السجائر الإلكترونية التي تستخدم لمرة واحدة والمخاطر الصحية المرتبطة بها: دراسة تجريبية
ترك رسالة
السجائر الإلكترونية التي تستخدم لمرة واحدة والمخاطر الصحية المرتبطة بها: دراسة تجريبية
خلاصة
إن استخدام أنظمة توصيل النيكوتين الإلكترونية (ENDS)، بما في ذلك السجائر الإلكترونية التي تستخدم لمرة واحدة، كان سائدًا. ركزت التحليلات الكيميائية الحالية لـ ENDS على السوائل الإلكترونية بدلاً من الهباء الجوي وفشلت في مراعاة أحجام الجسيمات وأجزاء ترسيب الهباء الجوي في الجهاز التنفسي، والتي تعد عوامل رئيسية لجرعات الاستنشاق. بحثت هذه الدراسة في المكونات الكيميائية العضوية والمعدنية في رذاذ ENDS المنفصل بالحجم وقامت بتقييم الجرعات المودعة والمخاطر الصحية لهذه المواد. تم إجراء التحليلات الكيميائية للهباء الجوي على اثنين من منتجات ENDS المشهورة التي تستخدم لمرة واحدة: Puff Bar (العنب) وAir Bar (ثلج البطيخ). تم إنشاء الهباء الجوي ENDS وتسليمه إلى جهاز الارتطام الموحد ذو الفوهة الدقيقة لجمع عينات الهباء الجوي المنفصلة الحجم، والتي تم فيها تحليل المواد الكيميائية والمعادن العضوية. تم تقدير الجرعات اليومية ومدى الحياة لكل مادة كيميائية. تم إجراء تقييمات لمخاطر السرطان وغير السرطان على أساس الجرعات المودعة. لقد وجدنا أن رذاذ السجائر الإلكترونية يحتوي على مواد كيميائية ومعادن عضوية ضارة معينة موثقة بأنها تؤدي إلى مشاكل في الجهاز التنفسي. كانت مخاطر الإصابة بسرطان الجهاز التنفسي المقدرة المقابلة للكروم من كل من منتجات ENDS والنيكل من Air Bar (Watermelon Ice) أعلى بكثير من المخاطر المقبولة تقليديًا. يمكن أن تساهم الطريقة والنتائج والآثار المترتبة في الأدبيات الموجودة لدراسات سمية ENDS بالإضافة إلى إعلام تنظيم التبغ والدراسات واسعة النطاق المستقبلية.
الكلمات الرئيسية:
السجائر الإلكترونية التي تستخدم لمرة واحدة؛ سمية الهباء الجوي. المخاطر الصحية؛ توزيع حجم الجسيمات. ترسب الجهاز التنفسي1. مقدمة
يعد استخدام أنظمة توصيل النيكوتين الإلكترونية (ENDS)، بما في ذلك استخدام السجائر الإلكترونية، منتشرًا بين الشباب والشباب وأصبح مشكلة صحية عامة. وفقًا لتحليلنا الثانوي لبيانات المسح الصحي الوطني لعام 2019، بلغت معدلات انتشار الاستخدام الحالي والاستخدام الحالي لـ ENDS بين الشباب 32.4% و9.4% على التوالي، في أعقاب اتجاه متزايد خلال العقد الماضي [1]. علاوة على ذلك، كشفت دراسة باستخدام بيانات من المسح الوطني للتبغ للشباب لعام 2019 أن 27.5% من طلاب المدارس الثانوية أبلغوا عن استخدامهم الحالي للسجائر الإلكترونية؛ من بينهم، أبلغ 34.2% عن استخدام السجائر الإلكترونية بشكل متكرر (أي تم استخدامها لمدة 20 يومًا أو أكثر خلال الثلاثين يومًا الماضية) [2]. تعتبر منتجات ENDS جذابة بشكل خاص للشباب والشباب نظرًا لخصائصها الجديدة والقابلة للتخصيص [3،4،5]، وانخفاض المخاطر المتصورة [6،7]، ومقبوليتها الاجتماعية الأعلى من السجائر القابلة للاحتراق [8].
منتجات ENDS متنوعة وقد تطورت بسرعة من المنتجات التي تشبه السجائر (الجيل الأول) إلى أنظمة الخرطوشة (الجيل الثاني)، إلى أنظمة الخزانات (الجيل الثالث)، وأجهزة ملح النيكوتين مثل JUUL (الجيل الرابع). في الآونة الأخيرة، تم الاستيلاء على شعبية JUUL من خلال أجهزة السجائر الإلكترونية التي تستخدم لمرة واحدة والتي تشبه JUUL (المشار إليها فيما بعد باسم "الأطراف التي يمكن التخلص منها") نظرًا لخيارات النكهة والتصميم والتعبئة الجذابة والسعر المنخفض والراحة (على سبيل المثال، جميع- في جهاز واحد، مستقل بذاته، بدون تعبئة السائل الإلكتروني ولا شحن البطارية) [2،9]. لقد أظهرت صناعة التبغ براعة ملحوظة في توفير منتجات جديدة/معدلة وفقًا للوائح [10]. على سبيل المثال، اعتبارًا من إجراء هذه الدراسة في أوائل عام 2022، لم تكن منتجات ENDS التي تستخدم لمرة واحدة مقيدة بلوائح النكهة الفيدرالية بسبب التعريف الضيق لإدارة الغذاء والدواء للخرطوشة [11]. في الواقع، 85.8% من المستخدمين الشباب الحاليين يشترون منتجات ENDS أحادية الاستخدام بنكهات الفاكهة [12].
لقد وجدت الدراسات أن منتجات ENDS تحتوي على مواد كيميائية منكهة، يرتبط بعضها بتهيج الجهاز التنفسي أو ضرره، مثل δ-دوديكالاكتون، والمنثول، وكحول البنزيل، والكوريلون [13،14،15،16]. علاوة على ذلك، تتكون عناصر التسخين (على سبيل المثال، الرذاذ/الملف) وخزانات أجهزة ENDS من معادن يمكن إطلاقها في السائل الإلكتروني والهباء الجوي أثناء الاستخدام، حيث يكون الكروم والنيكل من المساهمين الرئيسيين في خطر الإصابة بالسرطان [17،18]. ومع ذلك، فإن التحليلات الكيميائية الحالية التي تم إجراؤها لمنتجات ENDS، بما في ذلك ENDS التي يمكن التخلص منها، ركزت بشكل أساسي على السائل الإلكتروني الذي لا يعكس بالضرورة المواد الكيميائية الموجودة في هباء ENDS والتي تترسب فعليًا في الشعب الهوائية لمستخدمي ENDS [15،19]. على الرغم من وجود عدد قليل من الدراسات التي قامت بتحليل رذاذ ENDS [20,21,22] وقامت بتقييم المخاطر الصحية المرتبطة به [18]، إلا أن هذه الدراسات فشلت في النظر في حجم جسيمات رذاذ ENDS والجهاز التنفسي المرتبط بالحجم. كسور الترسيب مع تقدير المخاطر الصحية. هذه مشكلة خطيرة حيث أن حجم الجزيئات يؤثر بشكل مباشر على موقع الترسب التنفسي وجزء الترسب في الشعب الهوائية. في الواقع، فإن الهباء الجوي ENDS الناتج عن الـvaping عبارة عن مزيج من القطرات السائلة التي يتراوح قطر جسيمات الهباء الجوي من متناهية الصغر (أقل من 0.1 ميكرومتر) إلى أحجام ميكرون (يصل إلى حوالي 4 ميكرومتر). وبالتالي، من المتوقع أن يدخل رذاذ ENDS المستنشق ويترسب في مناطق مجرى الهواء البشري المختلفة بجرعات مختلفة. الأهم من ذلك، أنه من المتوقع أن يترسب معظم رذاذ ENDS في الجهاز التنفسي السفلي، مما قد يؤدي إلى آثار سلبية على الصحة بسبب المساحة السطحية الهائلة للمجرى الهوائي في المنطقة السنخية [23]. الجرعة المودعة هي السابقة للجرعة الداخلية قبل النظر في تصفية الجهاز التنفسي ومعدل الامتصاص، وبالتالي قد تكون بمثابة مؤشر محوري لتقييم المخاطر الصحية المرتبطة بالتدخين الإلكتروني. يعد توزيع حجم الهباء الجوي ENDS وأجزاء الترسب التنفسي من العوامل الرئيسية لتقدير هذا المؤشر المحوري بدقة [23]، وبالتالي يجب إدراجه في تقييم المخاطر الصحية.
سدت هذه الدراسة الفجوات المعرفية باستخدام نهج محسن لتقدير الجرعات المودعة من المواد الكيميائية في اثنين من منتجات ENDS المعتمدة بشكل شائع والمخاطر الصحية المرتبطة بالسرطان وغير السرطان. نظر النهج التجريبي في كسور ترسيب الهباء الجوي المعتمدة على الحجم وأجرى تحليلًا مكونًا كيميائيًا مفصولًا بالحجم على الهباء الجوي ENDS. يمكن لنتائج دراستنا أن تحسن دقة تقدير جرعات المواد الكيميائية ENDS المترسبة في رئتي الـ vaper، والتي بدورها يمكن أن تفيد لوائح التبغ والدراسات واسعة النطاق المستقبلية التي تقيم المخاطر الصحية المرتبطة باستخدام منتج ENDS القابل للتصرف.
2. المواد والأساليب
2.1. مجموعة عينات الهباء الجوي المنفصلة بالحجم
تم إجراء التحليلات الكيميائية للهباء الجوي في هذه الدراسة على منتجي ENDS الشائعين التاليين: Puff Bar (العنب) وAir Bar (ثلج البطيخ). استند اختيار هذين المنتجين القابل للتصرف إلى انتشار منتجات ENDS القابلة للتصرف من دراسة منفصلة أجراها فريق البحث الذي فحص سلوكيات استخدام طلاب الجامعات ENDS. كان هذان المنتجان القابلان للتصرف من منتجات ENDS الأكثر شيوعًا بين المشاركين في الدراسة.
في هذه الدراسة، تم جمع عينات الهباء الجوي ENDS منفصلة الحجم باستخدام جهاز الإيداع الموحد ذو الفوهة الصغيرة (MOUDI 110-R، MSP Co.، Shoreview، MN، USA). إن MOUDI قادر على جمع عينات الهباء الجوي بأقطار جسيمية تتراوح من 0.056 إلى 18 ميكرومتر في مراحل التجميع الـ 11 (أي أخذ العينات المنفصلة حسب الحجم). إنه يتفوق في الأداء على أدوات الهباء الجوي ذات القراءة المباشرة الشائعة مثل عدادات الجسيمات وأجهزة قياس الطيف التي لا يمكنها التعامل مع رذاذ السجائر الإلكترونية المولد حديثًا بتركيز عالي للغاية من الهباء الجوي. تحتوي كل مرحلة من مراحل MOUDI على نطاق حجم جسيم قابل للتحصيل، ويمكن حساب متوسط جزء ترسب الرئة بناءً على نطاق حجم الجسيم هذا (انظر الملحق أ، الجدول أ1). تم استخدام عينات الهباء الجوي ENDS التي جمعتها MOUDI في مراحل مختلفة لحسابات توزيع حجم الجسيمات وتحليل التركيب الكيميائي.
لجمع عينات الهباء الجوي ENDS القابل للتصرف، تم وضع مرشحات غشاء بولي تترافلوروإيثيلين (PTFE) (شركة PALL، بورت واشنطن، نيويورك، الولايات المتحدة الأمريكية) في كل مرحلة من مراحل MOUDI، وتم تشغيل MOUDI بمعدل تدفق أخذ العينات 30 لتر / دقيقة. تم استخدام حقنة سعة 100 مل لسحب رذاذ ENDS من منتجي ENDS المتاحين ثم ضخ رذاذ ENDS مباشرة إلى MOUDI لجمع العينات. تم تكرار هذا الإجراء 10 مرات (10 نفث) لتجميع كمية كافية من رذاذ ENDS في كل مرحلة من مراحل MOUDI لتحليل الوزن والمواد لاحقًا. بعد تجربة جمع العينات، تم تفريغ مرشحات PTFE مع عينات الهباء الجوي ENDS المجمعة من MOUDI، وتم وزنها بشكل فردي بواسطة ميزان دقيق، ثم إرسالها إلى المعامل لتحليل المواد الكيميائية العضوية وتحليل المعادن لتحديد المكونات الكيميائية المعتمدة على الحجم في رذاذ ENDS. تم إجراء جمع العينات ثلاث مرات لكل منتج ENDS لضمان موثوقية البيانات وإمكانية تكرارها. يلعب توزيع حجم جسيمات الهباء الجوي ENDS والبيانات المكونة للمادة الكيميائية المعتمدة على الحجم دورًا رئيسيًا في تقدير الجرعة المترسبّة من مادة كيميائية ENDS محددة في رئتي الـ vaper.
2.2. التحليل الكيميائي العضوي والمعادن
تم إجراء التحليل الكيميائي العضوي لهباء ENDS باستخدام التحليل اللوني للغاز - قياس الطيف الكتلي (GC/MS) للكشف عن كتلة المواد الكيميائية العضوية مثل النيكوتين، وPG، وVG، وعوامل النكهة على مرشحات MOUDI للحصول على معلومات تعتمد على الحجم. على وجه التحديد، تم تفكيك النهايتين القابلتين للاستخدام مرة واحدة لتحديد موقع فتائل الـvaping المنقوعة بالسائل الإلكتروني. تم استخلاص المكونات الكيميائية الرئيسية في السائل الإلكتروني أولاً باستخدام الأسيتونيتريل وتم تحليلها بواسطة GC/MS. بعد ذلك، تم استخراج عينات الهباء الجوي ENDS الموجودة على مرشحات MOUDI بنفس الطريقة وتركيزها لتحليل GC/MS. تم تجهيز التحليل الكيميائي لـ GC/MS بمصدر أيون التأين الإلكتروني (GC/EI-MS، وAgilent 6890N GC، و5975 خامل XL MSD)، وتم قياس كمية المواد الكيميائية جميعًا باستخدام معايير أصلية أو بديلة. تم وصف الإجراءات التفصيلية للتحليل العضوي في مكان آخر [23]. في التحليل الكيميائي العضوي، تم تحديد استعادة التحاليل المستهدفة عن طريق وضع كمية معروفة من المواد الكيميائية على المرشحات الفارغة (ن=3) واستخراجها بنفس إجراءات جمع عينات الهباء الجوي. تم إجراء تحليل المعادن باستخدام مطياف الكتلة البلازما المقترنة حثيًا (ICP/MS) للكشف عن كتلة المعادن الخطرة مثل النيكل والكروم والرصاص على مرشحات MOUDI المختلفة للحصول على معلومات تعتمد على الحجم. تمت معالجة مرشحات MOUDI أولاً من أجل الترشيح الحمضي والهضم باستخدام HNO المقطر المزدوج فائق النظافة3وHF، وبعد ذلك تم تبخير محاليل العينة المهضومة حتى الجفاف الأولي. تم اتباع بروتوكول راسخ مسبقًا لتحليل ICP/MS باستخدام ICP/MS Triple Quad (موديل 8800، Agilent Technologies، سانتا كلارا، كاليفورنيا، الولايات المتحدة الأمريكية) [24]. وبهذه الطريقة، يمكن الحصول على العناصر المعدنية وصولاً إلى مستويات جزء في البليون الفرعية (نانوغرام/جم) بدقة ±5%.
يركز التحليل المعملي في هذه الدراسة على المواد الكيميائية العضوية الضارة والمعادن التي تم تحديدها مسبقًا في رذاذ ENDS ونشرت في الأدبيات [14,18,25,26,27,28,29]. لذلك، ركز تصميم تحليلنا الكيميائي العضوي على النيكوتين، والمذيبات الحاملة (على سبيل المثال، الجلسرين، البروبيلين غليكول، الفورمالديهايد، الأسيتالديهيد، الأكرولين، الأسيتون، ميثيل جليوكسال، حمض البنزويك، وسيترات ثلاثي إيثيل)، بالإضافة إلى المنكهات والمواد الكيميائية الأخرى ( على سبيل المثال، إيثيلفانيلين، فانيلين، سينمالدهيد، المنثول، الأسيتون، السترال، كحول البنزيل، البنزالديهايد، ثنائي الأسيتيل، أسيتات الإيثيل، إيثيل مالتول، ترياسيتين، ميثيل أنثرانيلات، ميثيل ثنائي هيدروجازمونيت، ميلونال، كوريلون، δ-دوديكالاكتون، -تيربينول، -ديكالاكتون، و 3-سداسية-1-ol). وعلى نفس المنوال، تم الكشف عن أكثر من 20 معدنًا في تحليلنا للمعادن، لكن تركيز هذه الدراسة كان على النيكل (Ni)، والمنغنيز (Mn)، والزنك (Zn)، والكروم (Cr)، والرصاص (Pb).
2.3. تقدير الجرعات المودعة من مواد ENDS
لتقدير المخاطر الصحية المرتبطة باستنشاق المواد ENDS في رئتي الـ vapers، تم حساب متوسط الجرعة اليومية (ADD) ومتوسط الجرعة اليومية مدى الحياة (LADD). تم حساب ADD وLADD بناءً على المعادلات التقليدية التالية:𝐴𝐷𝐷=𝐶×𝐶𝑅×𝐶𝑇𝐵𝑊×𝐴𝑇���=�×��×����×��
(1)
𝐿𝐴𝐷𝐷=𝐶×𝐶𝑅×𝐶𝑇𝐵𝑊×𝐿𝐸����=�×��×����×��
(2)
حيث 𝐶 � هو تركيز التعريض (ng/m3)، 𝐶𝑅�� هو معدل التلامس (m3/يوم)، 𝐶𝑇�� هو وقت الاتصال، الذي يفترض أن يكون 30 عامًا (10.950 يومًا) لمستخدمي السجائر الإلكترونية الراقية، 𝐵𝑊�� هو وزن الجسم (70 كجم)، 𝐴𝑇�� هو متوسط الوقت ، والذي يساوي 𝐶𝑇�� (10,950 يومًا)، و𝐿𝐸�� هو متوسط العمر المتوقع، وهو 70 عامًا (25,550 يومًا) وفقًا لافتراضات التعرض الافتراضية لوكالة حماية البيئة الأمريكية (USEPA). في حالة الـvaping، فإن المصطلح 𝐶×𝐶𝑅×�� يساوي التناول اليومي من مادة ENDS (نانوغرام/يوم)، ويجب أن يأتي التناول اليومي للمادة من خلال الـvaping من إجمالي نفثات الـvaping في واحدة يوم. استنادًا إلى الأدبيات، يبلغ متوسط النفث اليومي المُبلغ عنه حوالي 163 نفثًا في اليوم [30]. لذلك، بناءً على التصميم التجريبي ونتائج هذه الدراسة، يمكن تعديل المعادلتين (1) و (2) لإعدادات الـ vaping على النحو التالي:𝐴𝐷𝐷𝑗=∑𝑖𝐴𝐷𝐷𝑖,𝑗=0.1𝑀𝑖,𝑗×𝐶𝑅𝑝×𝐶𝑇𝐵𝑊×𝐴𝑇����=∑�����,�=0.1��,�×���×����×��
(3)
𝐿𝐴𝐷𝐷𝑗=∑𝑖𝐿𝐴𝐷𝐷𝑖,𝑗=0.1𝑀𝑖,𝑗×𝐶𝑅𝑝×𝐶𝑇𝐵𝑊×𝐿𝐸�����=∑������,�=0.1��,�×���×����×��
(4)
حيث 𝑀𝑖,𝑗��, هي كتلة مادة ENDS معينة j (مادة كيميائية عضوية أو معدن) في رذاذ ENDS الموجود في المرحلة MOUDI I (i {{0}} إلى 11) من GC تحليلات /MS وICP/MS. وبما أن 𝑀𝑖,𝑗��, يستند إلى 10 نفخات، فإن 0.1𝑀𝑖,𝑗�� يساوي كتلة المادة ENDS في نفخة واحدة. 𝐶𝑅𝑝 � هو معدل ملامسة الهباء الجوي ENDS بوحدة النفخة/اليوم. واستنادًا إلى الدراسات السابقة، تم تحديد 𝐶𝑅𝑝 � ليكون 163 نفخة/يوم [30]. بناءً على ذلك، يعكس 𝐴𝐷𝐷𝑖,𝑗��, متوسط الجرعة اليومية من مادة معينة j الموجودة في رذاذ ENDS ضمن نطاق الحجم i (المرحلة MOUDI i)؛ 𝐿𝐴𝐷𝐷𝑖,𝑗����, � هو متوسط الجرعة اليومية لمدى الحياة من مادة معينة j موجودة في رذاذ ENDS ضمن نطاق حجم i. يشير الجمع في المعادلتين (3) و(4) إلى أن جرعة مادة ENDS محددة في رئتي الـ vaper النشطة يتم حسابها من خلال تجميع الجرعات من جميع مراحل MOUDI الـ 11 الفردية (∑𝐴𝐷𝐷𝑖,𝑗∑��, � و ∑𝐿𝐴𝐷𝐷𝑖,𝑗∑�����, � ).يمكن تعديل المعادلتين (3) و(4) بشكل أكبر من خلال النظر في العامل المهم لأجزاء الترسيب التنفسي للهباء الجوي لتقدير الجرعة المترسبه في رئتي الـ vaper (أي الجرعة ساهم بها الهباء الجوي ENDS الذي يترسب فعليًا في الشعب الهوائية) على النحو التالي:𝐴𝐷𝐷′𝑗=∑𝑖𝐴𝐷𝐷𝑖,𝑗×𝐷𝐹𝑖���′�=∑�����,�×���
(5)
𝐿𝐴𝐷𝐷′𝑗=∑𝑖𝐿𝐴𝐷𝐷𝑖,𝑗×𝐷𝐹𝑖����′�=∑������,�×���
(6)
حيث 𝐷𝐹𝑖��� هو متوسط جزء الترسب التنفسي (من {{0}}.0 إلى 1.0) لحجم الهباء الجوي القابل للتحصيل لمرحلة MOUDI i. يغطي الجهاز التنفسي البشري المستخدم في هذه الدراسة المسالك الهوائية الرغامية القصبية المؤدية إلى المنطقة السنخية، وتم اعتماد البيانات المنشورة المقابلة لكسور الترسيب التنفسي للهباء الجوي للحصول على كسور الترسيب المتوسطة (انظر الملحق أ، الجدول أ1 للتعرف على 𝐷𝐹𝑖 �) [ 23]. وبهذه الطريقة، يأخذ 𝐴𝐷𝐷′𝑗"" و𝐿𝐴𝐷𝐷′𝑗"" في الاعتبار الأجزاء الكتلية الواقعية المعتمدة على الحجم للمادة في رذاذ ENDS وكذلك جزء رذاذ ENDS المستنشق الذي يساهم بالفعل إلى الجرعة المودعة.2.4. تقدير مخاطر السرطان وغير السرطان
تم بعد ذلك استخدام 𝐴𝐷𝐷′𝑗�" من المعادلة (5) لحساب حاصل الخطر (HQ) لتقييم المخاطر الصحية غير السرطانية الناجمة عن المادة j في منتج ENDS القابل للتصرف (مادة كيميائية عضوية أو معدنية) على النحو التالي:𝐻𝑄𝑗=𝐴𝐷𝐷′𝑗𝑅𝑓𝐷𝑗 {<1 No adverse health effect is expected>1 من المحتمل وجود آثار صحية ضارة ���=������������������ {<1 No adverse health effect is expected>1 الآثار الصحية الضارة محتملة
(7)
حيث 𝑅𝑓𝐷𝑗 � هي الجرعة المرجعية (RfD) المنشورة للمادة ENDS j. لاحظ أنه في حالة توفر التركيز المرجعي (RfC) فقط لمادة معينة، تم تحويل RfC إلى RfD باستخدام معدل استنشاق معقول يبلغ 20 مترًا3/ يوم ووزن الجسم الافتراضي 70 كجم (أي RfD=RfC × 20/70) [18]. علاوة على ذلك، تم تطبيق مؤشر الخطر (HI) على المواد التي تحدث تأثيرات صحية مماثلة غير سرطانية على نفس العضو/الجهاز المستهدف (مثل الجهاز التنفسي). ومن ثم، فإن HI هو مجموع جميع 𝐻𝑄𝑗��� (𝐻𝐼=∑𝐻𝑄𝑗��=∑��) ذات الصلة. عندما يتجاوز HQ أو HI 1.0، فهذا يشير إلى أن التأثيرات الصحية الضارة غير السرطانية محتملة لمستخدمي ENDS القابل للتصرف. 𝐿𝐴𝐷𝐷′𝑗������������ الذي تم حسابه في المعادلة (6) تم استخدامه لتقييم مخاطر أمراض الجهاز التنفسي السرطانات المرتبطة باستخدام منتج ENDS القابل للتصرف على النحو التالي:𝐶𝑎𝑛𝑐𝑒𝑟 𝑅𝑖𝑠𝑘𝑗=𝐿𝐴𝐷𝐷′𝑗×𝐶𝑆𝐹𝑗 {<10−6 Acceptable cancer risk >10−6 خطر غير مقبول للإصابة بالسرطان ���������������=������������×������ {<10−6 Acceptable cancer risk >10−6 خطر الإصابة بالسرطان غير مقبول
(8)
حيث 𝐶𝑆𝐹𝑗 � هو عامل انحدار السرطان المنشور (أي فعالية السرطان) لمادة ENDS محددة j (مادة كيميائية عضوية أو معدن). بالنسبة لتقييم مخاطر السرطان، فإن خطر الإصابة بالسرطان المقدر يتجاوز 10−6(واحد في المليون) يشير إلى وجود خطر غير مقبول للإصابة بالسرطان بالنسبة لمستخدمي ENDS القابل للتصرف. تم تجميع قيم RfD وRfC وCSF في المعادلات (7) و(8) لتقييمات مخاطر السرطان وغير السرطان من المواقع الرسمية لوكالة حماية البيئة الأمريكية وCalEPA [31،32،33،34].3. النتائج
3.1. المواد المكتشفة في ENDS Aerosol
يوضح الجدول 1 والجدول 2 المواد الكيميائية والمعادن العضوية (المختارة) المكتشفة من الهباء الجوي المتولد من منتجي ENDS القابلين للتصرف، Puff Bar (العنب) وAir Bar (ثلج البطيخ)، على التوالي. يتم التعبير عن النتائج الكمية ككتلة المادة المكتشفة في المرشح (ng)، والتي كانت متوسط عينات المرشح الثلاثية من نفس مرحلة MOUDI. بالنسبة للمركبات العضوية، بناءً على تحليلنا الكيميائي، يحتوي كل من Puff Bar (العنب) وAir Bar (ثلج البطيخ) على النيكوتين والبروبيلين جليكول (PG) والجلسرين (VG) وحمض البنزويك وسيترات ثلاثي إيثيل وإيثيل مالتول و{{2 }}سداسية-1-ol. من المعروف أن PG وVG عبارة عن مذيبات حاملة شائعة الاستخدام في السائل الإلكتروني لمنتجات ENDS. بالإضافة إلى ذلك، يحتوي Puff Bar أيضًا على ميثيل أنثرانيلات و-تيربينول وبيريلارتين، في حين يحتوي Air Bar أيضًا على كحول بنزيل وفانيلين وميلونال وميثيل ثنائي هيدروجازمونيت و-ديكالاكتون. تتم إضافة المواد الكيميائية العضوية مثل الفانيلين والميلونال وإيثيل مالتول وكحول البنزيل كعوامل منكهة [35]. بالنسبة لتحليل المعادن، قمنا فقط بإدراج المعادن التي تم توثيق ارتباطها بآثار صحية ضارة في الجدول 1 والجدول 2. وتشمل المعادن المكتشفة في المرشحات الكروم والنيكل والمنغنيز والرصاص والألمنيوم والزنك، وجميعها تم توثيقها ليؤثر سلبًا على الجهاز التنفسي (وحتى سرطان الرئة) والجهاز العصبي المركزي [18]. يعرض الجدول 1 والجدول 2 أيضًا التوزيع الشامل لهباء ENDS الذي تم جمعه بواسطة MOUDI بناءً على نطاقات حجم الهباء الجوي القابل للتحصيل. بشكل عام، تم توزيع كتلة المواد الكيميائية العضوية بشكل طبيعي وبلغت ذروتها حول المرحلة 6 (حجم الهباء الجوي القابل للتحصيل 1.8 أكبر من أو يساوي d أكبر من أو يساوي 1.0 ميكرومتر)، وهو ما يتناسب مع التوزيع الشامل ( يساوي توزيع حجم الجسيمات) من الهباء الجوي ENDS. ومع ذلك، لم نلاحظ المعادن بعد هذا التوزيع. باستخدام البيانات المكونة للمادة المعتمدة على الحجم المذكورة أعلاه، يمكن بعد ذلك تقدير جرعة مادة معينة مرتبطة بـ ENDS (مادة كيميائية عضوية أو معدنية) تترسب في رئتي الـ vaper بالإضافة إلى المخاطر الصحية المرتبطة بها.
الجدول 1.المواد المكتشفة في عينات الهباء الجوي ENDS المنفصلة الحجم الناتجة عن Air Bar (Watermelon Ice).
الجدول 2.المواد المكتشفة في عينات الهباء الجوي ENDS المنفصلة الحجم الناتجة عن Puff Bar (العنب).
3.2. الجرعات التنفسية المودعة من المواد ENDS
يوضح الجدول 3 والجدول 4 ADD وLADD المقدر لتلك المواد الكيميائية والمعادن العضوية المدرجة في الجدول 1 والجدول 2. وتم حساب ADD وLADD المقدر بناءً على المعادلات (1) - (6)، مع الأخذ في الاعتبار معلمات استخدام ENDS الواقعية ، وتكوين المادة التي تعتمد على حجم الهباء الجوي، وأجزاء الترسب التنفسي التقليدية للهباء الجوي. يقوم كل من ADD وLADD بقياس الجرعة التنفسية المودعة من مادة ENDS محل الاهتمام. كما هو مبين في الجدول 3 والجدول 4، كانت الجرعات المودعة المقابلة للنيكوتين والبروبيلين جليكول والجلسرين وحمض البنزويك أعلى نسبيًا من تلك الخاصة بالمواد الكيميائية العضوية الأخرى. ومن بين المعادن، يميل الزنك والألومنيوم والنيكل والكروم إلى الحصول على جرعات أعلى نسبيًا. بشكل عام، أدى Air Bar (ثلج البطيخ) إلى جرعات أعلى من كل من المواد الكيميائية العضوية والمعادن مقارنة بـ Puff Bar (العنب). على وجه الخصوص، يحتوي الهباء الجوي ENDS المتولد من Air Bar (ثلج البطيخ) على جرعات تقديرية أعلى من النيكوتين والبروبيلين غليكول والجلسرين والكروم والنيكل والمنغنيز والرصاص والألمنيوم والزنك، مقارنة بتلك الموجودة في Puff Bar (العنب).
الجدول 3.الجرعات المقدرة المودعة في الرئة ومخاطر السرطان وغير السرطان من هباء ENDS الناتج عن Air Bar-Watermelon Ice.
الجدول 4.الجرعات المقدرة المودعة في الرئة ومخاطر الإصابة بالسرطان وغير السرطان من هباء ENDS الناتج عن Puff Bar-Grape.
3.3. تقدير مخاطر السرطان وغير السرطان من المواد ENDS
تم تقدير مخاطر الإصابة بالسرطان وغير السرطان بالنسبة للمعادن المختارة الموجودة في رذاذ ENDS بناءً على ADD وLADD وترد النتائج في الجدول 3 والجدول 4. وتوضح هذه الجداول أيضًا قيم CSF التي نشرتها الولايات المتحدة تم تطبيق EPA وCalEPA في تقدير مخاطر الإصابة بالسرطان لدينا [32]. من بين المعادن الموجودة في الهباء الجوي الناتج عن Air Bar (ثلج البطيخ)، كانت مخاطر السرطان المقدرة للكروم والنيكل 1.0 × 10−3و1.5 × 10−6، على التوالي، والتي تعتبر أعلى بكثير من المخاطر المقبولة البالغة 10−6. بالنسبة للمعادن الموجودة في الهباء الجوي الناتج عن Puff Bar (العنب)، كان خطر الإصابة بسرطان الجهاز التنفسي المقدر بالكروم 3.9 × 10−4، وهو ما يتجاوز أيضًا المخاطر المقبولة التقليدية. بالنسبة لتقدير المخاطر غير السرطانية (التي يتم قياسها بواسطة المقر الرئيسي)، تم استخدام RfD (أو RfC) المطابق لتلك المعادن التي نشرتها وكالة حماية البيئة الأمريكية وCalEPA (مدرجة في الجدول 3 والجدول 4) [31،33،34]. تظهر نتائج تقييم المخاطر غير السرطانية أن قيم المقر الرئيسي لجميع المعادن في الجدول 3 والجدول 4 كانت جميعها أقل من 1.{{10}}، مما يشير إلى أن أياً من المعادن وحدها لن تكون إحداث تأثير كبير على الجهاز التنفسي أو الجهاز العصبي المركزي. ومع ذلك، عند تلخيص المخاطر الصحية غير السرطانية المقابلة لنفس العضو المستهدف، وجد أن الكروم والنيكل في الهباء الجوي الناتج عن Air Bar (Watermelon Ice) يشكل خطرًا على الجهاز التنفسي لـ HI=1.14، وهو أعلى من المستوى المقبول وهو 1.0، مما يشير إلى خطر محتمل لتأثيرات الجهاز التنفسي الضارة (غير السرطان) بين الأشخاص الذين يستخدمون Air Bar (Watermelon Ice) بانتظام. ومع ذلك، لم يتم العثور على آثار ضارة مماثلة في الهباء الجوي الناتج عن Puff Bar (العنب).
4. المناقشة
النتائج التي تم الحصول عليها من هذه الدراسة التجريبية ملأت الفجوات في الأدبيات من خلال توفير تقدير أكثر دقة للجرعة المودعة في الجهاز التنفسي والمخاطر الصحية المرتبطة بالسرطان وغير السرطان المرتبطة باستخدام ENDS القابل للتصرف. من خلال الحصول على بيانات المكونات الكيميائية المنفصلة حسب الحجم من الهباء الجوي ENDS والنظر في جزء الترسب التنفسي المعتمد على حجم الهباء الجوي، يمكن تقييم المخاطر الصحية لمنتجات ENDS التي يمكن التخلص منها بدقة. تتمثل إحدى نقاط القوة الرئيسية لهذا النهج في أنه يأخذ في الاعتبار كمية مواد ENDS التي تترسب فعليًا في الشعب الهوائية البشرية.
أثبتت نتائج التحليل الكيميائي لدينا أن رذاذ السجائر الإلكترونية يحتوي على مواد كيميائية ومعادن عضوية ضارة (على سبيل المثال، كحول البنزيل، ديكالاكتون، الكروم، والنيكل) التي تم توثيقها بأنها تسبب مشاكل في الجهاز التنفسي وحتى سرطان الرئة. ووجدنا أيضًا أن المنجنيز والرصاص يظهران في رذاذ ENDS، الذي عرف آثارًا سلبية على الجهاز العصبي المركزي للإنسان. ومن بين المعادن المكتشفة، وجدنا أن المخاطر المقدرة للإصابة بسرطان الجهاز التنفسي المقابلة للكروم من كلا منتجي ENDS القابل للتصرف كانت أعلى بكثير من المخاطر المقبولة. كان خطر الإصابة بسرطان الجهاز التنفسي المقابل للنيكل الموجود في الهباء الجوي من Air Bar (Watermelon Ice) أعلى بكثير من الخطر المقبول. علاوة على ذلك، لم يرتبط الكروم أو النيكل وحدهما في المنتجين النهائيين اللذين يمكن التخلص منهما بمخاطر صحية غير مقبولة غير مرتبطة بالسرطان. ومع ذلك، عند تلخيص المخاطر الفردية غير السرطانية مع نفس العضو المستهدف، وجدنا أن الكروم والنيكل في رذاذ ENDS الناتج عن Air Bar (Watermelon Ice) له تأثير إضافي على الجهاز التنفسي. رددت هذه النتائج الأدلة المتزايدة التي تدعم فكرة أن المواد الكيميائية المسببة للسرطان والمواد الكيميائية الضارة هي بالفعل مصدر قلق لمستخدمي ENDS العاديين [18،25،35]. والجدير بالذكر أن تقديراتنا لمخاطر الإصابة بالسرطان وغير السرطان كانت أقل عمومًا من تلك الواردة في دراسة فاولز وآخرين [18]، ربما بسبب أنواع مختلفة من ENDS وطرق الحصول على تركيزات المعادن. من المرجح أن تكون تقديراتنا أكثر دقة لأنها استندت إلى الجرعات المقدرة من المواد الكيميائية المترسبة في الشعب الهوائية البشرية بالإضافة إلى تركيبة مواد ENDS التي تم تحليلها تجريبيًا والعثور عليها في رذاذ ENDS.
تتمثل المساهمة الفريدة لهذه الدراسة في أن تقدير الجرعات المودعة والمخاطر الصحية المرتبطة بها قد تم أخذها في الاعتبار في حجم جسيمات الهباء الجوي. يمكن تطبيق الطريقة المستخدمة في هذه الدراسة بشكل أكبر على دراسة سمية الهباء الجوي لمنتجات ENDS الأخرى. على وجه التحديد، قدمت البيانات التأسيسية التي تعتمد على الحجم والتي تم الحصول عليها من تحليلنا الكيميائي معلومات مفيدة لتقدير جرعة المواد الكيميائية المحددة ENDS بشكل صحيح في منطقة مجرى الهواء البشري. استنادًا إلى البيانات التي تم الحصول عليها من مجموعة عينات MOUDI المنفصلة الحجم، وجدنا أن توزيعات حجم الجسيمات لجميع المواد الكيميائية العضوية تقريبًا تتناسب مع توزيع كتلة الهباء الجوي ENDS. تم توزيع المواد الكيميائية العضوية الموجودة في رذاذ ENDS بشكل طبيعي وبلغت ذروتها بشكل عام حول المرحلة 6 من MOUDI (حجم الهباء الجوي القابل للتحصيل: من 1.0 إلى 1.8 ميكرومتر). بالنظر إلى المعلومات المتعلقة بترسيب الهباء الجوي المعتمد على الحجم (المذكور في الملحق أ، الجدول أ1)، فإن هذا يعني أن 16% من رذاذ ENDS الأكثر وفرة المستنشق (1.0–1.8 ميكرومتر) سوف يترسب في رئتي الـ vaper داخل الشعب الهوائية الرغامية والمنطقة السنخية.
بالإضافة إلى الطريقة التجريبية المحسنة، فإن هذه الدراسة لها آثار سياسية مهمة. وجدت هذه الدراسة أنه تم اكتشاف مركبات ومعادن عضوية ضارة وربما ضارة في الهباء الجوي من النهايتين القابلتين للاستخدام مرة واحدة، مع وجود عدد قليل من المعادن التي تؤدي إلى مخاطر الإصابة بالسرطان و/أو غير السرطان بشكل مفرط. تؤكد هذه النتائج على أهمية تنظيم مثل هذه المواد الكيميائية الضارة والتي قد تكون ضارة. بالإضافة إلى التحقق من نتائج الدراسات السابقة بأن عناصر التسخين وعوامل النكهة في السوائل الإلكترونية لمنتجات ENDS هي مصادر لبعض المواد الكيميائية الضارة [18،25]، فقد طورت دراستنا منهجية لتقدير جرعات المواد المرتبطة بـ ENDS بشكل أكثر دقة والتي يمكن أن تفيد تنظيم منتجات التبغ بشكل أفضل من خلال توفير تقدير أكثر دقة لمستويات المواد السامة. علاوة على ذلك، بما أن إدارة الغذاء والدواء قد حظرت منتجات ENDS المنكهة باستثناء المنتجات التي يمكن التخلص منها بسبب تعريف إدارة الغذاء والدواء الضيق لخرطوشة السجائر الإلكترونية [11]، فإن نتائج دراستنا التي ركزت بشكل خاص على المنتجات النهائية التي تستخدم لمرة واحدة قدمت أساسًا علميًا إضافيًا لإدارة الغذاء والدواء للنظر فيها. توسيع حظر النكهة ليشمل منتجات ENDS التي تستخدم لمرة واحدة. بالإضافة إلى ذلك، نظرًا لأن شركات ENDS تعلن عادةً أن ENDS تحتوي على النيكوتين والمواد الكيميائية المنكهة والمحاليل الحاملة (مثل البروبيلين جليكول) ولكنها تقلل من وجود مواد ضارة في رذاذ ENDS [36]، فإن متطلبات وضع العلامات الأكثر صرامة على المنتجات وحملات الاتصال المضادة الفعالة أمر ضروري. .
هذه الدراسة لها حدود يجب الاعتراف بها. أولاً، على الرغم من أننا قمنا بدراسة الهباء الجوي من اثنين من منتجات ENDS المستخدمة بشكل شائع، إلا أنهما لا يمثلان جميع منتجات ENDS التي تختلف حسب النكهات والنماذج والعلامات التجارية. قد ترتبط خصائص المنتج المختلفة بمخاطر صحية مختلفة. على سبيل المثال، وجدت إحدى الدراسات التي فحصت البنزالديهايد في الهباء الجوي الناتج عن ENDS أنه تم اكتشاف أعلى مستويات البنزالديهايد في منتجات ENDS بنكهة الكرز [37]. هناك حاجة لدراسات مستقبلية لإجراء تحقيق منهجي في سمية الهباء الجوي مقترنة بخصائص المنتج (مثل النكهة والنموذج وجهد الطاقة) لتوجيه الإجراءات التنظيمية الإضافية للتبغ. ثانيًا، استند تقييمنا للمخاطر الصحية المرتبطة بالسرطان والمخاطر الصحية غير السرطانية المرتبطة بالمركبات العضوية والمعادن الناتجة عن رذاذ ENDS إلى معلومات موثقة حول فاعلية السرطان (CSP) وRfD (أو RfC) المقدمة من وكالة حماية البيئة (EPA) وCalEPA (وكالة حماية البيئة). ومع ذلك، لم يتم إنشاء مثل هذه المعلومات بالنسبة لمعظم المواد الكيميائية العضوية المكتشفة في هذه الدراسة. وبالتالي، على الرغم من إمكانية تقدير الجرعات اليومية مثل ADD وLADD لجميع المواد الكيميائية العضوية الموجودة في رذاذ ENDS، إلا أنه لا يمكن إكمال تقييمات المخاطر الصحية المرتبطة بها إلا بالنسبة لبعض المواد الكيميائية. هناك حاجة لدراسات مستقبلية لمزيد من التحقيق في المخاطر الصحية المرتبطة بالمواد الكيميائية الأخرى عندما تصبح معلومات سميتها (أي CSP وRfD وRfC) متاحة. أخيرًا، استخدام حقنة لسحب الهباء الجوي من منتجات ENDS لتوليد رذاذ ENDS قد لا يمثل الوضع الحقيقي للـvaping. ومع ذلك، تعد هذه الطريقة طريقة بسيطة ومفيدة لتوليد الهباء الجوي من منتجات ENDS بكفاءة. بالنسبة للدراسات المستقبلية، يمكن الحصول على آلات نفخ السجائر الإلكترونية المتاحة تجاريًا مثل CSM-eSTEP (CH Technology USA، Inc.، Northeast، New Jersey) لتوليد رذاذ ENDS أكثر تمثيلاً وموثوقية للتجارب ذات الصلة.
5. الاستنتاجات
توفر هذه الدراسة نتائج تجريبية قيمة على الجرعة المودعة في الجهاز التنفسي المرتبطة باستخدام منتج ENDS القابل للتصرف مع الأخذ في الاعتبار مكونات مادة ENDS المعتمدة على حجم الهباء الجوي وكسور ترسب الجهاز التنفسي في الهباء الجوي، والتي أسفرت عن تقديرات أكثر دقة لمخاطر السرطان وغير السرطان. يمكن أن تساهم الطريقة والنتائج التي توصلت إليها الدراسة في الأدبيات الموجودة حول سمية الهباء الجوي لـ ENDS ويمكن أن تفيد الدراسات واسعة النطاق المستقبلية التي تبحث في المخاطر الصحية المرتبطة بـ ENDS. يمكن أن تفيد النتائج أيضًا الجهود التنظيمية للتبغ، مثل توسيع الحظر الفيدرالي على النكهة ليشمل منتجات ENDS التي تستخدم لمرة واحدة، وتنفيذ متطلبات أكثر صرامة لوضع العلامات على المنتجات، وتطوير حملات اتصال فعالة لمكافحة تأثير منتجات ENDS الجديدة على الصحة العامة.
مساهمات المؤلف
قام W.-CS وH.-CL وAB بتصميم الدراسة ووضع تصور لها. أجرى H.-CL وAB عمليات بحث في الأدبيات وقدموا ملخصات للدراسات البحثية السابقة. أجرى W.-CS العمل المعملي. أجرى H.-CL تقييم المخاطر الصحية. قام H.-CL وW.-CS بتفسير النتائج. قام H.-CL وW.-CS بصياغة المخطوطة. قام AB بمراجعة المخطوطة بشكل نقدي. لقد قرأ جميع المؤلفين النسخة المنشورة من المخطوطة ووافقوا عليها.
التمويل
تم دعم هذه الدراسة بواسطة R21ES031795 من المعهد الوطني لعلوم الصحة البيئية (NIEHS) إلى W.-CS، R01DA049154 من المعهد الوطني لتعاطي المخدرات (NIDA) إلى AB وH.-CL، ويدعم من مركز الجنوب الغربي للصحة المهنية والصحة البيئية (SWCOEH)، ومراكز مكافحة الأمراض والوقاية منها (CDC)، والمعهد الوطني للسلامة والصحة المهنية (NIOSH)، ومركز التعليم والأبحاث (T42OH008421) في مركز العلوم الصحية بجامعة تكساس في هيوستن (UTHealth) كلية الشؤون العامة. صحة.
