E-Rokok Sekali Pakai dan Risiko Kesihatan Berkaitan: Kajian Eksperimen
Tinggalkan pesanan
E-Rokok Sekali Pakai dan Risiko Kesihatan Berkaitan: Kajian Eksperimen
Abstrak
Penggunaan sistem penghantaran nikotin elektronik (ENDS), termasuk e-rokok pakai buang, telah berleluasa. Analisis kimia sedia ada ENDS tertumpu pada e-cecair dan bukannya aerosol dan gagal mempertimbangkan saiz zarah dan pecahan pemendapan pernafasan aerosol, yang merupakan faktor utama untuk dos penyedutan. Kajian ini menyiasat bahan kimia dan logam organik dalam aerosol ENDS yang diasingkan saiz dan menilai dos terdeposit dan risiko kesihatan bahan ini. Analisis kimia aerosol telah dijalankan pada dua produk ENDS pakai buang yang popular: Puff Bar (Anggur) dan Air Bar (Watermelon Ais). Aerosol ENDS telah dijana dan dihantar ke dalam Micro-Orifice Uniform Deposit Impactor untuk mengumpul sampel aerosol yang diasingkan saiz, di mana bahan kimia dan logam organik dianalisis. Dos harian dan seumur hidup untuk setiap bahan kimia dianggarkan. Penilaian risiko kanser dan bukan kanser telah dijalankan berdasarkan dos yang disimpan. Kami mendapati bahawa aerosol e-rokok mengandungi bahan kimia dan logam organik berbahaya tertentu yang didokumenkan untuk mengakibatkan masalah pernafasan. Anggaran risiko kanser pernafasan yang sepadan dengan kromium daripada kedua-dua produk ENDS dan nikel daripada Air Bar (Ais Tembikai) adalah jauh melebihi risiko yang boleh diterima secara konvensional. Kaedah, penemuan dan implikasi boleh menyumbang kepada literatur kajian ketoksikan ENDS yang masih ada serta memaklumkan peraturan tembakau dan kajian berskala besar masa hadapan.
Kata kunci:
e-rokok pakai buang; ketoksikan aerosol; risiko kesihatan; taburan saiz zarah; pemendapan pernafasan1. Pengenalan
Penggunaan sistem penghantaran nikotin elektronik (ENDS), termasuk penggunaan e-rokok, berleluasa dalam kalangan belia dan dewasa muda dan telah menjadi isu kesihatan awam. Menurut analisis sekunder kami terhadap data Tinjauan Temu Bual Kesihatan Kebangsaan 2019, kadar kelaziman penggunaan dan penggunaan semasa ENDS di kalangan dewasa muda masing-masing adalah 32.4% dan 9.4%, berikutan trend yang meningkat sepanjang dekad yang lalu [1]. Selanjutnya, kajian menggunakan data daripada Tinjauan Tembakau Belia Kebangsaan 2019 mendedahkan bahawa 27.5% pelajar sekolah menengah melaporkan penggunaan e-rokok semasa; antaranya, 34.2% melaporkan penggunaan e-rokok yang kerap (iaitu, digunakan pada 20 hari atau lebih dalam 30 hari yang lalu) [2]. Produk ENDS amat menarik minat belia dan dewasa muda kerana ciri-cirinya yang boleh disesuaikan dan baru [3,4,5], risiko yang dirasakan lebih rendah [6,7], dan penerimaan sosial yang lebih tinggi daripada rokok mudah terbakar [8].
Produk ENDS adalah pelbagai dan telah berkembang pesat daripada produk pakai buang seperti rokok (generasi pertama) kepada sistem kartrij (generasi kedua), kepada sistem tangki (generasi ketiga), dan kepada peranti garam nikotin seperti JUUL (generasi keempat). Baru-baru ini, populariti JUUL telah ditangkap oleh peranti e-rokok pakai buang seperti JUUL (selepas ini, "ENDS pakai buang") kerana pilihan perasa, reka bentuk dan pembungkusan yang menarik perhatian, harga rendah dan kemudahan (iaitu, semua- dalam-satu, serba lengkap, tiada pengisian e-cecair dan tiada pengecasan bateri) [2,9]. Industri tembakau telah menunjukkan kepintaran yang luar biasa dalam menyediakan produk baru/diubah suai mengikut peraturan [10]. Sebagai contoh, apabila kajian ini dijalankan pada awal tahun 2022, produk ENDS pakai buang tidak dihadkan oleh peraturan perisa persekutuan disebabkan oleh takrifan sempit kartrij FDA [11]. Malah, 85.8% pengguna belia semasa membeli ENDS pakai buang dengan perisa buah [12].
Kajian telah mendapati bahawa produk ENDS mengandungi bahan kimia perasa, yang mana sesetengahnya dikaitkan dengan kerengsaan atau bahaya pernafasan, seperti δ-dodekalactone, mentol, benzyl alcohol dan corylone [13,14,15,16]. Tambahan pula, elemen pemanas (cth, atomizer/gegelung) dan tangki peranti ENDS terdiri daripada logam yang boleh dilepaskan ke dalam e-cecair dan aerosol semasa digunakan, dengan kromium dan nikel menjadi penyumbang utama kepada risiko kanser [17,18]. Walau bagaimanapun, analisis kimia sedia ada yang dijalankan untuk produk ENDS, termasuk ENDS pakai buang, tertumpu terutamanya pada e-cecair yang tidak semestinya mencerminkan bahan kimia dalam aerosol ENDS yang sebenarnya memendap dalam saluran pernafasan pengguna ENDS [15,19]. Walaupun terdapat segelintir kajian yang menganalisis ENDS aerosol [20,21,22] dan menilai risiko kesihatan yang berkaitan [18], kajian ini gagal mempertimbangkan saiz zarah ENDS aerosol dan pernafasan berkaitan saiz. pecahan pemendapan semasa menganggarkan risiko kesihatan. Ini adalah isu yang serius kerana saiz zarah secara langsung mempengaruhi lokasi pemendapan pernafasan dan pecahan pemendapan dalam saluran udara. Malah, aerosol ENDS yang dihasilkan daripada vaping ialah campuran titisan cecair dengan diameter zarah aerosol daripada ultrafine (kurang daripada 0.1 µm) kepada saiz mikron (sehingga sekitar 4 µm). Oleh itu, aerosol ENDS yang disedut dijangka masuk dan memendap di kawasan saluran pernafasan manusia yang berbeza dengan pelbagai dos termendap. Yang penting, adalah dijangkakan bahawa kebanyakan aerosol ENDS akan memendap di saluran pernafasan yang lebih rendah, mungkin memberi kesan negatif kepada kesihatan kerana kawasan permukaan saluran udara yang besar di kawasan alveolar [23]. Dos yang didepositkan adalah anteseden bagi dos dalaman sebelum pertimbangan pelepasan pernafasan dan kadar penyerapan dan oleh itu boleh berfungsi sebagai indeks pangsi penilaian risiko kesihatan berkaitan vape. Taburan saiz aerosol ENDS dan pecahan pemendapan pernafasan adalah faktor utama untuk menganggar dengan tepat indeks pangsi ini [23], dan oleh itu ia harus dimasukkan dalam penilaian risiko kesihatan.
Kajian ini mengisi jurang pengetahuan dengan menggunakan pendekatan yang lebih baik untuk menganggarkan dos bahan kimia yang disimpan dalam dua produk pakai buang ENDS yang biasa diterima pakai dan risiko kesihatan kanser dan bukan kanser yang berkaitan. Pendekatan eksperimen mempertimbangkan pecahan pemendapan pernafasan aerosol bergantung kepada saiz dan menjalankan analisis juzuk kimia diasingkan saiz pada aerosol ENDS. Penemuan daripada kajian kami boleh meningkatkan ketepatan anggaran dos bahan kimia ENDS yang didepositkan dalam paru-paru vaper, yang seterusnya boleh memaklumkan peraturan tembakau dan kajian berskala besar masa depan yang menilai risiko kesihatan yang berkaitan dengan penggunaan produk ENDS pakai buang.
2. Bahan dan Kaedah
2.1. Koleksi Sampel Aerosol ENDS Diasingkan Saiz
Analisis kimia aerosol dalam kajian ini telah dijalankan pada dua produk ENDS pakai buang popular berikut: Puff Bar (Grape) dan Air Bar (Watermelon Ice). Pemilihan dua produk ENDS pakai buang ini adalah berdasarkan kelaziman produk ENDS pakai buang daripada kajian berasingan oleh pasukan penyelidik yang meneliti tingkah laku penggunaan ENDS pelajar kolej. Kedua-dua produk ENDS pakai buang ini adalah yang paling biasa diguna pakai dalam kalangan peserta kajian.
Dalam kajian ini, sampel aerosol ENDS yang diasingkan saiz telah dikumpulkan dengan menggunakan Micro-Orifice Uniform Deposit Impactor (MOUDI 110-R, MSP Co., Shoreview, MN, USA). MOUDI mampu mengumpul sampel aerosol dengan diameter zarah antara 0.056 hingga 18 µm dalam 11 peringkat pengumpulannya (iaitu, pensampelan diasingkan saiz). Ia mengatasi prestasi instrumen aerosol bacaan langsung biasa seperti pembilang zarah dan spektrometer yang tidak dapat mengendalikan aerosol e-rokok yang baru dijana dengan kepekatan aerosol yang sangat tinggi. Setiap peringkat MOUDI mempunyai julat saiz zarah yang boleh dikumpul, dan purata pecahan pemendapan paru-paru boleh dikira berdasarkan julat saiz zarah tersebut (lihat Lampiran A Jadual A1). Sampel aerosol ENDS yang dikumpul oleh MOUDI dalam peringkat berbeza digunakan untuk pengiraan taburan saiz zarah dan analisis komposisi kimia.
Untuk mengumpul sampel aerosol ENDS pakai buang, penapis membran polytetrafluoroethylene (PTFE) (PALL Co., Port Washington, NY, USA) diletakkan pada setiap peringkat MOUDI, dan MOUDI dikendalikan pada kadar aliran pensampelan 30 L/min. Picagari 100 mL digunakan untuk mengeluarkan aerosol ENDS daripada dua produk ENDS pakai buang dan kemudian mengepam aerosol ENDS terus ke dalam MOUDI untuk pengumpulan sampel. Prosedur ini diulang 10 kali (10 sedutan) untuk mengumpul jumlah aerosol ENDS yang mencukupi pada setiap peringkat MOUDI untuk analisis berat dan bahan seterusnya. Selepas percubaan pengumpulan sampel, penapis PTFE dengan sampel aerosol ENDS yang dikumpul telah dipunggah daripada MOUDI, ditimbang secara individu oleh imbangan mikro, dan kemudian dihantar ke makmal untuk analisis kimia organik dan analisis logam untuk mengenal pasti konstituen kimia yang bergantung kepada saiz dalam aerosol ENDS. Pengumpulan sampel telah dijalankan tiga kali untuk setiap produk ENDS untuk memastikan kebolehpercayaan dan kebolehulangan data. Taburan saiz zarah aerosol ENDS dan data konstituen kimia yang bergantung kepada saiz memainkan peranan penting dalam menganggarkan dos terdeposit bahan kimia ENDS tertentu dalam paru-paru vaper.
2.2. Kimia Organik dan Analisis Logam
Analisis kimia organik untuk aerosol ENDS telah dijalankan menggunakan spektrometri jisim kromatografi gas (GC/MS) untuk mengesan jisim bahan kimia organik seperti nikotin, PG, VG, dan agen perisa pada penapis MOUDI untuk memperoleh maklumat yang bergantung kepada saiz. Khususnya, kedua-dua ENDS pakai buang telah dibuka untuk mencari sumbu vaping yang direndam e-cecair. Komponen kimia utama dalam e-cecair pertama kali diekstrak dengan asetonitril dan dianalisis oleh GC/MS. Kemudian, sampel aerosol ENDS pada penapis MOUDI telah diekstrak dengan cara yang sama dan tertumpu untuk analisis GC/MS. Analisis kimia GC/MS dilengkapi dengan sumber ion pengionan elektron (GC/EI-MS, Agilent 6890N GC, dan 5975 inert XL MSD), dan bahan kimia semuanya dikira menggunakan piawaian tulen atau pengganti. Prosedur terperinci untuk analisis organik diterangkan di tempat lain [23]. Dalam analisis kimia organik, pemulihan analit sasaran ditentukan dengan memancarkan sejumlah bahan kimia yang diketahui pada penapis kosong (n=3) dan mengekstraknya dengan prosedur yang sama seperti mengumpul sampel aerosol. Analisis logam telah dijalankan menggunakan Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometry (ICP/MS) untuk mengesan jisim logam berbahaya seperti nikel, kromium, dan plumbum pada penapis MOUDI yang berbeza untuk mendapatkan maklumat yang bergantung kepada saiz. Penapis MOUDI pertama kali diproses untuk larut lesap asid dan pencernaan menggunakan HNO suling berganda ultra bersih3dan HF, dan kemudian larutan sampel yang dicerna disejatkan kepada kekeringan permulaan. Protokol yang telah mantap sebelum ini diikuti untuk analisis ICP/MS menggunakan ICP/MS Triple Quad (Model 8800, Agilent Technologies, Santa Clara, CA, USA) [24]. Dengan cara ini, unsur logam ke tahap sub-ppb (ng/g) dengan ±5% ketepatan boleh diperolehi.
Fokus analisis makmal dalam kajian ini ialah bahan kimia dan logam organik berbahaya yang sebelum ini dikenal pasti dalam aerosol ENDS dan diterbitkan dalam kesusasteraan [14,18,25,26,27,28,29]. Oleh itu, reka bentuk analisis kimia organik kami tertumpu pada nikotin, pelarut pembawa (cth, gliserol, propilena glikol, formaldehid, asetaldehid, akrolein, aseton, metilglioksal, asid benzoik, dan trietil sitrat), serta perisa dan bahan kimia lain ( cth, ethylvanillin, vanillin, cinnamaldehyde, menthol, acetoin, citral, benzyl alcohol, benzaldehyde, diacetyl, ethyl acetate, ethyl maltol, triacetin, methyl anthranilate, methyl dihydrojasmonate, melonal, corylone, δ-dolactinecaol, -delactinecaol 3-hexen-1-ol). Dengan cara yang sama, lebih daripada 20 logam telah dikesan dalam analisis logam kami, tetapi tumpuan kajian ini adalah pada nikel (Ni), mangan (Mn), zink (Zn), kromium (Cr), dan plumbum (Pb).
2.3. Menganggarkan Dos Terdeposit Bahan ENDS
Untuk menganggarkan risiko kesihatan yang berkaitan dengan penyedutan bahan ENDS dalam paru-paru vapers, purata dos harian (ADD) dan purata seumur hidup dos harian (LADD) telah dikira. ADD dan LADD dikira berdasarkan persamaan konvensional berikut:𝐴𝐷𝐷=𝐶×𝐶𝑅×𝐶𝑇𝐵𝑊×𝐴𝑇���=�×��×����×��
(1)
𝐿𝐴𝐷𝐷=𝐶×𝐶𝑅×𝐶𝑇𝐵𝑊×𝐿𝐸����=�×��×����×��
(2)
dengan 𝐶� ialah kepekatan pendedahan (ng/m3), 𝐶𝑅�� ialah kadar sentuhan (m3/hari), 𝐶𝑇�� ialah masa sentuhan, yang diandaikan 30 tahun (10,950 hari) untuk populasi vaper mewah, 𝐵𝑊�� ialah berat badan (70 kg), 𝐴𝑇�� ialah masa purata , yang bersamaan dengan 𝐶𝑇�� (10,950 hari), dan 𝐿𝐸�� ialah jangka hayat, iaitu 70 tahun (25,550 hari) mengikut andaian pendedahan lalai USEPA. Dalam kes vape, istilah 𝐶×𝐶𝑅�×�� adalah bersamaan dengan pengambilan harian bahan ENDS (ng/hari), dan pengambilan harian bahan melalui vape harus datang daripada jumlah sedutan vape dalam satu hari. Berdasarkan literatur, purata sedutan harian vaper yang dilaporkan adalah sekitar 163 sedutan/hari [30]. Oleh itu, berdasarkan reka bentuk eksperimen dan hasil kajian ini, Persamaan (1) dan (2) kemudiannya boleh diubah suai untuk tetapan vaping seperti berikut:𝐴𝐷𝐷𝑗=∑𝑖𝐴𝐷𝐷𝑖,𝑗=0.1𝑀𝑖,𝑗×𝐶𝑅𝑝×𝐶𝑇𝐵𝑊×𝐴𝑇����=∑�����,�=0.1��,�×���×����×��
(3)
𝐿𝐴𝐷𝐷𝑗=∑𝑖𝐿𝐴𝐷𝐷𝑖,𝑗=0.1𝑀𝑖,𝑗×𝐶𝑅𝑝×𝐶𝑇𝐵𝑊×𝐿𝐸�����=∑������,�=0.1��,�×���×����×��
(4)
dengan 𝑀𝑖,𝑗��,� ialah jisim bahan ENDS tertentu j (kimia organik atau logam) dalam aerosol ENDS yang terdapat pada peringkat MOUDI I (i {{0}} hingga 11) daripada GC /MS dan analisis ICP/MS. Oleh kerana 𝑀𝑖,𝑗��,� berasaskan 10 sedutan, 0.1𝑀𝑖,𝑗��,� adalah sama dengan jisim bahan ENDS dalam satu sedutan. 𝐶𝑅𝑝��� ialah kadar sentuhan aerosol ENDS dalam unit sedutan/hari. Berdasarkan literatur, 𝐶𝑅𝑝��� ditetapkan menjadi 163 sedutan/hari [30]. Berdasarkan ini, 𝐴𝐷𝐷𝑖,𝑗����,� menggambarkan purata dos harian bagi bahan tertentu j yang terkandung dalam ENDS aerosol dalam julat saiz i (MOUDI peringkat i); 𝐿𝐴𝐷𝐷𝑖,𝑗�����,� ialah purata dos harian sepanjang hayat bagi bahan tertentu j yang terkandung dalam aerosol ENDS dalam julat saiz i. Penjumlahan dalam Persamaan (3) dan (4) menunjukkan bahawa dos bahan ENDS tertentu dalam paru-paru vaper aktif dikira dengan mengagregatkan dos daripada kesemua 11 peringkat MOUDI individu (∑𝐴𝐷𝐷𝑖,𝑗∑����,� dan ∑𝐿𝐴𝐷𝐷𝑖,𝑗∑�����,�).Persamaan (3) dan (4) boleh diubah suai selanjutnya dengan mempertimbangkan faktor penting pecahan pemendapan pernafasan aerosol untuk menganggarkan dos termendap dalam paru-paru vaper (iaitu, dos disumbangkan oleh ENDS aerosol yang sebenarnya dimendapkan di saluran udara) seperti berikut:𝐴𝐷𝐷′𝑗=∑𝑖𝐴𝐷𝐷𝑖,𝑗×𝐷𝐹𝑖���′�=∑�����,�×���
(5)
𝐿𝐴𝐷𝐷′𝑗=∑𝑖𝐿𝐴𝐷𝐷𝑖,𝑗×𝐷𝐹𝑖����′�=∑������,�×���
(6)
dengan 𝐷𝐹𝑖��� ialah purata pecahan pemendapan pernafasan (dari {{0}}.0 hingga 1.0) untuk saiz aerosol yang boleh dikumpul peringkat MOUDI i. Sistem pernafasan manusia yang digunakan dalam kajian ini meliputi saluran pernafasan trakeobronkial ke kawasan alveolar, dan data terbitan yang sepadan bagi pecahan pemendapan pernafasan aerosol telah diterima pakai untuk memperoleh pecahan pemendapan min (lihat Lampiran A Jadual A1 untuk anggaran 𝐷𝐹𝑖���) [ 23]. Dengan cara ini, 𝐴𝐷𝐷′𝑗���′� dan 𝐿𝐴𝐷𝐷′𝑗����′� mengambil kira pecahan jisim bergantung saiz realistik bahan dalam aerosol ENDS serta pecahan aerosol ENDS yang disedut yang sememangnya menyumbang kepada dos yang disimpan.2.4. Menganggar Risiko Kanser dan Bukan Kanser
Anggaran 𝐴𝐷𝐷′𝑗���′� daripada Persamaan (5) kemudiannya digunakan untuk mengira hasil bagi bahaya (HQ) untuk menilai risiko kesihatan bukan kanser yang disebabkan oleh bahan j dalam produk ENDS pakai buang (kimia organik atau logam) seperti berikut:𝐻𝑄𝑗=𝐴𝐷𝐷′𝑗𝑅𝑓𝐷𝑗 {<1 No adverse health effect is expected>1 Kesan buruk kesihatan berpotensi ���=���′����� {<1 No adverse health effect is expected>1 Kesan kesihatan yang buruk adalah berpotensi
(7)
di mana 𝑅𝑓𝐷𝑗���� ialah dos rujukan (RfD) yang diterbitkan untuk bahan ENDS j. Ambil perhatian bahawa dalam kes hanya kepekatan rujukan (RfC) yang tersedia untuk bahan tertentu, RfC telah ditukar kepada RfD menggunakan kadar penyedutan yang munasabah 20 m3/hari dan berat badan lalai 70 kg (iaitu, RfD=RfC × 20/70) [18]. Selanjutnya, indeks bahaya (HI) digunakan pada bahan, yang mendorong kesan kesihatan bukan kanser yang serupa pada organ/sistem sasaran yang sama (cth, sistem pernafasan). Oleh itu, HI ialah penjumlahan semua 𝐻𝑄𝑗��� (𝐻𝐼=∑𝐻𝑄𝑗��=∑��� yang berkaitan. Apabila HQ atau HI melebihi 1.0, ini menunjukkan bahawa kesan buruk kesihatan bukan kanser berpotensi untuk pengguna ENDS pakai buang.𝐿𝐴𝐷𝐷′𝑗����′� yang dikira dalam Persamaan (6) telah digunakan untuk menilai risiko pernafasan kanser yang berkaitan dengan penggunaan produk pakai buang ENDS seperti berikut:𝐶𝑎𝑛𝑐𝑒𝑟 𝑅𝑖𝑠𝑘𝑗=𝐿𝐴𝐷𝐷′𝑗×𝐶𝑆𝐹𝑗 {<10−6 Acceptable cancer risk >10−6 Risiko kanser yang tidak boleh diterima������ �����=����′�×���� {<10−6 Acceptable cancer risk >10−6 Risiko kanser yang tidak boleh diterima
(8)
di mana 𝐶𝑆𝐹𝑗���� ialah faktor cerun kanser yang diterbitkan (iaitu, potensi kanser) bagi bahan ENDS tertentu j (kimia organik atau logam). Untuk penilaian risiko kanser, anggaran risiko kanser yang melebihi 10−6(satu dalam satu juta) menunjukkan risiko kanser yang tidak boleh diterima untuk pengguna ENDS pakai buang. Nilai RfD, RfC dan CSF dalam Persamaan (7) dan (8) untuk penilaian risiko kanser dan bukan kanser telah disusun daripada tapak web rasmi EPA dan CalEPA AS [31,32,33,34].3. Keputusan
3.1. Bahan Dikesan dalam ENDS Aerosol
Jadual 1 dan Jadual 2 menunjukkan bahan kimia dan logam organik (terpilih) yang dikesan daripada aerosol yang dihasilkan daripada dua produk ENDS pakai buang, Bar Puff (Anggur) dan Bar Udara (Ais Tembikai). Keputusan kuantitatif dinyatakan sebagai jisim bahan yang dikesan pada penapis (ng), iaitu purata sampel penapis tiga kali ganda peringkat MOUDI yang sama. Untuk sebatian organik, berdasarkan analisis kimia kami, kedua-dua Bar Puff (Anggur) dan Bar Udara (Ais Tembikai) mengandungi nikotin, propilena glikol (PG), gliserol (VG), asid benzoik, trietil sitrat, etil maltol dan {{2 }}hexen-1-ol. Adalah diketahui bahawa PG dan VG adalah pelarut pembawa yang biasa digunakan dalam e-cecair produk ENDS. Selain itu, Puff Bar juga mengandungi metil anthranilate, -terpineol, dan perillartine, manakala Air Bar juga mengandungi benzyl alcohol, vanillin, melonal, methyl dihydrojasmonate, dan -decalactone. Bahan kimia organik seperti vanillin, melonal, etil maltol, dan alkohol benzil ditambah sebagai agen perasa [35]. Untuk analisis logam, kami hanya menyenaraikan logam yang telah didokumenkan dikaitkan dengan kesan buruk kesihatan dalam Jadual 1 dan Jadual 2. Logam yang dikesan pada penapis termasuk kromium, nikel, mangan, plumbum, aluminium dan zink, yang kesemuanya telah didokumenkan memberi kesan negatif kepada sistem pernafasan (dan juga kanser paru-paru) dan sistem saraf pusat [18]. Jadual 1 dan Jadual 2 juga membentangkan taburan jisim aerosol ENDS yang dikumpul oleh MOUDI berdasarkan julat saiz aerosol yang boleh dikumpul. Secara keseluruhannya, jisim bahan kimia organik diagihkan secara normal dan memuncak sekitar peringkat 6 (saiz aerosol yang boleh dikumpul 1.8 Lebih besar daripada atau sama dengan d Lebih besar daripada atau sama dengan 1.0 µm), yang berkadar dengan taburan jisim ( sama dengan taburan saiz zarah) aerosol ENDS. Walau bagaimanapun, kami tidak memerhatikan logam berikutan pengedaran sedemikian. Dengan data konstituen bahan yang bergantung kepada saiz di atas, dos bahan berkaitan ENDS tertentu (kimia organik atau logam) yang disimpan dalam paru-paru vaper serta risiko kesihatan yang berkaitan kemudiannya boleh dianggarkan.
Jadual 1.Bahan yang dikesan dalam sampel aerosol ENDS diasingkan saiz yang dijana oleh Air Bar (Ais Tembikai).
Jadual 2.Bahan yang dikesan dalam sampel aerosol ENDS diasingkan saiz yang dijana oleh Puff Bar (Grape).
3.2. Anggaran Dos Terdeposit Pernafasan Bahan ENDS
Jadual 3 dan Jadual 4 menunjukkan anggaran ADD dan LADD untuk bahan kimia dan logam organik yang disenaraikan dalam Jadual 1 dan Jadual 2. Anggaran ADD dan LADD dikira berdasarkan Persamaan (1)–(6), dengan mengambil kira parameter penggunaan ENDS yang realistik , komposisi bahan bergantung kepada saiz aerosol, dan pecahan pemendapan pernafasan aerosol konvensional. ADD dan LADD mengukur dos simpanan pernafasan bagi bahan ENDS yang diminati. Seperti yang ditunjukkan dalam Jadual 3 dan Jadual 4, dos terdeposit sepadan dengan nikotin, propilena glikol, gliserol, dan asid benzoik secara relatifnya lebih tinggi daripada bahan kimia organik lain. Di antara logam, zink, aluminium, nikel, dan kromium cenderung mempunyai dos termendap yang lebih tinggi. Secara amnya, Air Bar (Ais Tembikai) menghasilkan dos termendap kedua-dua bahan kimia dan logam organik yang lebih tinggi berbanding dengan Puff Bar (Anggur). Terutamanya, aerosol ENDS yang dijana daripada Air Bar (Watermelon Ais) mengandungi anggaran dos nikotin, propilena glikol, gliserol, kromium, nikel, mangan, plumbum, aluminium dan zink yang lebih tinggi, berbanding dengan dos Puff Bar (Anggur).
Jadual 3.Anggaran dos yang didepositkan ke paru-paru dan risiko kanser dan bukan kanser aerosol ENDS yang dijana oleh Air Bar-Watermelon Ais.
Jadual 4.Anggaran dos yang disimpan di paru-paru dan risiko kanser dan bukan kanser aerosol ENDS yang dihasilkan oleh Puff Bar-Grape.
3.3. Anggaran Risiko Kanser dan Bukan Kanser Bahan ENDS
Risiko kanser dan bukan kanser untuk logam terpilih yang terdapat dalam aerosol ENDS dianggarkan berdasarkan ADD dan LADD yang sepadan dan hasilnya dibentangkan dalam Jadual 3 dan Jadual 4. Jadual ini juga menunjukkan nilai CSF yang diterbitkan oleh AS EPA dan CalEPA dan digunakan dalam anggaran risiko kanser kami [32]. Antara logam yang terdapat dalam aerosol yang dijana oleh Air Bar (Watermelon Ais), anggaran risiko kanser kromium dan nikel ialah 1.0 × 10−3dan 1.5 × 10−6, masing-masing, yang dianggap jauh melebihi risiko yang boleh diterima iaitu 10−6. Untuk logam dalam aerosol yang dihasilkan oleh Puff Bar (Anggur), anggaran risiko kanser pernafasan yang sepadan dengan kromium ialah 3.9 × 10−4, yang juga melebihi risiko konvensional yang boleh diterima. Untuk anggaran risiko bukan kanser (diukur oleh HQ), RfD (atau RfC) yang sepadan dengan logam yang diterbitkan oleh EPA AS dan CalEPA telah digunakan (disenaraikan dalam Jadual 3 dan Jadual 4) [31,33,34]. Keputusan penilaian risiko bukan kanser menunjukkan bahawa nilai HQ untuk semua logam dalam Jadual 3 dan Jadual 4 semuanya kurang daripada 1.{{10}}, menunjukkan bahawa tiada logam sahaja akan menyebabkan kesan ketara pada sistem pernafasan atau CNS. Walau bagaimanapun, apabila merumuskan risiko kesihatan bukan kanser yang sepadan dengan organ sasaran yang sama, didapati kromium dan nikel dalam aerosol yang dijana oleh Air Bar (Ais Tembikai) menimbulkan risiko pernafasan HI=1.14, yang melebihi tahap 1.0 yang boleh diterima, menunjukkan potensi risiko untuk kesan pernafasan yang buruk (bukan kanser) dalam kalangan orang yang kerap menggunakan Air Bar (Ais Tembikai). Walau bagaimanapun, kesan buruk yang serupa tidak ditemui dalam aerosol yang dihasilkan oleh Puff Bar (Grape).
4. Perbincangan
Keputusan yang diperoleh daripada kajian eksperimen ini mengisi jurang literatur dengan memberikan anggaran yang lebih tepat tentang dos deposit pernafasan dan risiko kesihatan kanser dan bukan kanser yang berkaitan dengan penggunaan ENDS pakai buang. Dengan memperoleh data konstituen kimia yang diasingkan saiz daripada aerosol ENDS dan mempertimbangkan pecahan pemendapan pernafasan bergantung kepada saiz aerosol, risiko kesihatan produk ENDS pakai buang boleh dinilai dengan tepat. Kekuatan utama pendekatan ini ialah ia mengambil kira jumlah bahan ENDS yang sebenarnya memendap dalam saluran pernafasan manusia.
Penemuan analisis kimia kami mengesahkan bahawa aerosol e-rokok mengandungi bahan kimia dan logam organik yang berbahaya (cth, alkohol benzil, -decalactone, kromium, nikel) yang didokumenkan menyebabkan masalah pernafasan dan juga kanser paru-paru. Kami juga mendapati mangan dan plumbum muncul dalam ENDS aerosol, yang mempunyai kesan negatif terhadap CNS manusia. Di antara logam yang dikesan, kami mendapati bahawa anggaran risiko kanser pernafasan yang sepadan dengan kromium daripada kedua-dua produk ENDS pakai buang adalah jauh melebihi risiko yang boleh diterima. Risiko kanser pernafasan yang sepadan dengan nikel dalam aerosol dari Air Bar (Ais Tembikai) juga jauh melebihi risiko yang boleh diterima. Tambahan pula, kromium mahupun nikel sahaja dalam dua produk ENDs pakai buang tidak dikaitkan dengan risiko kesihatan bukan kanser yang tidak boleh diterima. Namun, apabila merumuskan risiko bukan kanser individu mereka dengan organ sasaran yang sama, kami mendapati kromium dan nikel dalam aerosol ENDS yang dihasilkan oleh Air Bar (Ais Tembikai) mempunyai kesan tambahan pada sistem pernafasan. Keputusan ini menyuarakan bukti yang semakin meningkat yang menyokong tanggapan bahawa bahan kimia karsinogenik dan berbahaya sememangnya membimbangkan pengguna ENDS biasa [18,25,35]. Terutamanya, anggaran risiko kanser dan bukan kanser kami secara amnya lebih rendah daripada kajian Fowles et al. [18], mungkin disebabkan oleh pelbagai jenis ENDS dan kaedah untuk mendapatkan kepekatan logam. Anggaran kami mungkin lebih tepat walaupun kerana ia berdasarkan anggaran dos bahan kimia yang didepositkan dalam saluran pernafasan manusia serta komposisi bahan ENDS yang dianalisis secara eksperimen dan ditemui dalam aerosol ENDS.
Sumbangan unik kajian ini ialah anggaran dos terdeposit dan risiko kesihatan yang berkaitan difaktorkan dalam saiz zarah aerosol. Kaedah yang digunakan dalam kajian ini boleh digunakan selanjutnya untuk menyiasat ketoksikan aerosol untuk produk ENDS yang lain. Khususnya, data konstituen bergantung kepada saiz yang diperoleh daripada analisis kimia kami memberikan maklumat yang berguna untuk menganggarkan dengan betul dos bahan kimia ENDS tertentu di kawasan saluran pernafasan manusia. Berdasarkan data yang diperolehi daripada pengumpulan sampel pengasingan saiz MOUDI, kami mendapati bahawa taburan saiz zarah hampir semua bahan kimia organik adalah berkadar dengan taburan jisim aerosol ENDS. Bahan kimia organik yang terkandung dalam aerosol ENDS diedarkan secara normal dan secara amnya memuncak di sekitar MOUDI Peringkat 6 (saiz aerosol yang boleh dikumpul: daripada 1.0 hingga 1.8 µm). Memandangkan maklumat tentang pemendapan pernafasan aerosol bergantung kepada saiz (dilaporkan dalam Lampiran A Jadual A1), ini menunjukkan bahawa 16% daripada aerosol ENDS yang paling banyak yang disedut (1.0–1.8 µm) akan memendap dalam paru-paru vaper dalam saluran pernafasan trakeobronkial dan kawasan alveolar.
Sebagai tambahan kepada kaedah eksperimen yang lebih baik, kajian ini mempunyai implikasi dasar yang penting. Kajian ini mendapati bahawa sebatian dan logam organik yang berbahaya dan berpotensi berbahaya telah dikesan dalam aerosol daripada dua ENDS pakai buang, dengan beberapa logam menghasilkan risiko kanser dan/atau bukan kanser yang boleh diterima secara berlebihan. Keputusan ini menekankan kepentingan mengawal selia bahan kimia berbahaya dan berpotensi berbahaya tersebut. Di samping mengesahkan penemuan kajian terdahulu bahawa unsur pemanasan dan agen perasa dalam e-cecair produk ENDS adalah sumber beberapa bahan kimia berbahaya [18,25], kajian kami terus membangunkan metodologi untuk menganggarkan dos bahan berkaitan ENDS dengan lebih tepat. yang boleh memaklumkan peraturan produk tembakau dengan lebih baik dengan menyediakan anggaran tahap toksik yang lebih tepat. Tambahan pula, memandangkan FDA telah mengharamkan produk ENDS berperisa kecuali ENDS pakai buang kerana definisi sempit kartrij e-rokok oleh FDA [11], penemuan daripada kajian kami yang memberi tumpuan khusus pada ENDS pakai buang menyediakan asas saintifik tambahan untuk dipertimbangkan oleh FDA. melanjutkan larangan perisa kepada produk ENDS pakai buang. Di samping itu, kerana syarikat ENDS biasanya mengiklankan bahawa ENDS mengandungi nikotin, bahan kimia perasa, dan larutan pembawa (cth, propylene glycol) tetapi mengecilkan kewujudan bahan berbahaya dalam ENDS aerosol [36], keperluan pelabelan produk yang lebih ketat dan kempen komunikasi balas yang berkesan adalah penting. .
Kajian ini mempunyai batasan yang perlu diakui. Mula-mula, walaupun kami menyiasat aerosol daripada dua ENDS pakai buang yang biasa diterima pakai, ia tidak mewakili semua produk ENDS yang berbeza mengikut perisa, model dan jenama. Ciri produk yang berbeza mungkin dikaitkan dengan risiko kesihatan yang berbeza. Sebagai contoh, satu kajian yang mengkaji benzaldehid dalam aerosol yang dihasilkan ENDS mendapati bahawa paras tertinggi benzaldehid dikesan dalam produk ENDS berperisa ceri [37]. Kajian masa depan diperlukan untuk menyiasat ketoksikan aerosol secara sistematik ditambah dengan ciri produk (cth, perisa, model, voltan kuasa) untuk memaklumkan tindakan pengawalseliaan tembakau tambahan. Kedua, penilaian kami terhadap risiko kesihatan kanser dan bukan kanser yang dikaitkan dengan sebatian organik dan logam daripada aerosol ENDS adalah berdasarkan maklumat potensi kanser (CSP) dan RfD (atau RfC) yang didokumenkan yang disediakan oleh EPA dan CalEPA. Walau bagaimanapun, maklumat sedemikian belum ditubuhkan untuk kebanyakan bahan kimia organik yang dikesan dalam kajian ini. Oleh itu, walaupun dos harian seperti ADD dan LADD boleh dianggarkan untuk semua bahan kimia organik yang terdapat dalam aerosol ENDS, penilaian risiko kesihatan yang berkaitan hanya boleh diselesaikan untuk beberapa bahan kimia. Kajian masa depan diperlukan untuk menyiasat lebih lanjut risiko kesihatan yang berkaitan dengan bahan kimia lain apabila maklumat ketoksikannya (iaitu, CSP, RfD dan RfC) tersedia. Akhir sekali, menggunakan picagari untuk mengeluarkan aerosol daripada produk ENDS untuk menghasilkan aerosol ENDS mungkin tidak mewakili situasi sebenar vape. Walau bagaimanapun, kaedah ini adalah cara yang mudah dan berguna untuk menjana aerosol dengan cekap daripada produk ENDS. Untuk kajian akan datang, mesin sedutan e-rokok yang tersedia secara komersial seperti CSM-eSTEP (CH Technology USA, Inc., Northeastern, New Jersey) boleh diperoleh untuk menjana aerosol ENDS yang lebih representatif dan boleh dipercayai untuk eksperimen berkaitan.
5. Kesimpulan
Kajian ini memberikan hasil eksperimen yang berharga tentang dos deposit pernafasan yang dikaitkan dengan penggunaan produk ENDS pakai buang dengan mengambil kira konstituen bahan ENDS yang bergantung kepada saiz aerosol dan pecahan pemendapan pernafasan aerosol, yang menghasilkan anggaran risiko kanser dan bukan kanser yang lebih tepat. Kaedah dan penemuan daripada kajian itu boleh menyumbang kepada literatur yang masih ada tentang ketoksikan aerosol ENDS dan boleh memaklumkan kajian berskala besar masa depan yang menyiasat risiko kesihatan yang berkaitan dengan ENDS. Penemuan ini juga boleh memaklumkan usaha pengawalseliaan tembakau seperti melanjutkan larangan perisa persekutuan kepada produk ENDS pakai buang, melaksanakan keperluan pelabelan produk yang lebih ketat, dan membangunkan kempen komunikasi yang berkesan untuk memerangi kesan kesihatan awam produk ENDS novel ini.
Sumbangan Pengarang
W.-CS, H.-CL dan AB mereka bentuk dan mengkonseptualisasikan kajian. H.-CL dan AB menjalankan carian literatur dan menyediakan ringkasan kajian penyelidikan terdahulu. W.-CS menjalankan kerja makmal. H.-CL menjalankan penilaian risiko kesihatan. H.-CL dan W.-CS mentafsir penemuan. H.-CL dan W.-CS mendraf manuskrip. AB telah menyemak semula manuskrip secara kritis. Semua pengarang telah membaca dan bersetuju dengan versi manuskrip yang diterbitkan.
Pembiayaan
Kajian ini disokong oleh R21ES031795 daripada Institut Sains Kesihatan Persekitaran Kebangsaan (NIEHS) kepada W.-CS, R01DA049154 daripada Institut Kebangsaan Penyalahgunaan Dadah (NIDA) kepada AB dan H.-CL, dan sokongan daripada Pusat Pekerjaan Barat Daya. dan Kesihatan Persekitaran (SWCOEH), Pusat Kawalan dan Pencegahan Penyakit (CDC) Institut Kebangsaan untuk Keselamatan dan Kesihatan Pekerjaan (NIOSH) Pusat Pendidikan dan Penyelidikan (T42OH008421) di Pusat Sains Kesihatan Universiti Texas di Houston (UTHealth) Sekolah Awam Kesihatan.
