavat OTSAT võeti lahti, et leida e-vedelikuga leotatud aurusti tahid. E-vedeliku peamised keemilised komponendid ekstraheeriti esmalt atsetonitriiliga ja analüüsiti GC/MS-ga. Seejärel ekstraheeriti MOUDI filtritel olevad ENDS-i aerosooliproovid samal viisil ja kontsentreeriti GC / MS analüüsi jaoks. GC/MS keemiline analüüs oli varustatud elektronionisatsiooni iooniallikaga (GC/EI-MS, Agilent 6890N GC ja 5975 inertne XL MSD) ning kõik kemikaalid kvantifitseeriti autentsete või asendusstandardite abil. Orgaanilise analüüsi üksikasjalikke protseduure on kirjeldatud mujal [23]. Orgaanilises keemilises analüüsis määrati sihtanalüütide saagis, lisades teadaoleva koguse kemikaale tühifiltritele (n=3) ja ekstraheerides need samade protseduuridega nagu aerosooliproovide kogumisel. Metallianalüüs viidi läbi, kasutades induktiivselt sidestatud plasmamassispektromeetriat (ICP/MS), et tuvastada erinevatel MOUDI filtritel ohtlike metallide, nagu nikkel, kroom ja plii, massi suurusest sõltuva teabe saamiseks. MOUDI filtreid töödeldi esmalt happega leostamiseks ja kääritamiseks, kasutades ülipuhast topeltdestilleeritud HNO-d3ja HF ning seejärel seeditud proovilahused aurustati algava kuivuseni. ICP/MS analüüsil järgiti varem hästi väljakujunenud protokolli, kasutades ICP/MS Triple Quad (mudel 8800, Agilent Technologies, Santa Clara, CA, USA) [24]. Sel viisil saab ±5% täpsusega omandada metallelemente kuni sub-ppb (ng/g) tasemeni.
Selle uuringu laborianalüüsi keskmes on kahjulikud orgaanilised kemikaalid ja metallid, mis on varem ENDS-i aerosoolis tuvastatud ja kirjanduses avaldatud [14,18,25,26,27,28,29]. Seetõttu keskenduti meie orgaanilise keemilise analüüsi kavandamisel nikotiinile, kandelahustile (nt glütserool, propüleenglükool, formaldehüüd, atseetaldehüüd, akroleiin, atsetoon, metüülglüoksaal, bensoehape ja trietüültsitraat), samuti maitseainetele ja muudele kemikaalidele ( nt etüülvanilliin, vanilliin, kaneelmaldehüüd, mentool, atsetoiin, tsitraal, bensüülalkohol, bensaldehüüd, diatsetüül, etüülatsetaat, etüülmaltool, triatsetiin, metüülantranilaat, metüüldihüdrojasmonaat, melonaal, korüloon, δ-kaldodekalaktoon ja -,-dekaldodekalaktoon 3-hexen-1-ol). Samamoodi tuvastati meie metallianalüüsis enam kui 20 metalli, kuid selle uuringu keskmes oli nikkel (Ni), mangaan (Mn), tsink (Zn), kroom (Cr) ja plii (Pb).
2.3. ENDS-i ainete hoiustatud annuste hindamine
Aurude kopsudesse sattunud ENDS-ainete sissehingamisega seotud terviseriskide hindamiseks arvutati keskmine päevadoos (ADD) ja eluea keskmine päevadoos (LADD). ADD ja LADD arvutati järgmiste tavavõrrandite põhjal:𝐴𝐷𝐷=𝐶×𝐶𝑅×𝐶𝑇𝐵𝑊×𝐴𝑇���=�×��×����×��
(1)
𝐿𝐴𝐷𝐷=𝐶×𝐶𝑅×𝐶𝑇𝐵𝑊×𝐿𝐸����=�×��×����×��
(2)
kus 𝐶� on kokkupuute kontsentratsioon (ng/m3), 𝐶𝑅�� on kontaktimäär (m3/päev), 𝐶𝑇�� on kokkupuuteaeg, milleks eeldatakse 30 aastat (10 950 päeva) kõrgetasemeliste vapside populatsiooni puhul, 𝐵𝑊�� on kehakaal (70 kg), 𝐴𝑇�� on keskmine aeg , mis võrdub 𝐶𝑇�� (10 950 päeva) ja 𝐿𝐸�� on oodatav eluiga, mis on USEPA vaikeekspositsioonieelduste kohaselt 70 aastat (25 550 päeva). Veipimise puhul on termin 𝐶×𝐶𝑅�×�� võrdne ENDS-i aine päevase tarbimisega (ng/päevas) ja aine päevane veipimise kaudu tarbimine peaks tulenema ühest aurustamise kogusummast. päeval. Kirjanduse põhjal on teatatud, et vaperi keskmine ööpäevane manutus on umbes 163 mahvi päevas [30]. Seetõttu saab eksperimendi ülesehituse ja selle uuringu tulemuste põhjal võrrandeid (1) ja (2) muuta aurustamise seadistuse jaoks järgmiselt.𝐴𝐷𝐷𝑗=∑𝑖𝐴𝐷𝐷𝑖,𝑗=0.1𝑀𝑖,𝑗×𝐶𝑅𝑝×𝐶𝑇𝐵𝑊×𝐴𝑇����=∑�����,�=0.1��,�×���×����×��
(3)
𝐿𝐴𝐷𝐷𝑗=∑𝑖𝐿𝐴𝐷𝐷𝑖,𝑗=0.1𝑀𝑖,𝑗×𝐶𝑅𝑝×𝐶𝑇𝐵𝑊×𝐿𝐸�����=∑������,�=0.1��,�×���×����×��
(4)
kus 𝑀𝑖,𝑗��,� on konkreetse ENDS-aine j (orgaaniline kemikaal või metall) mass ENDS-i aerosoolis, mis leiti GC-st MOUDI etapis I (i {0}} kuni 11) /MS ja ICP/MS analüüsid. Kuna 𝑀𝑖,𝑗��,� põhineb 10 pahvil, siis 0.1𝑀𝑖,𝑗��,� on võrdne ENDS aine massiga ühes hoos. 𝐶𝑅𝑝��� on ENDS-i aerosooli kokkupuute määr pahviühikutes päevas. Kirjanduse põhjal määrati 𝐶𝑅𝑝��� väärtuseks 163 mahvi päevas [30]. Nende põhjal kajastab 𝐴𝐷𝐷𝑖,𝑗����,� ENDS-aerosoolis sisalduva konkreetse aine j keskmist ööpäevast annust suurusvahemikus i (MOUDI staadium i); 𝐿𝐴𝐷𝐷𝑖,𝑗�����,� on ENDS-i aerosoolis sisalduva konkreetse aine j keskmine päevane annus suurusvahemikus i. Valemite (3) ja (4) liitmine näitab, et konkreetse ENDS-aine doos aktiivse auru kopsudes arvutatakse kõigi 11 individuaalse MOUDI etapi (∑𝐴𝐷𝐷𝑖,𝑗∑��,�) dooside liitmisel. � ENDS-i aerosool, mis tegelikult ladestub hingamisteedesse) järgmiselt:𝐴𝐷𝐷′𝑗=∑𝑖𝐴𝐷𝐷𝑖,𝑗×𝐷𝐹𝑖���′�=∑�����,�×���
(5)
𝐿𝐴𝐷𝐷′𝑗=∑𝑖𝐿𝐴𝐷𝐷𝑖,𝑗×𝐷𝐹𝑖����′�=∑������,�×���
(6)
kus 𝐷𝐹𝑖��� on keskmine respiratoorse sadestumise fraktsioon (alates {{0}}.0 kuni 1,0) kogutava aerosooli suuruse MOUDI staadiumi i jaoks. Selles uuringus kasutatud inimese hingamissüsteem hõlmab trahheobronhiaalseid hingamisteid alveolaarsesse piirkonda ja vastavad avaldatud andmed aerosoolide respiratoorsete sadestumise fraktsioonide kohta kasutati keskmiste sadestumise fraktsioonide saamiseks (vt lisa A tabelit A1 hinnangulise 𝐷𝐹𝑖���) [ 23]. Sel viisil võtavad 𝐴𝐷𝐷′𝑗���′� ja 𝐿𝐴𝐷′𝑗����′� arvesse nii aine aerosoolide kui ka aerosoolide aerosoolide osakaalu aitab kaasa kuni hoiustatud annuseni.2.4. Vähi ja vähiriskide hindamine
Seejärel kasutati valemi (5) hinnangulist 𝐴𝐷𝐷′𝑗���′� ohukoefitsiendi (HQ) arvutamiseks, et hinnata ainest j ühekordselt kasutatavas ENDS-tootes (orgaaniline kemikaal või metall) põhjustatud vähivälist terviseriski. järgmiselt:𝐻𝑄𝑗=𝐴𝐷𝐷′𝑗𝑅𝑓𝐷𝑗 {<1 No adverse health effect is expected>1 Võimalik kahjulik mõju tervisele ���=���′����� {<1 No adverse health effect is expected>1 Võimalik kahjulik mõju tervisele
(7)
kus 𝑅𝑓𝐷𝑗���� on ENDS-aine j jaoks avaldatud võrdlusdoos (RfD). Pange tähele, et juhul, kui konkreetse aine jaoks oli saadaval ainult võrdluskontsentratsioon (RfC), muudeti RfC RfD-ks, kasutades mõistlikku sissehingamiskiirust 20 m.3päevas ja vaikekehakaal 70 kg (st RfD=RfC × 20/70) [18]. Lisaks rakendati ohuindeksit (HI) ainetele, mis põhjustavad samale sihtorganile/-süsteemile (nt hingamissüsteemile) sarnase vähivälise tervisemõju. Seetõttu on HI kõigi seotud 𝐻𝑄𝑗��� (𝐻𝐼=∑𝐻𝑄𝑗��=∑���) liitmine. Kui HQ või HI ületab 1,0, näitab see, et ühekordselt kasutatavate OTSAde kasutajatel võib olla kahjulik tervisemõju, mis ei ole vähiga seotud.𝐿𝐴𝐷𝐷′𝑗����′�, mis arvutati võrrandis (6) ühekordselt kasutatava ENDS-i toote kasutamisega seotud vähid järgmiselt:𝐶𝑎𝑛𝑐𝑒𝑟 𝑅𝑖𝑠𝑘𝑗=𝐿𝐴𝐷𝐷′𝑗×𝐶𝑆𝐹𝑗 {<10−6 Acceptable cancer risk >10–6 Vastuvõetamatu vähirisk������ �����=����′�×���� {<10−6 Acceptable cancer risk >10–6 Vastuvõetamatu vähirisk
(8)
kus 𝐶𝑆𝐹𝑗���� on konkreetse ENDS-aine j (orgaaniline kemikaal või metall) avaldatud vähi kaldetegur (st vähi potentsiaal). Vähiriski hindamiseks hinnanguline vähirisk, mis ületab 10−6(üks miljonist) viitab vastuvõetamatule vähiriskile ühekordselt kasutatavate OTSE kasutajate jaoks. RfD, RfC ja CSF väärtused võrrandites (7) ja (8) vähi ja vähiriskide riski hindamiseks koostati USA EPA ja CalEPA ametlikelt veebisaitidelt [31,32,33,34].3. Tulemused
3.1. Avastatud ained ENDS-aerosoolis
Tabelites 1 ja 2 on näidatud (valitud) orgaanilised kemikaalid ja metallid, mis on tuvastatud kahest ühekordselt kasutatavast ENDS tootest, vastavalt Puff Bar (Grape) ja Air Bar (Arbuusijää), tekitatud aerosoolis. Kvantifitseeritud tulemused on väljendatud filtril tuvastatud aine massina (ng), mis oli sama MOUDI astme kolmekordsete filtriproovide keskmine. Orgaaniliste ühendite puhul sisaldavad meie keemilise analüüsi põhjal nii Puff Bar (Grape) kui ka Air Bar (Arbuusijää) nikotiini, propüleenglükooli (PG), glütserooli (VG), bensoehapet, trietüültsitraati, etüülmaltooli ja {{2 }}hexen-1-ol. On teada, et PG ja VG on kandelahustid, mida tavaliselt kasutatakse ENDSi toodete e-vedelikes. Lisaks sisaldab Puff Bar ka metüülantranilaati, -terpineooli ja perillartiini, samas kui Air Bar sisaldab ka bensüülalkoholi, vanilliini, melonaali, metüüldihüdrojasmonaati ja -dekalaktooni. Maitseainetena lisatakse orgaanilisi kemikaale, nagu vanilliin, melonaal, etüülmaltool ja bensüülalkohol [35]. Metallianalüüsi jaoks loetlesime tabelites 1 ja 2 ainult need metallid, mis on dokumentaalselt seotud kahjulike tervisemõjudega. Filtritel tuvastatud metallide hulka kuuluvad kroom, nikkel, mangaan, plii, alumiinium ja tsink, mis kõik on dokumenteeritud. mõjutada negatiivselt hingamissüsteemi (ja isegi kopsuvähki) ja kesknärvisüsteemi [18]. Tabelites 1 ja 2 on esitatud ka MOUDI kogutud ENDS-aerosooli massijaotus kogutavate aerosooli suuruste vahemike põhjal. Üldiselt oli orgaaniliste kemikaalide mass tavaliselt jaotunud ja saavutas maksimumi 6. etapi paiku (kogutava aerosooli suurus 1,8 suurem või võrdne d Suurem või võrdne 1.{17}} µm), mis on võrdeline massijaotusega ( ENDS aerosooli osakeste suuruse jaotusega). Kuid me ei täheldanud metalle pärast sellist jaotust. Ülaltoodud suurusest sõltuvate aine koostisosade andmete põhjal saab seejärel hinnata konkreetse ENDS-iga seotud aine (orgaaniline kemikaal või metall) doosi, mis on ladestunud auru kopsudesse, ja sellega seotud terviseriske.
Tabel 1.Air Bar (Watermelon Ice) genereeritud suuruse järgi eraldatud ENDS aerosooliproovides tuvastatud ained.
Tabel 2.Puff Bar (Grape) poolt genereeritud suuruse järgi eraldatud ENDS-i aerosooliproovides tuvastatud ained.
3.2. ENDS-i ainete hinnangulised respiratoorsed doosid
Tabelites 3 ja 4 on näidatud tabelis 1 ja 2 loetletud orgaaniliste kemikaalide ja metallide hinnangulised ADD ja LADD. Hinnangulised ADD ja LADD arvutati valemite (1)–(6) põhjal, võttes arvesse realistlikke ENDS-i kasutusparameetreid. , aerosooli suurusest sõltuv aine koostis ja tavapärased aerosooli hingamisteede sadestamise fraktsioonid. ADD ja LADD mõõdavad huvipakkuva ENDS aine hingamisteedesse sadestunud doosi. Nagu on näidatud tabelis 3 ja 4, olid nikotiinile, propüleenglükoolile, glütseroolile ja bensoehappele vastavad doosid suhteliselt suuremad kui teiste orgaaniliste kemikaalide omad. Metallidest olid tsingil, alumiiniumil, niklil ja kroomil suhteliselt suuremad sadestunud doosid. Üldiselt andis Air Bar (Arbuusi jää) nii orgaaniliste kemikaalide kui ka metallide suuremad doosid võrreldes Puff Bariga (viinamarja). Eelkõige sisaldas Air Barist (Arbuusijää) toodetud ENDS-i aerosool suuremas hinnangulises annuses nikotiini, propüleenglükooli, glütserooli, kroomi, niklit, mangaani, pliid, alumiiniumi ja tsinki kui Puff Bar (Grape) aerosool.
Tabel 3.Air Bar-Watermelon Ice'i poolt tekitatud ENDS-aerosooli hinnangulised kopsudesse sadestunud doosid ning vähi- ja vähiriskid.
Tabel 4.Puff Bar-Grape'i tekitatud ENDS-aerosooli hinnangulised kopsudesse sadestunud doosid ning vähi- ja vähiriskid.
3.3. ENDS-i ainete hinnangulised vähi- ja vähiriskid
ENDS-aerosoolis leitud valitud metallide vähi- ja mittevähiriskid hinnati vastavate ADD ja LADD põhjal ning tulemused on esitatud tabelis 3 ja 4. Need tabelid näitavad ka USA avaldatud CSF väärtusi. EPA ja CalEPA ning neid kasutati meie vähiriski hindamisel [32]. Air Bari (Arbuusjää) tekitatud aerosoolis leiduvate metallide hulgas oli kroomi ja nikli hinnanguline vähirisk 1.{5}} × 10−3ja 1,5 × 10−6, mida peetakse oluliselt suuremaks kui vastuvõetav risk 10−6. Puff Bar (Grape) tekitatud aerosoolis sisalduvate metallide puhul oli kroomile vastav hinnanguline hingamisteede vähi risk 3,9 × 10−4, mis ületab ka tavapärase aktsepteeritava riski. Mittevähiriski hindamiseks (mõõdetuna peakorteriga) kasutati USA EPA ja CalEPA avaldatud metallidele vastavat RfD-d (või RfC-d) (loetletud tabelis 3 ja tabelis 4) [31, 33, 34]. Mittevähiriski hindamise tulemused näitavad, et kõigi tabelis 3 ja 4 toodud metallide HQ väärtused olid kõik väiksemad kui 1.{{10}}, mis näitab, et ükski metall üksi ei oleks avaldada märkimisväärset mõju hingamissüsteemile või kesknärvisüsteemile. Samale sihtorganile vastavate vähiga mitteseotud terviseriskide summeerimisel leiti aga, et Air Bari (Arbuusijää) tekitatud aerosoolis leiduv kroom ja nikkel kujutavad endast HI-i=1 hingamisriski.14, mis on üle vastuvõetava taseme 1,0, mis näitab potentsiaalset ohtu hingamisteede kahjulike mõjude tekkeks (mitte vähk) inimestel, kes kasutavad regulaarselt Air Bari (Arbuusijää). Sarnaseid kõrvalmõjusid ei leitud aga Puff Bar (Grape) tekitatud aerosoolis.
4. Arutelu
Selle eksperimentaalse uuringu tulemused täitsid kirjanduses olevad lüngad, andes täpsema hinnangu hingamisteedesse sadestunud doosi ja sellega seotud vähi ja vähiga mitteseotud terviseriskide kohta, mis on seotud ühekordselt kasutatavate ENDS-i kasutamisega. Hankides ENDS-i aerosoolist suuruse järgi eraldatud keemiliste koostisosade andmed ja võttes arvesse aerosooli suurusest sõltuvat hingamisteede sadestumise fraktsiooni, saab ühekordselt kasutatavate ENDS-toodete terviseriske täpselt hinnata. Selle lähenemisviisi peamiseks tugevuseks on see, et see võtab arvesse ENDS-i ainete kogust, mis tegelikult ladestub inimese hingamisteedesse.
Meie keemilise analüüsi tulemused kinnitasid, et e-sigareti aerosool sisaldab kahjulikke orgaanilisi kemikaale ja metalle (nt bensüülalkohol, dekalaktoon, kroom, nikkel), mis dokumentaalselt põhjustavad hingamisprobleeme ja isegi kopsuvähki. Samuti leidsime ENDS-i aerosoolis mangaani ja pliid, millel on teadaolevalt negatiivne mõju inimese kesknärvisüsteemile. Avastatud metallide hulgas leidsime, et hinnangulised hingamisteede vähi riskid, mis vastavad mõlema ühekordselt kasutatava ENDS-i toote kroomile, olid oluliselt suuremad kui vastuvõetav risk. Hingamisteede vähi risk, mis vastab niklile Air Bari (Arbuusijää) aerosoolis, oli samuti oluliselt suurem kui vastuvõetav risk. Lisaks ei olnud kahes ühekordselt kasutatavas END-tootes sisalduv kroom ega nikkel üksi seotud vastuvõetamatute vähiga mitteseotud terviseriskidega. Siiski, kui võtta kokku nende individuaalsed vähiriskid sama sihtorganiga, leidsime, et Air Bar (Arbuusijää) tekitatud ENDS-aerosoolis on kroom ja nikkel hingamissüsteemile aditiivselt mõjuvad. Need tulemused kajastasid kasvavaid tõendeid, mis toetavad arvamust, et kantserogeensed ja kahjulikud kemikaalid on ENDS-i tavakasutajate jaoks tõepoolest muret tekitavad [18, 25, 35]. Eelkõige olid meie hinnangulised vähi- ja vähiriskid üldiselt madalamad kui Fowlesi jt uuringus [18], mis võib olla tingitud erinevat tüüpi ENDS-idest ja metallide kontsentratsiooni mõõtmise meetoditest. Meie hinnangud on tõenäoliselt siiski täpsemad, kuna need põhinesid inimeste hingamisteedesse ladestunud kemikaalide hinnangulistel annustel ning ENDS-i aerosoolis katseliselt analüüsitud ja leitud ENDS-i ainete koostisel.
Selle uuringu ainulaadne panus on see, et aerosooli osakeste suuruses võeti arvesse ladestunud annuste ja nendega seotud terviseriskide hindamist. Selles uuringus kasutatud meetodit saab täiendavalt rakendada teiste ENDS-i toodete aerosoolide toksilisuse uurimiseks. Täpsemalt, meie keemilise analüüsi käigus saadud suurusest sõltuvad koostisosade andmed andsid kasulikku teavet konkreetsete ENDS-kemikaalide annuse õigeks hindamiseks inimese hingamisteede piirkonnas. MOUDI suuruse järgi eraldatud proovide kogumisest saadud andmete põhjal leidsime, et peaaegu kõigi orgaaniliste kemikaalide osakeste suuruse jaotus on võrdeline ENDS-i aerosooli massijaotusega. ENDS-i aerosoolis sisalduvad orgaanilised kemikaalid jaotusid tavaliselt ja saavutasid haripunkti umbes MOUDI 6. staadiumis (kogutava aerosooli suurus: 1.0 kuni 1,8 µm). Võttes arvesse teavet suurusest sõltuva aerosooli hingamisteede sadestumise kohta (esitatud lisa A tabelis A1), tähendab see, et 16% sissehingatavast ENDS-aerosoolist (1,{11}}–1,8 µm) sadestub aurusti kopsudesse. trahheobronhiaalsed hingamisteed ja alveolaarpiirkond.
Lisaks täiustatud katsemeetodile on sellel uuringul oluline poliitiline mõju. Selles uuringus leiti, et kahe ühekordselt kasutatava OTSA aerosoolis tuvastati kahjulikke ja potentsiaalselt kahjulikke orgaanilisi ühendeid ja metalle, kusjuures mõned metallid tekitasid liiga vastuvõetavaid vähi- ja/või mittevähiriske. Need tulemused rõhutavad selliste kahjulike ja potentsiaalselt kahjulike kemikaalide reguleerimise tähtsust. Lisaks varasemate uuringute tulemuste kontrollimisele, et ENDS-toodete e-vedelikes sisalduvad kuumutuselemendid ja lõhna- ja maitseained on mõnede kahjulike kemikaalide allikad [18,25], arendati meie uuringus edasi metoodikat ENDS-iga seotud ainete annuste täpsemaks hindamiseks. mis võiks paremini teavitada tubakatoodete reguleerimist, andes toksiliste ainete taseme täpsema hinnangu. Lisaks, kuna FDA on FDA e-sigareti padrunite kitsa määratluse tõttu [11] keelustanud maitsestatud ENDS-tooted, välja arvatud ühekordselt kasutatavad ENDS-tooted, andsid meie uuringu tulemused, mis keskendusid konkreetselt ühekordselt kasutatavatele ENDS-idele, FDA-le täiendava teadusliku aluse, mida kaaluda. maitsekeelu laiendamine ühekordsetele ENDS-i toodetele. Lisaks, kuna ENDS-i ettevõtted reklaamivad tavaliselt, et ENDS sisaldavad nikotiini, lõhna- ja maitseaineid ja kandelahuseid (nt propüleenglükooli), kuid vähendavad kahjulike ainete olemasolu ENDS-i aerosoolis [36], on rangemad toodete märgistamise nõuded ja tõhusad vastukommunikatsioonikampaaniad hädavajalikud. .
Sellel uuringul on piirangud, mida tuleb tunnistada. Esiteks, kuigi uurisime kahe üldkasutatava ühekordselt kasutatava ENDSi aerosooli, ei esindanud need kõiki ENDSi tooteid, mis erinevad maitse, mudeli ja kaubamärgi järgi. Erinevad tooteomadused võivad olla seotud erinevate terviseriskidega. Näiteks ühes uuringus, milles uuriti bensaldehüüdi ENDS-i tekitatud aerosoolides, leiti, et suurim bensaldehüüdi sisaldus tuvastati kirsimaitselistes ENDS-toodetes [37]. Tulevased uuringud on vajalikud, et süstemaatiliselt uurida aerosooli toksilisust koos toote omadustega (nt maitse, mudel, toitepinge), et teavitada tubakat täiendavatest reguleerivatest meetmetest. Teiseks põhines meie hinnang ENDS-i aerosooli orgaaniliste ühendite ja metallidega seotud vähi ja vähiga mitteseotud terviseriskide kohta EPA ja CalEPA esitatud dokumenteeritud vähipotentsiaali (CSP) ja RfD (või RfC) teabel. Enamiku selles uuringus tuvastatud orgaaniliste kemikaalide kohta ei ole sellist teavet siiski kindlaks tehtud. Seega, kuigi päevaannuseid, nagu ADD ja LADD, saab hinnata kõigi ENDS-i aerosoolis leiduvate orgaaniliste kemikaalide jaoks, saab nendega seotud terviseriskide hindamist lõpule viia ainult mõne kemikaali puhul. Tulevased uuringud on vajalikud teiste kemikaalidega seotud terviseriskide edasiseks uurimiseks, kui teave nende toksilisuse kohta (st CSP, RfD ja RfC) muutub kättesaadavaks. Lõpuks, süstla kasutamine ENDS-i toodetest aerosooli tõmbamiseks ENDS-aerosooli tekitamiseks ei pruugi kajastada aurustamise tegelikku olukorda. See meetod on aga lihtne ja kasulik viis aerosooli tõhusaks genereerimiseks ENDS-i toodetest. Edaspidiste uuringute jaoks saab hankida müügilolevaid e-sigareti pahvimismasinaid, nagu CSM-eSTEP (CH Technology USA, Inc., Northeastern, New Jersey), et luua sellega seotud katsete jaoks esinduslikum ja usaldusväärsem ENDS-aerosool.
5. Järeldused
See uuring annab väärtuslikke eksperimentaalseid tulemusi ühekordselt kasutatava ENDS-i toote kasutamisega seotud hingamisteedesse sadestunud doosi kohta, võttes arvesse aerosooli suurusest sõltuvaid ENDS-i aine koostisosi ja aerosooli hingamisteede sadestumise fraktsioone, mis andsid täpsemad vähi- ja mittevähiriski hinnangud. Uuringu meetod ja tulemused võivad aidata kaasa olemasolevale kirjandusele ENDS-i aerosooli toksilisuse kohta ja võivad anda teavet tulevaste suuremahuliste uuringute jaoks, mis uurivad ENDS-iga seotud terviseriske. Tulemused võivad anda teavet ka tubakatoodete reguleerimise kohta, nagu föderaalse maitsekeelu laiendamine ühekordselt kasutatavatele ENDS-i toodetele, rangemate toodete märgistamise nõuete rakendamine ja tõhusate kommunikatsioonikampaaniate väljatöötamine, et võidelda nende uudsete ENDS-toodete mõjuga rahvatervisele.
Autori kaastööd
W.-CS, H.-CL ja AB kavandasid ja koostasid uuringu. H.-CL ja AB viisid läbi kirjanduse otsinguid ja esitasid kokkuvõtteid varasematest uurimustest. W.-CS viis läbi laboritööd. H.-CL viis läbi terviseriskide hindamise. H.-CL ja W.-CS tõlgendasid järeldusi. H.-CL ja W.-CS koostasid käsikirja. AB vaatas käsikirja kriitiliselt üle. Kõik autorid on käsikirja avaldatud versiooni läbi lugenud ja sellega nõustunud.
Rahastamine
Seda uuringut toetas R21ES031795 riiklikust keskkonnatervise teaduste instituudist (NIEHS) W.-CS-ile, R01DA049154 riiklikust uimastite kuritarvitamise instituudist (NIDA) AB-le ja H.-CL-ile ning Southwest Center for Occupational. ja Environmental Health (SWCOEH), haiguste tõrje ja ennetamise keskuste (CDC) riikliku tööohutuse ja töötervishoiu instituudi (NIOSH) haridus- ja uurimiskeskuse (T42OH008421) Texase ülikooli terviseteaduste keskuse Houstoni (UTHealth) avalik-õiguslikus koolis. Tervis.
