Caracterización química del vapor emitido por un e

Mar 31, 2023

Scientific Reports volumen 12, Número de artículo: 16497 (2022) Citar este artículo

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Los dispositivos de cigarrillos electrónicos 'pod' de cuarta generación han sido impulsados ​​por los avances tecnológicos en la atomización electrónica del e-líquido. El uso de cerámica microporosa como material absorbente mejora la eficiencia del calentamiento, pero no está claro cómo afecta las emisiones químicas de estos dispositivos. Evaluamos las emisiones de un cigarrillo electrónico en cápsula con tecnología innovadora basada en mecha de cerámica y dos líquidos electrónicos con sabor que contenían lactato de nicotina y benzoato de nicotina (57 y 18 mg ml−1 de nicotina, respectivamente). Entre los constituyentes nocivos y potencialmente nocivos (HPHC) estudiados enumerados por la FDA de EE. UU. y/o el TobReg de la OMS, solo 5 (acetona, acetaldehído, formaldehído, naftaleno y nornicotina) se cuantificaron en niveles de 0,14 a 100 ng puff−1. En el cigarrillo combustible (Kentucky referencia 1R6F), los niveles fueron de 0,131 a 168 µg puff−1. Los niveles de nicotina oscilaron entre 0,10 y 0,32 mg puff−1 en los 3 productos del estudio. De los 19 HPHC propuestos específicamente de preocupación en los cigarrillos electrónicos, solo se cuantificaron 3 (glicerol, acetato de isoamilo y propilenglicol). Los niveles bajos/indetectables de HPHC reflejan no solo las condiciones operativas óptimas del cigarrillo electrónico, incluido un suministro eficiente de líquido electrónico por la mecha de cerámica sin sobrecalentamiento, sino también el potencial de los cigarrillos electrónicos para usarse como una alternativa. a los cigarrillos combustibles.

Los cigarrillos electrónicos son dispositivos alimentados por baterías diseñados para suministrar nicotina y/u otras sustancias, incluidos, en algunos casos, saborizantes. Aunque los cigarrillos electrónicos fueron propuestos por primera vez en 1927 por Joseph Robinson1, fue solo a principios de la década de 2000 que la primera generación de cigarrillos electrónicos o "cig-a-likes" estuvo disponible comercialmente2,3,4. Las generaciones posteriores de dispositivos han evolucionado desde entonces, desde cigarrillos electrónicos con cartuchos precargados o recargables (segunda generación) hasta dispositivos estilo tanque recargables (tercera generación) con componentes modificables o "Mods"3,4,5,6. La cuarta generación de dispositivos, conocida como 'Pods', ha sido impulsada por los avances en la tecnología de atomización electrónica3,7,8,9.

Los cigarrillos electrónicos constan de una boquilla, una cámara de e-líquido, un atomizador y una batería. El atomizador tiene un material absorbente que atrae el e-líquido hacia una bobina de calentamiento alimentada por batería. La producción óptima de vapor depende de un suministro eficiente de e-líquido al serpentín de calentamiento, que está limitado por la absorción y la tasa de evaporación del e-líquido10,11,12. Los niveles de potencia que producen aerosol más allá de la capacidad de la mecha para reabastecer el líquido a la bobina pueden provocar el sobrecalentamiento de la bobina del atomizador y, en consecuencia, el sobrecalentamiento del e-líquido10,11. En los cigarrillos electrónicos se han utilizado diferentes tipos de material absorbente, que varían en tamaño y forma3,13. La sílice fue comúnmente el primer material que se utilizó como mecha, seguido del algodón y la cerámica3,13,14,15. El algodón tiene buenas propiedades absorbentes pero es menos estable térmicamente que la sílice14,16,17, mientras que la cerámica es químicamente estable y resistente al calor18. El uso de cerámica microporosa como material absorbente ha aumentado en los últimos años14,16,18,19,20. Se ha informado que su aplicación mejora la eficiencia del calentamiento y reduce la carbonización14,16,18,19,20.

Los líquidos electrónicos son una parte importante de cualquier sistema de vapeo y su composición, junto con las características del dispositivo, pueden tener un impacto en la liberación de nicotina21. Constituyen principalmente una mezcla de propilenglicol (PG), glicerol (glicerina vegetal o VG) y nicotina. Los líquidos electrónicos pueden incluir compuestos saborizantes y, por lo general, vienen en diferentes concentraciones o concentraciones de nicotina.

Para ayudar a los usuarios adultos a cambiar completamente a productos alternativos de nicotina, es importante que las otras alternativas brinden una entrega de nicotina efectiva comparable o cercana a la de los cigarrillos convencionales/combustibles22,23. Los grandes fumadores (12,4 ± 8,4 cigarrillos por día, n = 11) han descubierto que los cigarrillos electrónicos, especialmente los de la primera generación, no son satisfactorios porque la entrega de nicotina es ineficaz en comparación con los cigarrillos convencionales22. Las generaciones posteriores de dispositivos lograron una mejor administración de nicotina mediante el uso de diferentes diseños de productos y configuraciones de potencia, materiales innovadores y sales de nicotina en formulaciones de cigarrillos electrónicos3,21,22,24,25. Por ejemplo, Bowen y Xing24 informaron que una combinación de nicotina con algunos ácidos orgánicos débiles, como el ácido benzoico, láurico, levulínico, salicílico o sórbico, proporciona una satisfacción comparable a la de los cigarrillos convencionales. Sugirieron que el efecto de satisfacción era consistente con una transferencia eficiente de nicotina a los pulmones del usuario y un rápido aumento en la absorción de nicotina en el plasma24. El uso de ácido láctico y ácido pirúvico ha sido investigado por otros autores, quienes reportaron cinéticas de absorción de nicotina similares a las de los cigarrillos convencionales y asociadas con calidades sensoriales aceptables y alivio del craving23,25,26,27. También se ha aplicado una combinación de nicotina con ácidos orgánicos débiles para formar sales de nicotina en formulaciones farmacéuticas utilizadas en equipos de terapia de inhaladores de dosis medidas (IDM)28. Su aplicación en formulaciones de cigarrillos electrónicos tiene el potencial de imitar la farmacocinética de la nicotina de fumar cigarrillos, lo que puede ayudar a los fumadores de cigarrillos a hacer la transición a los cigarrillos electrónicos22,23,25,26,27,29,30,31,32.

Los cigarrillos electrónicos no queman tabaco y pueden producir componentes menos dañinos y potencialmente dañinos (HPHC) en comparación con los cigarrillos combustibles6,33,34,35,36,37. Los HPHC han sido definidos por la Administración de Drogas y Alimentos de los EE. UU. (FDA de los EE. UU.) como sustancias químicas o compuestos químicos en los productos de tabaco o el humo del tabaco que causan o pueden causar daño a los fumadores o no fumadores38,39. Los cigarrillos electrónicos han sido reconocidos como una alternativa para los fumadores adultos que no pueden o no quieren dejar de fumar35,37,40,41,42,43,44,45,46. La revisión de evidencia más reciente de Public Health England destaca, como hallazgo clave, un estudio que sugiere que las potencias cancerígenas de los cigarrillos electrónicos eran en gran medida menos del 0,5 % de las de fumar42. Los riesgos de enfermedades cardiovasculares y pulmonares no se han cuantificado para los cigarrillos electrónicos, pero también es probable que sean sustancialmente menores que los de fumar42. Debido a que los cigarrillos electrónicos no queman tabaco, la reducción de sustancias nocivas depende de la composición química del e-líquido, así como de las características del dispositivo4,5,15,47,48,49. Por ejemplo: el sobrecalentamiento del e-líquido en la bobina y el bajo rendimiento de absorción pueden conducir a un aumento de carbonilos a niveles superiores a los observados en el humo del cigarrillo11,15,47,50,51.

En comparación con los materiales absorbentes de sílice y algodón, hay menos estudios sobre los sistemas de cigarrillos electrónicos basados ​​en mechas de cerámica, y su impacto en las emisiones de los cigarrillos electrónicos está menos documentado en la literatura. Para abordar esta brecha, el objetivo de este estudio fue caracterizar el vapor emitido por un cigarrillo electrónico de cápsula de cuarta generación diseñado con una tecnología basada en mechas de cerámica utilizando el régimen de inhalación estándar ISO 20768: 2018 (volumen de inhalación de 55 ml / inhalación de 3 s). duración/30 s frecuencia de bocanada; perfil de bocanada rectangular)52. Se probaron las emisiones de dos e-líquidos con sabor a Berry Blast con diferentes niveles de nicotina y diferentes sales de nicotina (BB57 con 57 mg mL–1 de nicotina que contiene ácido láctico y BB18 con 18 mg mL–1 de nicotina que contiene ácido benzoico) total de 89 compuestos orgánicos que abarcan diferentes clases de compuestos (p. ej., nicotina y sustancias tóxicas no nicotínicas). De ellos, la FDA de EE. UU. ha enumerado 55 compuestos como relevantes para los productos de tabaco y la FDA ha propuesto 19 compuestos como HPHC de preocupación específica en los aerosoles de cigarrillos electrónicos38,39,44,53,54. También nos enfocamos en los nueve tóxicos (acetaldehído, acroleína, benzo[a]pireno, benceno, 1,3-butadieno, monóxido de carbono (CO), formaldehído, nitrosonornicotina (NNN) y 4-(N-nitrosometilamino)-1-( 3-piridil)-1-butanona (NNK) recomendado para la reducción obligatoria del humo del cigarrillo por el Grupo de Regulación de Productos de Tabaco de la OMS (WHO TobReg), que también forma parte de la lista HPHC de la USFDA53,54,55. Las emisiones de vapor se compararon con los rendimientos de humo de un cigarrillo de referencia (Kentucky 1R6F (Ky1R6F)) fumado bajo el régimen de bocanada ISO 20778:2018 (volumen de bocanada de 55 ml/duración de bocanada de 2 s/frecuencia de bocanada de 30 s; perfil de bocanada en forma de campana, 100 % ventilación bloqueada)56,57.

La Tabla 1 resume los niveles por inhalación de CO, masa recolectada de aerosol (ACM), agua y nicotina en las emisiones de dos cigarrillos electrónicos: a saber, Berry Blast 57 mg mL−1 de nicotina que contiene ácido láctico (BB57); y Berry Blast 18 mg mL−1 de nicotina que contiene ácido benzoico (BB18). El CO, que está asociado con la combustión de material orgánico, estuvo por debajo del límite de detección (< LOD) para ambos cigarrillos electrónicos, con una reducción porcentual del 99,8 % en relación con el humo del cigarrillo Ky1R6F (Tabla 1). ACM, que comprende principalmente PG, VG, agua, nicotina y otros componentes menores, estaba en el mismo rango para ambos cigarrillos electrónicos. Se encontró que los resultados de ACM eran reproducibles en todos los métodos, como lo demuestra la baja desviación estándar de ACM en ambas emisiones de cigarrillos electrónicos (6,58 ± 0,39 mg bocanada-1 y 6,46 ± 0,36 mg bocanada-1 para BB57 y BB18 respectivamente), lo que representa un coeficiente de variación de 5,9% y 5,5% para BB57 y BB18, respectivamente (n = 85). Esta es una indicación de la solidez del muestreo y la consistencia de inflado. El material particulado seco libre de nicotina (NFDPM) o 'alquitrán', un parámetro asociado con el humo del cigarrillo, consiste predominantemente en subproductos de la combustión36,58. El nivel de NFDPM, 3,67 ± 0,30 mg puff−1 equivalente a 33 ± 3 mg cig−1, estuvo de acuerdo con el valor certificado por Ky1R6F de 29 ± 2 mg cig−1 (régimen de tabaquismo intenso ISO)56.

En términos de humectantes, los niveles de PG y VG fueron más altos en las emisiones de cigarrillos electrónicos que en el humo del cigarrillo Ky1R6F (Tabla 1). Debido a que PG y VG son los principales componentes de los e-líquidos, se esperaban estos resultados. El dietilenglicol (DEG) y el etilenglicol (EG), que pueden estar presentes en los líquidos electrónicos como impurezas59,60, fueron < LOD en las emisiones de los cigarrillos electrónicos. La FDA de EE. UU. planteó estos compuestos como una preocupación potencial después de los informes de su detección en e-líquidos53,54,61. El EG se usa ampliamente como agente anticongelante y está asociado con riesgos toxicológicos pronunciados50. La Farmacopea de EE. UU. (USP) ha establecido un límite para DEG y EG de 0,1 % (1 mg g–1) tanto en PG como en VG59,60,62. Sus bajos niveles en las emisiones de cigarrillos electrónicos muestran la importancia de usar PG y VG de grado farmacéutico. El glicidol, que está catalogado como probable carcinógeno por la Agencia Internacional para la Investigación del Cáncer (IARC)63, fue < LOD tanto para las emisiones de cigarrillos electrónicos como para el humo del cigarrillo.

Como se muestra en la Tabla 1, se observaron diferentes concentraciones de nicotina para las emisiones de cigarrillos electrónicos y el humo del cigarrillo Ky1R6F, con niveles de nicotina en el humo del cigarrillo (0,23 mg bocanada–1) entre los de las dos emisiones de cigarrillos electrónicos (BB18, 0,10 mg bocanada–1; BB57, 0,32 mg bocanada–1). La concentración de nicotina en las emisiones de BB57 en relación con BB18 fue tres veces mayor y siguió el aumento de tres veces en la fuerza de la nicotina del e-líquido. En el humo del cigarrillo, la concentración de nicotina medida de 0,23 ± 0,01 mg puff–1 (Tabla 1), equivalente a 2,07 ± 0,09 mg cig−1, está de acuerdo con el valor del certificado Ky1R6F de 1,9 ± 0,1 mg cig−1 (ISO Régimen de tabaquismo intenso)56. Se han informado rendimientos de nicotina para diferentes marcas de cigarrillos electrónicos de 2 a 313 µg bocanadas1, mientras que para el humo de cigarrillos convencionales los valores oscilaron entre 170 y 232 µg bocanadas16,31,36,48,64.

Las impurezas relacionadas con la nicotina estaban presentes principalmente en el humo del cigarrillo a un nivel significativamente más alto que en las emisiones de los cigarrillos electrónicos (tenga en cuenta que el porcentaje de reducción de anabasina y N-óxido de nicotina no se calculó porque estas impurezas eran < LOD en el humo del cigarrillo y la e -emisiones de cigarrillos). En general, la nicotina utilizada en los e-líquidos se extrae del tabaco y puede contener otros alcaloides menores relacionados como impurezas64,65. Por lo tanto, se pueden esperar impurezas relacionadas con la nicotina en las emisiones de los cigarrillos electrónicos y la USP y la Farmacopea Europea las consideran aceptables en la nicotina estándar utilizada en los líquidos electrónicos6,66,67,68. La USP exige que las impurezas individuales sean inferiores al 0,5 % (5 mg g–1) de nicotina y que las impurezas totales sean inferiores al 1 % (10 mg g–1)66. La Farmacopea Europea exige que cada una de las siete impurezas especificadas (anabasina, anatabina, cotinina, miosmina, nicotina-N-óxido, β-nicotirina, nornicotina; Tabla 1) esté por debajo del 0,3 %, las impurezas no especificadas no superen el 0,1 % cada una, y las impurezas totales deben ser inferiores al 0,8 % del contenido de nicotina6,66,67,68. En nuestro estudio, todas las impurezas relacionadas con la nicotina analizadas en las emisiones de cigarrillos electrónicos estaban por debajo de los niveles establecidos por la USP y la Farmacopea Europea para líquidos electrónicos (Tabla 1). Esto es consistente con el hecho de que solo se usa nicotina de grado farmacéutico en la producción de estos e-líquidos. La β-nicotirina, un producto de pirólisis de la nicotina69, estaba presente en el nivel más alto en el humo del cigarrillo (0,42 µg bocanada–1). La reducción observada del 98 % por bocanada en las emisiones de ambos e-líquidos es una buena indicación de que el calor generado en el atomizador del dispositivo no es suficiente para descomponer térmicamente la nicotina en β-nicotirina.

Otra clase de HPHC relacionados con la nicotina que son motivo de preocupación son las nitrosaminas específicas del tabaco (TSNA): a saber, NNN, NNK, nitrosoanabasina y nitrosoanatabina. Estos compuestos no volátiles pueden estar presentes en los líquidos electrónicos como impurezas de la extracción de nicotina del tabaco y son compuestos importantes asociados con los efectos negativos para la salud del humo del cigarrillo34,70,71,72,73,74. Dos de los TSNA notificados, a saber, NNN y NNK, están clasificados como carcinógenos e incluidos en las listas HPHC de la FDA de EE. UU. que se aplican al humo del cigarrillo y los sistemas electrónicos de suministro de nicotina (ENDS)39,53,75. NNN y NNK también están incluidos en los nueve tóxicos de humo prioritarios TobReg de la OMS55. En nuestro estudio, los niveles de los cuatro TSNA fueron < LOD para ambas emisiones de cigarrillos electrónicos con un porcentaje de reducción de ≥ 99,9 % en comparación con el humo del cigarrillo (Tabla 1).

Otra clase de sustancias químicas en el humo del cigarrillo que plantea problemas de salud son los hidrocarburos aromáticos policíclicos (HAP), que son compuestos con dos o más anillos bencenoides fusionados que son conocidos por sus propiedades cancerígenas y mutagénicas76. Los niveles de PAH en las emisiones de cigarrillos electrónicos fueron < LOD o < LOQ (criseno), excepto para naftaleno y pireno (Tabla 2). En particular, estos dos compuestos estaban por encima del límite de cuantificación (LOQ) en los blancos de aire del método. El pireno estaba en la misma concentración en los cigarrillos electrónicos que en el blanco de aire del método (0,1 ng bocanada–1). Los PAH están presentes en la atmósfera como componentes de diversos polvos, alquitranes, aceites y gases de escape de motores72. Por lo tanto, lo más probable es que la presencia de pireno en el aerosol del cigarrillo electrónico sea un artefacto debido a la contaminación ambiental, como lo indica el método de blanco de aire.

Los niveles de naftaleno fueron ligeramente más altos que los de pireno en las emisiones de cigarrillos electrónicos, mientras que el blanco de aire respectivo fue más bajo. Sin embargo, parece probable que estos compuestos se detectaron en las emisiones de cigarrillos electrónicos debido a su presencia como contaminantes de bajo nivel en el aire de fondo, en lugar de originarse en el producto de vapeo. En cuanto a los niveles detectados, incluso si asumimos una exposición en el peor de los casos de 300 inhalaciones por día según el estudio del millón de inhalaciones (que informó un uso medio de 130 inhalaciones por día-1 y donde el 85 % de los usuarios no superó las 300 inhalaciones día–177), la exposición diaria de un consumidor a cada uno de estos compuestos sería inferior a 0,15 µg día–1, el umbral toxicológico de preocupación para los compuestos mutagénicos78,79. Además, la mayoría de los HAP, incluidos el naftaleno y el pireno, mostraron una reducción porcentual en las emisiones de los cigarrillos electrónicos de ≥ 99 % en comparación con el humo del cigarrillo Ky1R6F, mientras que el indenol[1,2,3-cd]pireno mostró una reducción del 92,5 % porque también era presente solo en niveles bajos en el humo del cigarrillo (0,02 ng bocanada–1).

Colectivamente, nuestros hallazgos son consistentes con el conocimiento de que los HAP son principalmente productos de la combustión. Para los HAP presentes en concentraciones muy altas en el humo del cigarrillo, como el benzo[a]pireno, el criseno y el pireno, el porcentaje de reducción en las emisiones de los cigarrillos electrónicos fue > 99 %. En particular, el benzo[a]pireno, que está incluido en los nueve tóxicos de humo prioritarios TobReg de la OMS, se redujo en un 99,7 % en las emisiones de cigarrillos electrónicos en comparación con el humo del cigarrillo de referencia.

En el humo del cigarrillo, los fenoles de interés son catecol, m-cresol, p-cresol, o-cresol, hidroquinona, fenol y resorcinol (Tabla 3). Pueden formarse por la degradación térmica de los constituyentes de la hoja de tabaco, como la lignina y el ácido clorogénico71,72,80,81. La temperatura es un factor importante en la formación de compuestos fenólicos. Los estudios han informado que el catecol y la hidroquinona se forman en el humo del cigarrillo a bajas temperaturas (< 350 °C), mientras que el cresol, el fenol y el resorcinol se forman a temperaturas de 350 a 600 °C81. En los e-líquidos, los fenoles y sus precursores pueden estar presentes como impurezas derivadas de la nicotina y pueden transferirse al aerosol e inhalarse por el vapeador71,72. También se pueden formar fenoles tras la vaporización. Se ha encontrado que las emisiones de fenol son independientes de la concentración de benzoato de nicotina pero están significativamente correlacionadas con la relación PG/VG. Las emisiones aumentaron con la potencia y la duración de la bocanada, en consonancia con las condiciones que conducen a una temperatura más alta y una mayor degradación térmica82. En nuestro estudio, los niveles de los siete fenoles fueron < LOD en ambas emisiones de cigarrillos electrónicos con un porcentaje de reducción de ≥ 99 % en comparación con el humo del cigarrillo (Tabla 3). Las bajas temperaturas de funcionamiento del dispositivo de cigarrillo electrónico estudiado aquí y el uso de ingredientes de grado farmacéutico y alimentario en los líquidos electrónicos reducen considerablemente la presencia probable de estos compuestos fenólicos en el aerosol de cigarrillo electrónico.

Los carbonilos en el humo del cigarrillo se forman principalmente por pirólisis de los azúcares del tabaco83, mientras que los de los cigarrillos electrónicos se forman principalmente por degradación térmica de PG y/o VG83,84,85. Los aromatizantes también pueden contribuir a la formación de carbonilos, así como las características de los dispositivos de cigarrillos electrónicos, especialmente el voltaje aplicado, la resistencia de la bobina y el material absorbente47,48,49,86,87. La mala eficiencia de absorción puede provocar una mecha seca y un e-líquido sobrecalentado (soplo seco), lo que promueve la formación de carbonilos y otros compuestos tóxicos2,10,13,15. Se ha demostrado que la ubicación de la bobina, la orientación, la resistencia y el material de la mecha, así como la potencia de salida, afectan significativamente la generación de carbonilo13,15,86. Las propiedades físicas del líquido electrónico también son importantes en la formación de carbonilos15,47,84,86. La viscosidad y la densidad del e-líquido determinan su movilidad, acción capilar y entrega a la mecha y la bobina, lo que influye en la probabilidad de una bocanada seca15.

Varios estudios han informado la presencia de carbonilos en las emisiones de cigarrillos electrónicos en niveles que van desde 0,07 a 413 µg puff–185,88,89. En nuestro estudio, entre los 14 carbonilos analizados (aldehídos y cetonas), solo cinco fueron cuantificables (acetaldehído, acetona, formaldehído, glioxal y metilglioxal) en las emisiones de cigarrillos electrónicos en concentraciones que oscilan entre 0,02 y 0,19 µg puff–1 (Tabla 3 ). De estos, la acetona se detectó al mismo nivel en las emisiones de cigarrillos electrónicos que el blanco de aire del método (0,04 µg bocanada–1). Los valores de blanco de aire detectables pueden surgir de la contaminación ambiental6,9,34,90. El acetaldehído se cuantificó en las emisiones de BB57 (0,10 µg bocanada–1) pero fue < LOQ en las emisiones de BB18, mientras que el formaldehído estuvo presente en ambas (BB57, 0,04 µg bocanada–1; BB18, 0,07 µg bocanada–1). Sin embargo, estos dos carbonilos estaban por debajo de los niveles objetivo propuestos en el estándar voluntario experimental publicado por la Association Française de Normalization (AFNOR; 16 µg puff–1 para acetaldehído y 1 µg puff–1 para formaldehído)91. Datos previos indican que cuanto mayor es la relación porcentual de VG a PG, mayores son las concentraciones de compuestos carbonílicos emitidos, especialmente acetaldehído, acroleína y acetona84. En nuestro estudio, ambos e-líquidos tenían cantidades equivalentes de VG y PG; por lo tanto, es probable que esta proporción sea irrelevante para las diferentes concentraciones de carbonilos detectadas en las dos emisiones de cigarrillos electrónicos, especialmente acetaldehído. En un estudio previo, se generaron mayores niveles de acetaldehído, acroleína y formaldehído en las emisiones de un e-líquido sin nicotina que en las de un e-líquido con nicotina; sin embargo, las concentraciones de carbonilo observadas estaban estrictamente relacionadas tanto con la composición de los líquidos como con la resistencia de la bobina47. En presencia de nicotina, el contenido de carbonilos, especialmente formaldehído, fue significativamente mayor con una bobina de 1,50 Ω que con una bobina de 0,25 Ω47. En nuestro estudio, solo el acetaldehído aumentó con el producto con mayor contenido de nicotina (BB57); sin embargo, su concentración (0,10 µg puff–1) seguía siendo 160 veces inferior al nivel máximo propuesto por AFNOR (16 µg puff–1)91. Una comparación de las emisiones de un e-líquido con una relación PG/VG similar (1:1) emitida por un dispositivo Vype (ePen) relativamente similar que utiliza una mecha de sílice mostró que el formaldehído en una concentración de 0,59 µg puff–1 era 8 × mayor y el acetaldehído a una concentración de 0,18 µg puff–1 fue 2 veces mayor que en las emisiones presentadas aquí (Tabla 3)92. En ambos estudios, los valores estuvieron por debajo del nivel máximo propuesto por AFNOR91.

De los carbonilos estudiados, solo el acetaldehído, la acroleína y el formaldehído están incluidos en los nueve tóxicos de humo prioritarios del TobReg de la OMS55. En relación con el humo del cigarrillo, su porcentaje de reducción en las emisiones del cigarrillo electrónico fue ≥ 98,8%.

Entre los 14 carbonilos estudiados, 7 se incluyeron en la nueva lista HPHC de la FDA de EE. UU. para cigarrillos electrónicos53,54; a saber, acetaldehído, acroleína, formaldehído y butiraldehído, crotonaldehído y las dicetonas; diacetilo (2,3-butanodiona) y acetil propionilo (2,3-pentanodiona). En las emisiones de cigarrillos electrónicos, el butiraldehído, el crotonaldehído y el acetil propionilo fueron < LOD, mientras que la acroleína y el diacetilo fueron < LOQ. La acetoína, un precursor de diacetilo y acetil propionilo, también fue < LOD93.

El glioxal y el metilglioxal se forman por degradación térmica u oxidación de PG y VG87. El glioxal se considera mutagénico, mientras que el compuesto relacionado metilglioxal se ha identificado como un metabolito durante la glucólisis y, por lo tanto, está presente de forma natural en el cuerpo. El metilglioxal también está presente en alimentos y bebidas como la miel y el café. La falta de datos ha llevado a la clasificación del metilgloxal como carcinógeno del Grupo 3 (carcinogenicidad para los humanos no clasificable) por parte de la IARC. Ambos compuestos se han detectado previamente en las emisiones de cigarrillos electrónicos en concentraciones de 0,07–0,94 y 0,09–33 µg puff–1, respectivamente86,88. En nuestro estudio, el glioxal estaba presente en niveles más bajos (BB57 y BB18, 0,02 y 0,05 µg puff–1, respectivamente), mientras que el metilglioxal estaba en concentraciones de 0,13 y 0,19 µg puff–1 en BB57 y BB18, respectivamente (Tabla 3). Se detectó glioxal en el método de blanco de aire y, por lo tanto, los niveles reales en las emisiones de cigarrillos electrónicos son potencialmente más bajos que los informados en la Tabla 3. Nuevamente, suponiendo una exposición en el peor de los casos de 300 bocanadas día–1 repartidas en 8 h, los niveles de glioxal la exposición de un consumidor aún sería más de 40 veces menor que el límite de exposición ocupacional de 0,10 mg m–377,94,95. La alta desviación estándar para el glioxal y el metilglioxal observada en las emisiones de cigarrillos electrónicos BB18 probablemente esté relacionada con un efecto de matriz de muestra analítica y/o la variabilidad del lote83,96,97. A pesar de la alta desviación estándar, el porcentaje de reducción de glioxal y metilglioxal en ambas emisiones de cigarrillos electrónicos en relación con el humo del cigarrillo fue ≥ 97,0 % y ≥ 94,5 %, respectivamente (Tabla 3).

En nuestro análisis, los niveles de carbonilos se redujeron considerablemente en relación con otros estudios de cigarrillos electrónicos y con el humo del cigarrillo Ky1R6F. Los niveles por debajo del LOD o LOQ, o incluso por debajo de los niveles de umbral propuestos por las pautas estándar de AFNOR, brindan evidencia de las condiciones óptimas de operación (p. ej., saturación adecuada de la mecha sin calentamiento extremo del serpentín) del dispositivo basado en mechas cerámicas.

La Tabla 4 resume los niveles de compuestos orgánicos volátiles (COV) en las emisiones de cigarrillos electrónicos y el humo del cigarrillo Ky1R6F, junto con las reducciones porcentuales. Entre los 23 VOC analizados, los niveles fueron < LOD para ambas emisiones de cigarrillos electrónicos, excepto para cianuro de hidrógeno (BB57, < LOQ), alcohol alílico (ambos < LOQ) y acetamida (BB57, < LOQ). Cuatro de los VOC, a saber, acrilonitrilo, benceno, óxido de propileno y tolueno, están incluidos en la lista de la FDA de EE. UU. como compuestos preocupantes para los cigarrillos electrónicos53, mientras que el benceno y el 1,3-butadieno están incluidos en los nueve tóxicos de humo prioritarios de la OMS TobReg55. El nivel de todos estos compuestos fue < LOD con reducciones porcentuales de ≥ 99,0 % en relación con el humo Ky1R6F (Tabla 4).

En particular, el benceno, que puede formarse por la descarboxilación del ácido benzoico, fue indetectable en las emisiones de ambos cigarrillos electrónicos. Pankow et al.98 informaron anteriormente que las concentraciones de benceno eran en gran medida indetectables para un cigarrillo electrónico con una sola bobina vertical y una mecha de algodón, pero se detectaban más fácilmente para un dispositivo con una sola bobina horizontal y una mecha de sílice. Sus resultados demostraron la importancia de la orientación de la bobina y el tipo de material absorbente en la formación de benceno. Nuestros resultados mostraron que ni el uso de ácido benzoico en la formulación BB18 ni las características o condiciones de funcionamiento del dispositivo contribuyeron a la formación de benceno en las emisiones de los cigarrillos electrónicos. Pankow et al.98 también informaron que el benceno puede formarse por deshidratación y ciclación de PG y VG, especialmente en configuraciones de alta potencia utilizando un sistema de tanque con una sola bobina horizontal y una mecha de sílice. Otros estudios han demostrado que el 1,3-butadieno puede formarse por degradación de VG y es un intermediario importante en la formación de benceno a partir de VG84,98. Los COV aromáticos como el tolueno, el xileno, el estireno y el etilbenceno también pueden formarse por degradación térmica de VG, donde el benceno juega un papel importante como intermediario84. El benceno y otros compuestos relacionados con la combustión, incluidos el acrilonitrilo, el isopreno y el tolueno, también pueden estar presentes en las emisiones de los cigarrillos electrónicos como impurezas de nicotina34. Se han informado transferencias porcentuales al aerosol de ≥ 89 % para estos compuestos después de la fortificación de líquidos electrónicos a niveles altos (46–232 ng g–1)34. Otros compuestos relacionados con la combustión, como el alcohol alílico y el óxido de propileno, se han detectado en las emisiones de cigarrillos electrónicos como productos de degradación térmica de PG y/o VG49,99. En nuestro estudio, todos estos compuestos fueron < LOD o < LOQ.

Los estudios citados anteriormente muestran que la composición química del e-líquido, el diseño del dispositivo y la temperatura a la que se vaporizan los e-líquidos tienen un fuerte impacto en la formación de COV y su transferencia a las emisiones de los cigarrillos electrónicos. especialmente aquellos que se originan principalmente del calentamiento de PG y VG. Nuestros hallazgos de niveles < LOD o < LOQ en las emisiones de cigarrillos electrónicos para los VOC estudiados indican el suministro constante de e-líquido por la mecha de cerámica sin sobrecalentamiento de la bobina y, en consecuencia, sobrecalentamiento del e-líquido. No hubo una diferencia considerable en los niveles de COV en las dos emisiones producidas a partir de líquidos electrónicos con diferentes tipos de sal de nicotina y diferentes concentraciones de nicotina. Además, hubo una reducción considerable de COV en las emisiones de cigarrillos electrónicos en relación con el humo del cigarrillo.

A continuación, examinamos las emisiones de compuestos aromatizantes de los cigarrillos electrónicos, junto con el ácido acético y el ácido propiónico, que figuran en la lista de la FDA de los EE. UU. como HPHC preocupantes para los cigarrillos electrónicos53,54. Estos compuestos no se analizaron en el humo del cigarrillo porque el cigarrillo Ky1R6F utilizado en el estudio es un cigarrillo de mezcla estadounidense sin sabor y no se disponía de métodos analíticos validados para estos compuestos.

Todos los compuestos fueron < LOD o < LOQ excepto el acetato de isoamilo (acetato de isopentilo) en las emisiones de cigarrillos electrónicos (Tabla 5). Este compuesto aromatizante se usó en ambas formulaciones de e-líquido (BB57 y BB18) y, por lo tanto, se esperaba su presencia en las emisiones de los cigarrillos electrónicos. En una estimación cuantitativa del riesgo realizada de acuerdo con un enfoque publicado para la evaluación del riesgo de los sabores en los e-líquidos100, se encontró que el nivel de acetato de isoamilo en la formulación era soportable incluso si el 100 % se transfiriera al aerosol. Para establecer aún más el nivel de riesgo, nuevamente asumimos una exposición en el peor de los casos de 300 inhalaciones día-1 durante 8 h 77, lo que daría como resultado niveles de exposición de acetato de isoamilo de 0,23 mg día-1 o 0,034 mg m-3. Esto es varios órdenes de magnitud por debajo de varias pautas de exposición ocupacional para el acetato de isoamilo, el más bajo de los cuales es 250 mg m-3, y por debajo de la ingesta diaria aceptable de 3 mg kg-1 día-1 (180 mg día-1 para un 60 -kg adulto) establecido por el Comité Mixto FAO/OMS de Expertos en Aditivos Alimentarios101,102.

El objetivo de este estudio fue realizar una evaluación de las emisiones generadas por un cigarrillo electrónico utilizando una tecnología basada en mecha cerámica y la comparación con el humo del cigarrillo convencional. La generación de emisiones de los cigarrillos electrónicos siguió la norma ISO 20768:2018 (volumen de bocanada de 55 ml, duración de bocanada de 3 s, frecuencia de bocanada de 30 s)52. ISO 20768:2018 establece los requisitos/condiciones esenciales necesarios para generar y recopilar emisiones de cigarrillos electrónicos con fines analíticos y de comparación de manera sólida y reproducible. El estándar fue desarrollado basándose en el método recomendado por CORESTA (Centro de Cooperación para la Investigación Científica Relativa al Tabaco) no. 81 para la fumada a máquina de cigarrillos electrónicos45,103. Se reconoce que ningún régimen de inhalación único puede reflejar la amplia gama de conductas de inhalación de los consumidores que se espera con el uso de cigarrillos electrónicos; sin embargo, el uso de la norma ISO 20768:2018 es importante para fines comparativos entre productos45. La aplicación de diferentes tipos de régimen y su impacto en el rendimiento del dispositivo está fuera del alcance de este estudio. Sin embargo, el régimen de soplado estándar ISO aplicado demostró que las emisiones recolectadas como bloque de 50 bocanadas secuenciales contenían niveles bajos de compuestos de carbonilo que estarían asociados con la degradación térmica de PG y VG. Los niveles de carbonilo de las emisiones de cigarrillos electrónicos estudiadas estaban por debajo del LOD o LOQ, o por debajo de los niveles de umbral propuestos por las pautas estándar de AFNOR, lo que proporciona evidencia de la tasa de absorción adecuada del bloque de cerámica sin un calentamiento extremo del serpentín en las condiciones de prueba. . Si bien los datos generados a partir de las primeras 50 inhalaciones pueden no representar los rendimientos en el rango de todas las inhalaciones, especialmente a medida que se agota el líquido, los datos son representativos para permitir comparaciones generalizadas.

Para seguir una estrategia de reducción del daño del tabaco, es importante caracterizar continuamente el vapor emitido por los dispositivos de cigarrillos electrónicos recientemente desarrollados en relación con el humo de los cigarrillos quemados para comprender la composición química de las emisiones. En este estudio, la atención se centró en la cuantificación de una amplia gama de HPHC en el humo de cigarrillos combustibles y las emisiones de vapor de cigarrillos electrónicos de la nueva generación de cigarrillos electrónicos de cápsulas/cartuchos utilizando una tecnología basada en mechas de cerámica. Las emisiones de nicotina más altas para BB57 en comparación con BB18 no se asociaron con un aumento notable en las cantidades de ninguno de los HPHC cuantificados. Se observó una reducción sustancial de los niveles de HPHC estudiados y los nueve tóxicos de humo prioritarios TobReg en las emisiones de cigarrillos electrónicos en relación con el humo de cigarrillo combustible Ky1R6F, con un porcentaje de reducciones en el rango de 81,6 % a > 99,9 %. Los niveles bajos o indetectables de estos compuestos en las emisiones de cigarrillos electrónicos pueden atribuirse a (1) la baja temperatura de funcionamiento (< 350 °C) del dispositivo; (2) un suministro eficiente de e-líquido por la mecha de cerámica a la bobina de calentamiento sin sobrecalentamiento de la bobina o el e-líquido; y (3) el uso de ingredientes de e-líquido de grado farmacéutico o alimentario. Si bien es poco probable que el cigarrillo electrónico probado esté libre de riesgos, los resultados demuestran que este dispositivo basado en una mecha de cerámica puede ofrecer una exposición tóxica considerablemente menor en comparación con los cigarrillos combustibles en las condiciones probadas utilizadas en el estudio. Se necesitan más estudios preclínicos in vitro, clínicos y poblacionales para evaluar la exposición de esos tóxicos y los riesgos asociados a nivel individual y poblacional.

El dispositivo de cigarrillo electrónico (Vype ePod1.0, Nicoventures Trading Ltd., Blackburn, Reino Unido) consta de una carcasa exterior metálica, una placa de circuito impreso para controlar el dispositivo, una batería recargable de iones de litio (350 mAh) y un e -cartucho de cigarrillos (Fig. 1). El voltaje varía de 2,2 a 3,1 V y no es ajustable por el usuario. El dispositivo tiene unas dimensiones (altura × anchura × profundidad) de 104,2 × 19,1 × 10,5 mm y una potencia de salida de 6,5 ± 0,5 W. Los componentes electrónicos se encienden cuando se realiza una calada. Los cartuchos o vainas constan de una caja de plástico que contiene el material cerámico de la mecha y un elemento calefactor de metal plano (NiCr, 0,8 -1,4-Ω de resistencia). Cada cápsula está precargada con e-líquido Vype (1,9 ml) y está unida magnéticamente al dispositivo.

Componentes principales del dispositivo de cigarrillo electrónico Vype.

Los dos e-líquidos probados en el estudio tenían sabor Berry Blast con niveles de nicotina de 57 y 18 mg mL–1. Ambos e-líquidos contenían cantidades equivalentes de VG y PG (50:50, % p/p). Berry Blast 57 mg mL–1 (BB57) contenía ácido láctico, mientras que Berry Blast 18 mg mL–1 (BB18) contenía ácido benzoico.

El cigarrillo de tabaco utilizado como comparador fue el Kentucky Reference Cigarette 1R6F (Centro de productos de referencia de tabaco, Universidad de Kentucky, EE. UU.), que ha sido diseñado para proporcionar una pieza de prueba estándar para estudios científicos. Es un producto King-Size de mezcla estadounidense sin sabor con un filtro de acetato de celulosa, un nivel de nicotina en aerosol de 1,9 ± 0,1 mg cig-1 y un rendimiento de alquitrán de 29 ± 2 mg cig-1 según lo medido por el régimen de fumar intenso de ISO6 ,56. En la actualidad, los productos de referencia para las pruebas de cigarrillos electrónicos no están disponibles.

La generación de muestras y las pruebas de emisiones fueron realizadas por Labstat International ULC (Labstat, Kitchener, Ontario, Canadá). Los cigarrillos se acondicionaron a una temperatura de 22 ± 2 °C y una humedad relativa de 60 ± 3 % durante al menos 48 h según ISO 3402104. Antes de la prueba, los cigarrillos Ky1R6F de referencia se marcaron con la longitud de colilla estándar especificada por ISO 4387105 Los parámetros de ahumado y soplado y las especificaciones de la máquina de ahumado se resumen en la Tabla 6.

Los cigarrillos se fumaban bajo el régimen de tabaquismo intenso ISO hasta la marca de la colilla con la ventilación del filtro bloqueada (típicamente 9-10 bocanadas)40,57,106. Los cigarrillos electrónicos se inflaron de acuerdo con la norma ISO 20768:201852. Fumar cigarrillos y fumar cigarrillos electrónicos se llevó a cabo en salas acondicionadas dedicadas104 utilizando una máquina de fumar rotativa o lineal52,57,106. Las emisiones de humo de cigarrillos y cigarrillos electrónicos se muestrearon/analizaron como cinco repeticiones independientes.

Los métodos analíticos utilizados por Labstat International ULC (Labstat, Kitchener, Ontario, Canadá) se describen en Información complementaria, Tabla S1. En total, se utilizaron 23 métodos analíticos diferentes para cuantificar 89 analitos objetivo en las emisiones de los cigarrillos electrónicos y/o en el humo del cigarrillo Ky1R6F convencional. Los métodos utilizados se basaron en gran medida en los métodos de Health Canada para el análisis del humo del cigarrillo, con métodos adicionales desarrollados por Labstat para otros HPHC y compuestos de cigarrillos electrónicos de interés6. Los métodos se adaptaron para su uso con cigarrillos electrónicos cuando fue necesario. La operación de los métodos está acreditada según ISO/IEC 17025:2017107 para todos los componentes informados del humo de tabaco convencional y los aerosoles de cigarrillos electrónicos, excepto cuando se indique en la Tabla complementaria S1. También se realizaron determinaciones en blanco de aire (método) para las emisiones de cigarrillos electrónicos con el fin de identificar contaminantes de fondo u otras interferencias. Los LOD y LOQ del método se resumen en la Información complementaria, Tabla S2.

El porcentaje de reducción en las emisiones de cigarrillos electrónicos se calculó en relación con el cigarrillo de referencia Ky1R6F. Para este cálculo, se utilizó el promedio de 5 mediciones repetidas para cada producto. Para algunos tóxicos, el nivel en las emisiones de cigarrillos electrónicos fue < LOD y/o < LOQ. En los casos en que las emisiones fueron < LOD, el valor imputado fue LOD/26.107. Para datos < LOQ pero > LOD, el valor imputado se calculó como el punto medio entre el LOD informado y el LOQ6,108. La imputación se llevó a cabo sobre bases replicadas individuales antes de calcular los promedios. En los casos en que los niveles de emisión del cigarrillo electrónico y del cigarrillo combustible de referencia (Ky1R6F) eran < LOQ o < LOD, no se calculó el porcentaje de reducción (NC). El LOD y el LOQ para cada compuesto para las emisiones de cigarrillos electrónicos y el humo del cigarrillo se informan en la Tabla complementaria S2.

Los datos están disponibles a los autores previa solicitud. Cualquier consulta puede dirigirse al autor de correspondencia.

Murphy, J. et al. Evaluación de productos de tabaco y nicotina de riesgo modificado: descripción del marco científico y evaluación de un cigarrillo electrónico modular cerrado. Reg. Toxicol. Farmacol. 90, 342–357 (2017).

Artículo CAS PubMed Google Académico

Strongin, RM Química de cigarrillos electrónicos y detección analítica. año Anal Rev. química 12, 23–39 (2019).

Artículo Google Académico

Williams, M. & Talbot, P. Características de diseño en múltiples generaciones de atomizadores de cigarrillos electrónicos. En t. J. Medio Ambiente. Res. Salud Pública 16, 2904. https://doi.org/10.3390/ijerph16162904 (2019).

Artículo CAS PubMed Central Google Académico

Breland, A. et al. Cigarrillos electrónicos: ¿Qué son y para qué sirven?. Ana. Academia de Nueva York. ciencia 1394, 5–30 (2017).

Artículo ADS PubMed Google Scholar

Brown, CJ & Cheng, JM Cigarrillos electrónicos: Caracterización del producto y consideraciones de diseño. Tob. Control 23, ii4–ii10 (2014).

Artículo PubMed Google Académico

Margham, J. et al. Composición química del aerosol de un cigarrillo electrónico: una comparación cuantitativa con el humo del cigarrillo. química Res. Toxicol. 29, 1662–1678 (2016).

Artículo CAS PubMed Google Académico

Huang, J. et al. Vaping versus JUULing: cómo el extraordinario crecimiento y marketing de JUUL transformó el mercado minorista de cigarrillos electrónicos de EE. UU. Tob. Control 28, 146–151 (2019).

Artículo PubMed Google Académico

Romberg, AR et al. Patrones de concentraciones de nicotina en cigarrillos electrónicos vendidos en los Estados Unidos, 2013–2018. Drogas Alcohol Depende. 203, 1–7 (2019).

Artículo PubMed PubMed Central Google Académico

Nicol, J. et al. Caracterización química integral de las emisiones de aerosoles de un producto de vapeo basado en una nueva tecnología. química Res. Toxicol. 33, 789–799 (2020).

Artículo CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Vreeke, S. et al. Niveles de dihidroxiacetona en cigarrillos electrónicos: temperatura de la mecha y formación de toxinas. Aerosol. ciencia Tecnología 52, 370–376 (2018).

Artículo ADS CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Gillman, IG, Kistler, KA, Stewart, EW y Paolantonio, AR Efecto de los niveles de potencia variable en el rendimiento de la masa total del aerosol y la formación de aldehídos en los aerosoles de cigarrillos electrónicos. Reg. Toxicol. Farmacol. 75, 58–65 (2016).

Artículo CAS PubMed Google Académico

Beyhaghi, S., Geoffroy, S., Prat, M. y Pillai, KM Mecha y evaporación de líquidos en mechas porosas: un enfoque analítico simple para la optimización del diseño de mechas. AIChE J. 60, 1930–1940 (2014).

Artículo CAS Google Académico

Vreeke, S., Zhu, X. & Strongin, RM Un modelo predictivo simple para estimar los niveles relativos de carbonilo tóxico del cigarrillo electrónico. PLoS ONE 15, e0238172. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0238172 (2020).

Artículo CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Zhu, X. Elementos calefactores cerámicos para cigarrillos electrónicos. Patente de Estados Unidos US009763477B2 (2017).

Ward, AM, Yaman, R. & Ebbert, JO Diseño de sistemas electrónicos de suministro de nicotina y tóxicos en aerosol: una revisión sistemática. PLoS ONE 15, e0234189. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0234189 (2020).

Artículo CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

LaMothe, AJ Dispositivo y método para vaporizar un fluido. Patente de Estados Unidos US2017/0295848 A1 (2017).

Stephens, WE, de Falco, B. & Fiore, A. Una estrategia para recolectar de manera eficiente el condensado de aerosol usando fibras de sílice: aplicación a las emisiones de carbonilo de los cigarrillos electrónicos. química Res. Toxicol. 32, 2053–2062 (2019).

Artículo CAS PubMed Google Académico

Zhiping, C. Cigarrillo electrónico y ensamblaje atomizador y elemento atomizador del mismo. Patente de Estados Unidos US2017/0112193 A1 (2017).

Li, Y., Xu, Z., Dai, C. y Zou, X. Atomizador y cigarrillo electrónico con el mismo. Patente de Estados Unidos US2017/0119060 A1 (2017).

Davis, MF et al. Elemento de transporte de líquido microtexturizado para dispositivo de suministro de aerosol. Solicitud de patente de Estados Unidos 15/679849 (2019).

DeVito, EE y Krishnan-Sarin, S. Cigarrillos electrónicos: impacto de los componentes del líquido electrónico y las características del dispositivo en la exposición a la nicotina. actual Neurofarmaco. 16, 438–459 (2018).

Artículo CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Hajek, P., Przulj, D., Phillips, A., Anderson, R. & McRobbie, H. Entrega de nicotina a los usuarios de cigarrillos y de diferentes tipos de cigarrillos electrónicos. Psicofarmacología 234, 773–779 (2017).

Artículo CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Teichert, A. et al. Evaluación de la farmacocinética de la nicotina y los efectos subjetivos luego del uso de un nuevo sistema de administración de nicotina. Nicotina Tob. Res. 20, 458–465 (2018).

Artículo CAS PubMed Google Académico

Bowen, A. & Xing, C. Formulaciones de sal de nicotina para dispositivos de aerosol y métodos de las mismas. Patente de Estados Unidos US2015/0020824 A1 (2015).

Harvanko, AM, Havel, CM, Jacob, P. & Benowitz, NL Caracterización de las sales de nicotina en 23 líquidos de recarga de cigarrillos electrónicos. Nicotina Tob. Res. 22, 1239–1243 (2019).

Artículo PubMed Central Google Académico

O'Connell, G. et al. Un estudio clínico aleatorizado, abierto y cruzado para evaluar los perfiles farmacocinéticos de cigarrillos y cigarrillos electrónicos con formulaciones de sal de nicotina en fumadores adultos de EE. UU. Interno. emergente Medicina. 14, 853–861 (2019).

Artículo PubMed PubMed Central Google Académico

Rose, JE, Turner, JE, Murugesan, T., Behm, FM y Laugesen, M. Suministro pulmonar de piruvato de nicotina: características sensoriales y farmacocinéticas. Exp. clin. Psicofarmaco. 18, 385–394 (2010).

Artículo CAS PubMed Google Académico

Ballesteros, D., Kuo, MC, Song, Y. & Bueche, B. Formulación en aerosol que comprende sales de nicotina. Tratado de la Corporación de Patentes PCT/WO2006/004646 A1 (2006).

Caldwell, B., Sumner, W. & Crane, J. Una revisión sistemática de la nicotina por inhalación: ¿Existe un papel para la vía inhalada?. Nicotina Tob. Res. 14, 1127–1139 (2012).

Artículo CAS PubMed Google Académico

Britton, J. & Bogdanovica, I. Cigarrillos electrónicos: un informe encargado por Public Health England (Public Health England, 2014).

Google Académico

Mallock, N. et al. Los cigarrillos electrónicos de moda ingresan a Europa: caracterización química de las cápsulas JUUL y sus aerosoles. Arco. Toxicol. 94, 1985–1994 (2020).

Artículo CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Gholap, VV, Heyder, RS, Kosmider, L. & Halquist, MS Una perspectiva analítica sobre la determinación de nicotina de base libre en e-Liquids. J.Anal. Métodos Chem. 2020, 6178570. https://doi.org/10.1155/2020/6178570 (2020).

Artículo CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Misra, M., Leverette, RD, Cooper, BT, Bennett, MB & Brown, SE Perfil comparativo de toxicidad in vitro de cigarrillos electrónicos y de tabaco, tabaco sin humo y productos de terapia de reemplazo de nicotina: líquidos electrónicos, extractos y aerosoles recolectados. En t. J. Medio Ambiente. Res. Salud Pública 11, 11325–11347 (2014).

Artículo CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Wagner, KA et al. Una evaluación de formulaciones de cigarrillos electrónicos y aerosoles para componentes dañinos y potencialmente dañinos (HPHC) típicamente derivados de la combustión. Reg. Toxicol. Farmacol. 95, 153–160 (2018).

Artículo CAS PubMed Google Académico

Round, EK, Chen, P., Taylor, AK & Schmidt, E. Los biomarcadores de exposición al tabaco disminuyen después de que los fumadores cambian a un cigarrillo electrónico o chicle de nicotina. Nicotina Tob. Res. 21, 1239–1247 (2019).

Artículo CAS PubMed Google Académico

Tayyarah, R. & Long, GA Comparación de analitos seleccionados en aerosol de cigarrillos electrónicos con humo de cigarrillos convencionales y con aire ambiental. Reg. Toxicol. Farmacol. 70, 704–710 (2014).

Artículo CAS PubMed Google Académico

Rudd, K. et al. Composición química y perfil de toxicidad in vitro de un aerosol de cigarrillo electrónico basado en cápsulas en comparación con el humo del cigarrillo. aplicación Toxicol In Vitro. 6, 11–41 (2020).

Artículo CAS Google Académico

Administración de Alimentos y Medicamentos. Componentes nocivos y potencialmente nocivos (HPHC). https://www.fda.gov/tobacco-products/products-ingredients-components/harmful-and-potentially-harmful-constituents-hphcs (2019).

Administración de Alimentos y Medicamentos. Constituyentes dañinos y potencialmente dañinos en productos de tabaco y humo de tabaco; lista establecida. Departamento de Salud y Servicios Humanos, Registro Federal vol. 77, 20034–20037 (2012).

Azzopardi, D. et al. El aerosol de cigarrillos electrónicos induce una citotoxicidad significativamente menor que el humo del tabaco. Toxicol. mecánico Métodos 26, 477–491 (2016).

Artículo CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Jaccard, G. et al. Evaluación comparativa de los rendimientos de HPHC en el sistema de calentamiento de tabaco THS2.2 y cigarrillos comerciales. Reg. Toxicol. Farmacol. 90, 1–8 (2017).

Artículo CAS PubMed Google Académico

McNeill, A., Brose, LS, Calder, R., Bauld, L. & Robson, D. Revisión de evidencia de cigarrillos electrónicos y productos de tabaco calentados 2018. Un informe encargado por Public Health England (Public Health England, 2018).

Google Académico

McNeill, A. et al. Cigarrillos electrónicos: una actualización de la evidencia. Un informe encargado por Public Health England (Public Health England, 2015).

Google Académico

Grupo de estudio de la OMS sobre regulación de productos de tabaco. Informe sobre la base científica de la regulación de productos de tabaco: séptimo informe de un grupo de estudio de la OMS. Serie de Informes Técnicos de la OMS, No. 1015 (Organización Mundial de la Salud, 2019).

Boue, S. et al. Métodos y dispositivos de última generación para la generación, exposición y recolección de aerosoles de productos de tabaco que no se queman. Toxicol. Res. Aplicar 4, 1–40 (2020).

Google Académico

Filippidis, FT, Laverty, AA y Vardavas, CI Experimentación con cigarrillos electrónicos como ayuda para dejar de fumar: un estudio transversal en 28 estados miembros de la Unión Europea. BMJ Abierto 6, e012084. https://doi.org/10.1136/bmjopen-2016-012084 (2016).

Artículo PubMed PubMed Central Google Académico

Cirillo, S. et al. Impacto de la resistencia de la bobina de calentamiento del cigarrillo electrónico en la producción de carbonilos reactivos, especies reactivas de oxígeno e inducción de citotoxicidad en células de cáncer de pulmón humano in vitro. Reg. Toxicol. Farmacol. 109, 104500. https://doi.org/10.1016/j.yrtph.2019.104500 (2019).

Artículo CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

El-Hellani, A. et al. Emisiones de nicotina y carbonilo de productos populares de cigarrillos electrónicos: correlación con la composición líquida y las características de diseño. Nicotina Tob. Res. 20, 215–223. https://doi.org/10.1093/ntr/ntw280 (2018).

Artículo CAS PubMed Google Académico

Sleiman, M. et al. Emisiones de cigarrillos electrónicos: parámetros clave que afectan la liberación de sustancias químicas nocivas. Reinar. ciencia Tecnología 50, 9644–9651 (2016).

Artículo ADS CAS PubMed Google Scholar

Hutzler, C. et al. Peligros químicos presentes en los líquidos y vapores de los cigarrillos electrónicos. Arco. Toxicol. 88, 1295–1308 (2014).

Artículo CAS PubMed Google Académico

Salamanca, JC et al. Los cigarrillos electrónicos pueden emitir altos niveles de formaldehído en condiciones que, según se ha informado, no son adversas para los usuarios. ciencia Rep. 8, 7559. https://doi.org/10.1038/s41598-018-25907-6 (2018).

Artículo ADS CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

YO ASI. Productos de vapor—máquina de vapeo analítico de rutina—Definiciones y condiciones estándar. ISO20768:2018 (Organización Internacional de Normalización, 2018).

Administración de Alimentos y Medicamentos. Aplicaciones de productos de tabaco previas a la comercialización para sistemas electrónicos de suministro de nicotina: orientación para la industria (Departamento de Salud y Servicios Humanos de EE. UU., 2019).

Google Académico

Administración de Alimentos y Medicamentos. Constituyentes dañinos y potencialmente dañinos en productos de tabaco y humo de tabaco; lista establecida; Adiciones propuestas; Solicitud de comentarios. Departamento de Salud y Servicios Humanos, Registro Federal vol. 84, 38032–38035 (2019).

Burns, DM et al. Reducción obligatoria de sustancias tóxicas en el humo del cigarrillo: una descripción de la propuesta TobReg de la Organización Mundial de la Salud. Tob. Control 17, 132–141 (2008).

Artículo CAS PubMed Google Académico

Universidad de Kentucky. Certificado de análisis: Cigarrillo de referencia del certificado 1R6F. https://ctrp.uky.edu/products/gallery/Reference%20Cigarettes/detail/937 (2018).

YO ASI. Cigarrillos—Máquina analítica rutinaria para fumar cigarrillos—Definiciones y condiciones estándar con un régimen de tabaquismo intenso. ISO20778:2018 (Organización Internacional de Normalización, 2018).

Ghosh, D. & Jeannet, C. Una metodología mejorada de extracción de almohadillas filtrantes de Cambridge para obtener valores de agua y "alquitrán" más precisos: Metodología de extracción de almohadillas filtrantes in situ de Cambridge. Beitr. Tabakforsch. En t. 26, 38–49 (2014).

CAS Google Académico

Farmacopea de los Estados Unidos. Monografía de glicerina (Convención de la Farmacopea de los Estados Unidos, 2009).

Google Académico

Molever, K. Ensayo simplificado de dietilenglicol y etilenglicol en diversas materias primas mediante cromatografía de gases capilar. J. Cosmet. ciencia 61, 225–234 (2010).

ANUNCIOS CAS PubMed Google Académico

Burstyn, I. Mirando a través de la niebla: revisión sistemática de lo que la química de los contaminantes en los cigarrillos electrónicos nos dice sobre los riesgos para la salud. BMC Public Health 14, 18. https://doi.org/10.1186/1471-2458-14-18 (2014).

Artículo CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Farmacopea de los Estados Unidos. Monografía de propilenglicol (Convención de la Farmacopea de los Estados Unidos, 2010).

Agencia Internacional de Investigación sobre el Cáncer. En Monografías sobre la evaluación de los riesgos cancerígenos para los humanos, vol. 77, 469, (CIIC, 2000).

Academias Nacionales de Ciencias, Ingeniería y Medicina. En Public Health Consequences of E-Cigarettes (eds Eaton, DL et al.) (National Academies Press, 2018).

Liu, X., Joza, P. & Rickert, B. Análisis de nicotina y compuestos relacionados con la nicotina en líquidos y aerosoles de cigarrillos electrónicos mediante cromatografía líquida-espectrometría de masas en tándem. Beitr. Tabakforsch. En t. 27, 154–167 (2017).

Google Académico

Flora, JW, Wilkinson, CT, Sink, KM, McKinney, DL & Miller, JH Impurezas relacionadas con la nicotina en cartuchos de cigarrillos electrónicos y recarga de líquidos electrónicos. J. Liquid Chromatogr. Relativo Tecnología 39, 821–829 (2017).

Artículo Google Académico

Flora, JW et al. Caracterización de posibles impurezas y productos de degradación en formulaciones y aerosoles de cigarrillos electrónicos. Reg. Toxicol. Pharmacol 74, 1–11 (2016).

Artículo CAS PubMed Google Académico

Farmacopea Europea. Nicotina. Monografía 1452. Ph. Eur. Actualización 10.2 (EDQM, 2020).

Clayton, P., Lu, A. & Bishop, L. La pirólisis de (–)-(S)-nicotina: Racemización y descomposición. Quiralidad 22, 442–446 (2010).

CAS PubMed Google Académico

Famele, M. et al. Los componentes químicos de los cartuchos de cigarrillos electrónicos y los líquidos de recarga: Revisión de métodos analíticos. Nicotina Tob. Res. 17, 271–279 (2015).

Artículo CAS PubMed Google Académico

Farsalinos, KE et al. Niveles de nicotina y presencia de toxinas derivadas del tabaco seleccionadas en líquidos de recarga de cigarrillos electrónicos con sabor a tabaco. En t. J. Medio Ambiente. Res. Salud Pública 12, 3439–3452 (2015).

Artículo CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Rodgman, A. & Perfetti, TA (eds) Los componentes químicos del tabaco y el humo del tabaco 2ª ed. (Prensa CRC, 2013).

Google Académico

Konstantinou, E. et al. Nitrosaminas específicas del tabaco: una revisión de la literatura. Química alimentaria Toxicol. 118, 198–203 (2018).

Artículo CAS PubMed Google Académico

Davis, DL & Nielson, MT (eds) Tabaco: Producción, Química y Tecnología (Blackwell Science Ltd, 1999).

Google Académico

Edwards, SH et al. Nitrosaminas específicas del tabaco en el tabaco y el humo principal de los cigarrillos comerciales estadounidenses. química Res. Toxicol 30, 540–551 (2017).

Artículo CAS PubMed Google Académico

Vu, AT et al. Hidrocarburos aromáticos policíclicos en el humo principal de los cigarrillos estadounidenses populares. química Res. Toxicol 28, 1616–1626 (2015).

Artículo CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Dautzenberg, B. Caracterización en tiempo real del uso de cigarrillos electrónicos: el estudio de 1 millón de bocanadas. J. Adicto. Res. El r. 6, 229 (2015).

Artículo Google Académico

Kroes, R. et al. Umbrales de preocupación toxicológica (TTC) basados ​​en la estructura: Orientación para la aplicación a sustancias presentes en niveles bajos en la dieta. Química alimentaria Toxicol. 42, 65–83 (2004).

Artículo CAS PubMed Google Académico

Comité de Mutagenicidad. Orientación provisional para una estrategia sobre pruebas de genotoxicidad y evaluación del peligro mutagénico de impurezas en sustancias químicas. COM/12/ S2 (Comité sobre Mutagenicidad de Productos Químicos en Alimentos, Productos de Consumo y Medio Ambiente, 2012).

Dagnon, S., Stoilova, A., Ivanov, I. y Nikolova, S. El efecto del diseño del cigarrillo en el contenido de fenoles en el humo del tabaco convencional. Beitr. Tabakforsch. En t. 24, 187–193 (2011).

CAS Google Académico

Sepetdjian, E. et al. Compuestos fenólicos en partículas de humo de pipas de agua convencionales. Nicotina Tob. Res. 15, 1107-1112 (2013).

Artículo CAS PubMed Google Académico

El-Hage, R. et al. Los humectantes vapeados en los cigarrillos electrónicos son una fuente de fenoles. química Res. Toxicol 33, 2374–2380 (2020).

Artículo CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Farsalinos, KE & Gillman, G. Emisiones de carbonilo en aerosoles de cigarrillos electrónicos: una revisión sistemática y consideraciones metodológicas. Frontal Physiol 8, 1119 (2018).

Artículo PubMed PubMed Central Google Académico

Ooi, BG, Dutta, D., Kazipeta, K. & Chong, NS Influencia del perfil de emisión de cigarrillos electrónicos por la proporción de glicerol a propilenglicol en la composición del líquido electrónico. ACS Omega 4, 13338–13348 (2019).

Artículo CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Uchiyama, S. et al. Determinación de los productos de descomposición térmica generados por los cigarrillos electrónicos. química Res. Toxicol 33, 576–583 (2020).

Artículo CAS PubMed Google Académico

Son, Y., Bhattarai, C., Samburova, V. & Khlystov, A. Carbonilos y emisiones de monóxido de carbono de los cigarrillos electrónicos afectados por el tipo de dispositivo y los patrones de uso. En t. J. Medio Ambiente. Res. Salud Pública 17, 2767 (2020).

Artículo CAS PubMed Central Google Académico

Bekki, K. et al. Compuestos de carbonilo generados a partir de cigarrillos electrónicos. En t. J. Medio Ambiente. Res. Salud Pública 11, 11192–11200 (2014).

Artículo CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Munzel, T. et al. Efectos de los cigarrillos de tabaco, los cigarrillos electrónicos y el consumo de pipa de agua sobre la función endotelial y los resultados clínicos. Eur Heart J 41, 4057–4070 (2020).

Artículo PubMed PubMed Central Google Académico

Beauval, N. et al. Influencia de las condiciones de inhalación en la composición de carbonilo de los aerosoles de cigarrillos electrónicos. En t. J. hig. Reinar. Salud 222, 136–146 (2019).

Artículo CAS PubMed Google Académico

Belushkin, M. et al. Niveles de componentes dañinos y potencialmente dañinos seleccionados en cigarrillos electrónicos comerciales. química Res. Toxicol. 33, 657–668 (2020).

Artículo CAS PubMed Google Académico

AFNOR. Cigarrillos electrónicos y líquidos electrónicos: Parte 3—Requisitos y métodos de prueba para emisiones. XP D90-300-3 (Asociación Francesa de Normalización, 2016).

Margham, J. et al. La complejidad química del aerosol de los cigarrillos electrónicos en comparación con el humo de un cigarrillo de tabaco. Frente. química 9, 743060 (2021).

Artículo CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Vas, CA, Porter, A. y McAdam, K. La acetoína es un precursor del diacetilo en los líquidos de los cigarrillos electrónicos. Química alimentaria Toxicol. 133, 110727 (2019).

Artículo CAS PubMed Google Académico

Administración de Seguridad y Salud Ocupacional. Glioxal. https://www.osha.gov/chemicaldata/chemResult.html?RecNo=64 (2018).

Instituto Nacional de Seguridad y Salud en el Trabajo. Glioxal, 40%. https://www.cdc.gov/niosh-rtecs/MD2932E0.html (2018).

Bao, M., Joza, PJ, Masters, A. & Rickert, WS Análisis de compuestos de carbonilo seleccionados en muestras de tabaco mediante derivatización con pentafluorobencilhidroxilamina y cromatografía de gases-espectrometría de masas. Beitr. Tabakforsch. En t. 26, 86–97 (2014).

Google Académico

Uchiyama, S., Inaba, Y. & Kunugita, N. Derivatización de compuestos carbonílicos con 2,4-dinitrofenilhidrazina y su posterior determinación por cromatografía líquida de alta resolución. J. Chromatogr. B ciencia. 879, 1282–1289 (2011).

Artículo CAS Google Académico

Pankow, JF y col. Formación de benceno en cigarrillos electrónicos. PLoS ONE 12, e0173055 (2017).

Artículo PubMed PubMed Central Google Académico

Jensen, RP Descomposición térmica de líquidos de cigarrillos electrónicos. Tesis doctoral (Universidad Estatal de Portland, 2016).

Costigan, S. & Meredith, C. Un enfoque para la selección de ingredientes y la evaluación de riesgos toxicológicos de sabores en e-líquidos. Reg. Toxicol. Farmacol. 72, 361–369 (2015).

Artículo CAS PubMed Google Académico

Instituto de Seguridad y Salud en el Trabajo del Seguro Social Alemán de Accidentes. Acetato de isopentilo. https://limitvalue.ifa.dguv.de/ (2020).

Comité Mixto FAO/OMS de Expertos en Aditivos Alimentarios. Acetato de isoamilo. https://apps.who.int/food-additives-contaminants-jecfa-database/chemical.aspx?chemID=174 (2019).

CORESTA. Máquina analítica de rutina para la generación y recolección de aerosoles de cigarrillos electrónicos: definiciones y condiciones estándar. CRM 81 (CORESTA, 2015).

YO ASI. Tabaco y productos de tabaco—Atmósfera para acondicionamiento y pruebas, ISO3402:1999 (Organización Internacional de Normalización, 1999).

YO ASI. Cigarrillos—Determinación del material particulado seco total y libre de nicotina utilizando una máquina de fumar analítica de rutina. ISO4387:2000. (Organización Internacional de Normalización, 2000).

YO ASI. Máquina para fumar cigarrillos analítica de rutina—Definiciones y condiciones estándar. ISO3308:2012. (Organización Internacional de Normalización, 2012).

YO ASI. Requisitos generales para la competencia de los laboratorios de ensayo y calibración. ISO/IEC 17025:2017 (Organización Internacional de Normalización, 2017).

Forster, M. et al. Evaluación del nuevo producto para calentar tabaco THP1.0. Parte 3: Caracterización química integral de las emisiones de aerosoles dañinas y potencialmente dañinas. Reg. Toxicol. Farmacol. 93, 14–33 (2018).

Artículo CAS PubMed Google Académico

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Agradecemos la asistencia de Belinda Zonnestein en la obtención y prueba de los productos. También reconocemos a My-Linh Tran y Joseph Sutton por su contribución al desarrollo de productos y la provisión de detalles del producto ya Sandra Costigan y Elaine Brown por los aportes toxicológicos.

BAT (Inversiones) Limited, I+D, Regents Park Rd, Southampton, SO15 8TL, Reino Unido

M. Isabel Pinto, J. Thyssen, N. Hermes, A. Cunningham y H. Digard

Reynolds American, Inc., 401 N Main St, Winston-Salem, NC, 27101, EE. UU.

J.Murphy

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MIP—escribió el manuscrito. JT—realizó el análisis de datos. NH: interpretación de datos y coautoría del manuscrito. AC—administró el programa de pruebas analíticas y fue coautor del manuscrito. HD—administró el proyecto y fue coautor del manuscrito. JM—dirigió el programa de investigación.

Correspondencia a M. Isabel Pinto.

BAT (Inversiones) fue la organización financiadora del estudio. Todos los autores fueron empleados de BAT.

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Pinto, MI, Thissen, J., Hermes, N. et al. Caracterización química del vapor emitido por un cigarrillo electrónico utilizando una tecnología basada en mechas cerámicas. Informe científico 12, 16497 (2022). https://doi.org/10.1038/s41598-022-19761-w

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Recibido: 11 febrero 2022

Aceptado: 05 septiembre 2022

Publicado: 03 octubre 2022

DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-022-19761-w

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