Regulatory Toxicology and Pharmacology · 2 R. Tayyarah, G.A. Long/Regulatory Toxicology and...

7
Porównanie zawartości wybranych substancji w aerozolu z e-papierosów z zawartością w dymie z tradycyjnych papierosów oraz w powietrzu otoczenia Rana Tayyarah* , Gerald A. Long Lorillard Tobacco Company, PO Box 21688, Greensboro, NC, USA INFORMACJE DOTYCZĄCE ARTYKUŁU Historia artykułu: Otrzymano 31 lipca 2014 Udostępniono online xxxx Słowa kluczowe: Papieros elektroniczny Palenie Tytoń Nikotyna Szkodliwe i potencjalnie szkodliwe składniki (Harmful and potentially harmful constituents – HPHC) STRESZCZENIE 1. Wstęp http://dx.doi.org/10.1016/j.yrtph.2014.10.010 0273-2300/ 2014 The Authors. Published by Elsevier Inc. This is an open access article under the CC BY license (http://creativecommons.org/licenses/by/3.0/). Regulatory Toxicology and Pharmacology xxx (2014) xxx–xxx Contents lists available at ScienceDirect Regulatory Toxicology and Pharmacology journal homepage: www.else vier.com/locate/yrtph Please cite this article in press as: Tayyarah, R., Long, G.A. Comparison of select analytes in aerosol from e-cigarettes with smoke from conventional cig- arettes and with ambient air. Regul. Toxicol. Pharmacol. (2014), http://dx.doi.org/10.1016/j.yrtph.2014.10.010 Przebadano wiodące komercyjne elektroniczne papierosy, aby ustalić ich skład całościowy. Papierosy elektroniczne i tradycyjne oceniono wykorzystując maszynę palącą w celu porównania poziomu nikotyny i względną zawartość substancji chemicznych. Wykazano, że przebadane e-liquidy zawierają humektanty, glicerynę i/lub glikol propylenowy (≥75%); wodę (<20%); nikotynę (około 2%) oraz aromat (<10%). Zebrany aerozol (ACM) próbek z e-papierosów był podobny w składzie do e-liquidów. Poziom nikotyny w próbkach z e-papierosów był o 85% niższy niż poziom nikotyny w papierosach tradycyjnych. Analiza wdychanego dymu z tradycyjnych papierosów wykazała, że w dymie tytoniowym znajduje się około 1500 razy więcej badanych szkodliwych i potencjalnie szkodliwych składników (HPHC) w porównaniu z aerozolem z e-pa- pierosów lub z powietrzem otoczenia. Poziom badanych HPHC w e-papierosach był bardziej zbliżony do powietrza otoczenia, niż do poziomu HPHC w konwencjonalnych papierosach; w e-papierosach nie wykryto istotnej zawartości HPHC dymu tytoniowego z żadnej klasy związków. Z tego powodu wyniki niniejszego badania potwierdzają poprzednie twierdzenia badaczy na temat tego, że produkty e-papierosów powodują mniejszą ekspozycję na substancje szkodliwe niż dym z tradycyjnych papierosów. ©2014 Autorzy. Artykuł opublikowany przez Elsevier Inc. Niniejszy artykuł jest powszechnie dostępny na licencji CCBY (hhtp://creativecommons.org/licenses/by/3.0/). Papierosy elektroniczne (e-papierosy) to stosunkowo nowy produkt konsumpcyjny. W przeciwieństwie do tradycyjnych papierosów, w e-papierosach w celu uzyskania smaku nie spala się tytoniu. Zamiast tego zawierają one płynny czynnik aromatyczny (zwykle określany mianem e-liquidu ), który jest termicznie waporyzowany przez element elektryczny. Liquid zwykle jest mieszaniną wody, gliceryny i/lub glikolu propylenowego. Zawiera również nikotynę i aromat, chociaż dostępne są także produkty bez nikotyny. Chociaż od kilkudziesięciu lat prowadzone są badania określające właściwości papierosów tradycyjnych i istnieje dla nich wiele standary- zowanych metod analitycznych, do tej pory opublikowano stosunkowo niewiele danych analitycznych dotyczących komercyjnych e-papierosów. Co więcej, nie opracowano jeszcze żadnych standaryzowanych metod badawczych ani produktów referencyjnych. Ogólnie uważa się, że papierosy elektroniczne narażają na mniejszą ekspozycję na chemiczne składniki papierosów tradycyjnych, ponieważ dostarczają aromat i nikotynę poprzez przeprowadzanie liquidu w parę, a nie poprzez spalanie tytoniu. Goniewicz i in. (2014) wykryli niewielkie ilości niektórych substancji chemicznych w wybranych markach e-papi- erosów dostępnych w handlu w Polsce. Niedawno wykonany przegląd analiz różnych e-papierosów wykazuje stosunkowo prosty skład chemic- zny w porównaniu z dymem tradycyjnych papierosów (Burstyn, 2014). Jednakże istnieje niewiele opublikowanych wyników dla produktów komercyjnych, które zajmują istotną pozycję na rynku (Cheng, 2014). Celem niniejszego badania była ocena e-papierosów, zajmujących znaczącą pozycję na rynku, pod kątem składu masowego, w tym zawartości nikotyny i wybranych składników, oraz porównanie go ze składem tradycyjnych papierosów. Do badań wybrano trzy produkty blu eCigs (z udziałem około 50% w rynku amerykańskim) oraz dwa produkty SKYCIG (z udziałem około 30% w rynku brytyjskim). W celach porównawczych jako papierosy tradycyjne wykorzystano Marlboro Gold Box (USA) oraz Lambert & Butler Original i Menthol (Wielka Brytania), które mają znaczący udział w rynku w odpowiednich rejonach geograficznych. Skróty: ACM – masa zebranego aerozolu, ang. aerosol collected mass; HPHC – szkodliwe i potencjalnie szkodliwe składniki, ang. harmful and potentially harmful constituents; CO – tlenek węgla; TSNA – nitrozoaminy specyficzne dla tytoniu, ang. tobacco-specific nitrosoamines; PAA – wielopierścieniowe aminy aromatyczne, ang. poliaromatic amines; PAH – wielopierścieniowe węglowodory aromatyczne, ang. polyaromatic hydrocarbons; LOQ – granica oznaczalności, ang. limit of quantitation; LOD – granica wykrywalności, ang. limit of detection; CAN – Health Canada Test Method T-115; blu CTD – Classic Tobacco Disposable; blu MMD – Magnificent Menthol Disposable; blu CCH – Cherry Crush, Premium, High Strength; SKYCIG CTB – Classic Tobacco Bold; SKYCIG CMB – Crown Menthol Bold; MGB – Marlboro Gold Box; L&B O – Lambert & Butler Original; L&B M – Lambert & Butler Menthol; TPM – całkowita masa cząstek stałych, ang. total particulate maer; PG – glikol propylenowy, ang. propylene glycol. Autor korespondencyjny. Fax: +1 336 335 6640. Adres e-mail: [email protected] (R. Tayyarah). *

Transcript of Regulatory Toxicology and Pharmacology · 2 R. Tayyarah, G.A. Long/Regulatory Toxicology and...

Page 1: Regulatory Toxicology and Pharmacology · 2 R. Tayyarah, G.A. Long/Regulatory Toxicology and Pharmacology xxx (2014) xxx–xxx Produkty wykorzystane w badaniu były oceniane pod kątem

Porównanie zawartości wybranych substancji w aerozolu z e-papierosów z zawartością w dymie z tradycyjnych papierosów oraz w powietrzu otoczenia

Rana Tayyarah* , Gerald A. Long

Lorillard Tobacco Company, PO Box 21688, Greensboro, NC, USA

I N F O R M A C J E D O T Y C Z Ą C E A R T Y K U Ł U

Historia artykułu:Otrzymano 31 lipca 2014Udostępniono online xxxx

Słowa kluczowe:Papieros elektronicznyPalenieTytońNikotynaSzkodliwe i potencjalnie szkodliwe składniki (Harmful and potentially harmful constituents – HPHC)

S T R E S Z C Z E N I E

1. Wstęp

http://dx.doi.org/10.1016/j.yrtph.2014.10.0100273-2300/ 2014 The Authors. Published by Elsevier Inc.This is an open access article under the CC BY license (http://creativecommons.org/licenses/by/3.0/).

Regulatory Toxicology and Pharmacology xxx (2014) xxx–xxx

Contents lists available at ScienceDirect

Regulatory Toxicology and Pharmacology

journa l homepage : www.e lse v ier . com/ locate/yr tph

Please cite this article in press as: Tayyarah, R., Long, G.A. Comparison of select analytes in aerosol from e-cigarettes with smoke from conventional cig-arettes and with ambient air. Regul. Toxicol. Pharmacol. (2014), http://dx.doi.org/10.1016/j.yrtph.2014.10.010

Przebadano wiodące komercyjne elektroniczne papierosy, aby ustalić ich skład całościowy. Papierosy elektroniczne i tradycyjne oceniono wykorzystując maszynę palącą w celu porównania poziomu nikotyny i względną zawartość substancji chemicznych. Wykazano, że przebadane e-liquidy zawierają humektanty, glicerynę i/lub glikol propylenowy (≥75%); wodę (<20%); nikotynę (około 2%) oraz aromat (<10%). Zebrany aerozol (ACM) próbek z e-papierosów był podobny w składzie do e-liquidów. Poziom nikotyny w próbkach z e-papierosów był o 85% niższy niż poziom nikotyny w papierosach tradycyjnych. Analiza wdychanego dymu z tradycyjnych papierosów wykazała, że w dymie tytoniowym znajduje się około 1500 razy więcej badanych szkodliwych i potencjalnie szkodliwych składników (HPHC) w porównaniu z aerozolem z e-pa-pierosów lub z powietrzem otoczenia. Poziom badanych HPHC w e-papierosach był bardziej zbliżony do powietrza otoczenia, niż do poziomu HPHC w konwencjonalnych papierosach; w e-papierosach nie wykryto istotnej zawartości HPHC dymu tytoniowego z żadnej klasy związków. Z tego powodu wyniki niniejszego badania potwierdzają poprzednie twierdzenia badaczy na temat tego, że produkty e-papierosów powodują mniejszą ekspozycję na substancje szkodliwe niż dym z tradycyjnych papierosów. ©2014 Autorzy. Artykuł opublikowany przez Elsevier Inc. Niniejszy artykuł jest powszechnie dostępny na licencji CCBY (hhtp://creativecommons.org/licenses/by/3.0/).

Papierosy elektroniczne (e-papierosy) to stosunkowo nowy produkt konsumpcyjny. W przeciwieństwie do tradycyjnych papierosów, w e-papierosach w celu uzyskania smaku nie spala się tytoniu. Zamiast tego zawierają one płynny czynnik aromatyczny (zwykle określany mianem e-liquidu ), który jest termicznie waporyzowany przez element elektryczny. Liquid zwykle jest mieszaniną wody, gliceryny i/lub glikolu propylenowego. Zawiera również nikotynę i aromat, chociaż dostępne są także produkty bez nikotyny. Chociaż od kilkudziesięciu lat prowadzone są badania określające właściwości papierosów tradycyjnych i istnieje dla nich wiele standary-zowanych metod analitycznych, do tej pory opublikowano stosunkowo niewiele danych analitycznych dotyczących komercyjnych e-papierosów.

Co więcej, nie opracowano jeszcze żadnych standaryzowanych metod badawczych ani produktów referencyjnych. Ogólnie uważa się, że papierosy elektroniczne narażają na mniejszą ekspozycję na chemiczne składniki papierosów tradycyjnych, ponieważ dostarczają aromat i nikotynę poprzez przeprowadzanie liquidu w parę, a nie poprzez spalanie tytoniu. Goniewicz i in. (2014) wykryli niewielkie ilości niektórych substancji chemicznych w wybranych markach e-papi-erosów dostępnych w handlu w Polsce. Niedawno wykonany przegląd analiz różnych e-papierosów wykazuje stosunkowo prosty skład chemic-zny w porównaniu z dymem tradycyjnych papierosów (Burstyn, 2014). Jednakże istnieje niewiele opublikowanych wyników dla produktów komercyjnych, które zajmują istotną pozycję na rynku (Cheng, 2014). Celem niniejszego badania była ocena e-papierosów, zajmujących znaczącą pozycję na rynku, pod kątem składu masowego, w tym zawartości nikotyny i wybranych składników, oraz porównanie go ze składem tradycyjnych papierosów. Do badań wybrano trzy produkty blu eCigs (z udziałem około 50% w rynku amerykańskim) oraz dwa produkty SKYCIG (z udziałem około 30% w rynku brytyjskim). W celach porównawczych jako papierosy tradycyjne wykorzystano Marlboro Gold Box (USA) oraz Lambert & Butler Original i Menthol (Wielka Brytania), które mają znaczący udział w rynku w odpowiednich rejonach geograficznych.

Skróty: ACM – masa zebranego aerozolu, ang. aerosol collected mass; HPHC – szkodliwe i potencjalnie szkodliwe składniki, ang. harmful and potentially harmful constituents; CO – tlenek węgla; TSNA – nitrozoaminy specyficzne dla tytoniu, ang. tobacco-specific nitrosoamines; PAA – wielopierścieniowe aminy aromatyczne, ang. poliaromatic amines; PAH – wielopierścieniowe węglowodory aromatyczne, ang. polyaromatic hydrocarbons; LOQ – granica oznaczalności, ang. limit of quantitation; LOD – granica wykrywalności, ang. limit of detection; CAN – Health Canada Test Method T-115; blu CTD – Classic Tobacco Disposable; blu MMD – Magnificent Menthol Disposable; blu CCH – Cherry Crush, Premium, High Strength; SKYCIG CTB – Classic Tobacco Bold; SKYCIG CMB – Crown Menthol Bold; MGB – Marlboro Gold Box; L&B O – Lambert & Butler Original; L&B M – Lambert & Butler Menthol; TPM – całkowita masa cząstek stałych, ang. total particulate matter; PG – glikol propylenowy, ang. propylene glycol.

Autor korespondencyjny. Fax: +1 336 335 6640.Adres e-mail: [email protected] (R. Tayyarah).

*

Page 2: Regulatory Toxicology and Pharmacology · 2 R. Tayyarah, G.A. Long/Regulatory Toxicology and Pharmacology xxx (2014) xxx–xxx Produkty wykorzystane w badaniu były oceniane pod kątem

Please cite this article in press as: Tayyarah, R., Long, G.A. Comparison of select analytes in aerosol from e-cigarettes with smoke from conventional cig-arettes and with ambient air. Regul. Toxicol. Pharmacol. (2014), http://dx.doi.org/10.1016/j.yrtph.2014.10.010

2. Materiały i metody

2.1 Badane produkty

2.2 Przegląd metod

2.3 Zbieranie dymu i aerozolu

2.4 Oznaczenia analityczne

Tabela 1.Lista badanych papierosów i e-papierosów.

E-papieros jednorazowyE-papieros jednorazowyE-papieros do ponownego napełnieniaE-papieros do ponownego napełnieniaE-papieros do ponownego napełnieniaPapieros tradycyjnyPapieros tradycyjnyPapieros tradycyjny

Zawartość: 24 mg/jednostkaZawartość: 24 mg/jednostkaZawartość: 16 mg/jednostkaZawartość: 18 mg/jednostkaZawartość: 18 mg/jednostka-Ilość dostająca się do organizmu: 0,9 mg/pap. (ISO)Ilość dostająca się do organizmu: 0,5 mg/pap. (ISO)

Produkt Producent Rodzaj produktu Informacje dotyczące nikotyny, umieszczone na opakowaniu

sgiCeulb)DTCulb(elbasopsiDoccaboTcissalCMagnificentMentholDisposable(bluMMD)blueCigs CherryCrush,Premium,HighStrength(bluCCH)blueCigs

GICYKS)BTCGICYKS(dloBoccaboTcissalCGICYKS)BMCGICYKS(dloBlohtneMnworC

ASUsirroMpilihP)BGM(xoBdloGoroblraMoccaboTlairepmI)OB&L(lanigirOreltuB&trebmaLoccaboTlairepmI)MB&L(lohtneMreltuB&trebmaL

2 R. Tayyarah, G.A. Long / Regulatory Toxicology and Pharmacology xxx (2014) xxx–xxx

Produkty wykorzystane w badaniu były oceniane pod kątem zawartoś-ci i ilości substancji, która dostaje się do organizmu; przebadano główne składniki (glicerynę, glikol propylenowy, wodę i nikotynę) oraz wybrane substancje chemiczne (tlenek węgla (CO), związki karbonylowe, związki fenolowe, lotne związki organiczne, metale, nitrozoaminy specyficzne dla tytoniu (TSNA), wielopierścieniowe aminy aromatyczne (PAA) oraz wielopierścieniowe węglowodory aromatyczne (PAH)). Wiele z tych składników wymienionych jest w wytycznych dla przemysłu tytoniowego, wydanych przez FDA, które ustanawiają obowiązek raportowania dotyczący szkodliwych i potencjalnie szkodliwych składników wypełnienia i dymu papierosów, na podstawie sekcji 904(a)(3) Family Smoking Prevention and Tobacco Control Act z 2009 r. (FDA, 2012). Do zbadania, ile substancji z tradycyjnych papierosów przedostaje się do organizmu, wykorzystano intensywny schemat zaciągania opublikowany przez Health Canada (1999). W celu badania e-papierosów zastosowano niewielką modyfikację tego schematu palenia. Aby zebrać w przybliżeniu taką samą masę aerozolu, jak dymu papierosów tradycyjnych, wykonywano dziewięćdziesiąt dziewięć zaciągnięć. Próbki „powietrza” otoczenia, próbki pobrane przy pustym porcie, zostały dołączone jako kontrola negatywna badania aerozolu pod kątem obecności składników papierosów (tj. HPHC).

Dwa rodzaje jednorazowych e-papierosów i trzy rodzaje e-papierosów do wielokrotnego napełnienia otrzymano od producentów. Trzy rodzaje papierosów tradycyjnych zostały nabyte do badań poprzez sprzedaż hurtową lub detaliczną. Informacje dotyczące każdego produktu zostały wymienione w Tabeli 1.

W celu dokonania oceny próbek papierosów pod kątem zawartości HPHC we wdychanym dymie zastosowano metody analityczne zgodne z ISO 17025. Oficjalne metody zostały zacytowane, a inne, walidowane przez autorów, zostały pokrótce opisane dla ogólnej orientacji. Co więcej, ponieważ nie istnieją żadne standaryzowane metody analizy e-papierosów, do badań e-papierosów i prób ślepych (powietrze otocze-nia) zostały dostosowane metody stosowane do oceny papierosów tradycyjnych. W celu otrzymania jak najwyraźniejszego sygnału i obniżenia limitów oznaczalności, maksymalizowano (ale utrzymywano poniżej punktu przebicia) ilości zebranego aerozolu i minimalizowano objętość ekstrahentów. W niektórych przypadkach w celu poprawienia wykrywalności zostały zastosowane alternatywne instrumenty. Na przykład TSNA z wdychanego dymu były analizowane metodą GC-TEA, a aerozol i próbki powietrza – metodą LC-MS/MS. Dla każdej metody zweryfikowano dokładność, precyzję oraz granice oznaczalności i wykrywalności (LOQ i LOD). Przeciętne wartości dokładności i zmienności metody dla badanych substancji wynosiły odpowiednio 98% i 3%. Informacje dotyczące LOD i LOQ poszczególnych substancji zostały przedstawione w Tabeli 1 i 2 w Aneksie uzupełniającym A. Na rozdzielczość metod dla niskich stężeń analitów wpływ miał poziom stężeń wybranych substancji w kontrolnych próbkach powietrza. Takie stężenia tła przypisuje się efektowi przenoszenia w instrumencie lub urządzeniu do palenia, czego świadectwa wykryto w rozpuszczalni-

ku i ślepych próbach powietrza. Dodatkowo, obecność gliceryny i wody w wysokim stężeniu w aerozolu e-papierosów stanowi wyzwanie dla systemów pomiarowych opartych na związkach lotnych (tj. GC). W celu zwiększenia czułości metod analitycznych do badania aerozolu e-papierosów należy rozważyć wprowadzenie dodatkowych ulepszeń tych metod oraz opracowanie maszyny palącej przeznaczonej do testowania e-papierosów. Udoskonalenie i weryfikacja metody badania liquidów i aerozolu e-papierosów to temat przyszłych publikacji.

Przygotowanie papierosów i palenie mechaniczne w przypadku papierosów konwencjonalnych opisuje Health Canada Test Method T-115 (CAN) (1999). Dwa lub trzy papierosy wypalano na jedno powtórzenie w przypadku papierosów konwencjonalnych, natomiast w przypadku e-papierosów wykonywano 99 zaciągnięć na papieros, zbierając nie więcej niż ok. 200 mg cząstek stałych na jeden filtr. W każdym pomiarze wykonano trzy do pięciu powtórzeń. Przed analizą filtry z operacji zbierania dymu papierosowego oglądano w celu stwierdzenia ewentualnego nadmiaru cząstek stałych, co jest widoczne w postaci brązowych plam w tylnej części filtra. Aby zagwarantować brak nadmiaru cząstek stałych w procesie zbierania aerozolu, jednostki e-papierosów ważono przed i po operacji zbierania w celu sprawdzenia, czy zmiany masy produktu i filtra są porównywalne. Ślepe próby powietr-za otrzymywano zaciągając powietrze z pomieszczenia (99 zaciągnięć) przez pusty port urządzenia palącego do odpowiedniego medium wychwytującego dla danej metody analitycznej. Takie ślepe próby powietrza otrzymywano i analizowano w ten sam sposób i w tym samym czasie, co próbki aerozolu z e-papierosów. Zbieranie dymu i aerozolu przeprowadzono oddzielnie. Cząstki stałe z dymu i z aerozoli zbierano na 44 mm filtry z włókna szklanego o skuteczności wychwytywania >99% dla analizy w każdym powtórzeniu. W przypadku związków karbony-lowych dym/aerozol zbierano bezpośrednio przy użyciu dwóch impin-gerów w szeregu. W oznaczaniu metali w dymie zastosowano osadzanie elektrostatyczne. W analizie związków lotnych i PAH pojedyncze chłodzone impingery umieszczono w szeregu z filtrami. Glicerynę i nikotynę oznaczono ilościowo w e-liquidzie przy użyciu GC-FID i/lub GC-MS metodą równoważną ISO 10315 (ISO, 2000a). Wodę w e-liquidzie oznaczono ilościowo metodą Karla Fischera. Opracowano e-liquid referencyjny, który wykorzystano do monitorowania analiz składników w próbkach e-liquidów. E-liquid referencyjny składa się głównie z gliceryny, glikolu propylenowego i wody oraz nikotyny, mentolu i Tween 80 w niskich stężeniach. Tween 80 jest dodawany w celu poprawienia rozpuszczalności mentolu w roztworze. Celem e-liquidu referencyjnego nie jest bezpośrednie odtworzenie składu e-liquidu do konsumpcji, a tylko takiego, jaki jest użyty do analitycznych wykresów kontrolnych. Dla każdej próbki i dla każdego e-liquidu referen-cyjnego wykonano trzy powtórzenia.

Oznaczenie tlenku węgla przeprowadzono jednocześnie ze zbieraniem aerozolu i dymu w celu oznaczenia nikotyny i wody; oznaczenie przeprowadzono metodą NDIR według ISO 8454:2007 (ISO, 2007). Związki karbonylowe zostały związane przy użyciu 2,4-dinitrofenylohydrazyny jako czynnika derywatyzującego z jednoczesną analizą UPLC-UV metodą

Page 3: Regulatory Toxicology and Pharmacology · 2 R. Tayyarah, G.A. Long/Regulatory Toxicology and Pharmacology xxx (2014) xxx–xxx Produkty wykorzystane w badaniu były oceniane pod kątem

3. Wyniki i omówienie

3.1 Zbieranie aerozolu

3.2 Charakterystyka aerozolu i dymu – informacje referencyjne

Tabela 2.Skład procentowy e-liquidu i aerozolu.

Gliceryna (%) Glikol propylenowy (%) Woda (%) Nikotyna (%) Aromata a (%)

Skład e-liquidu729–28elbasopsiDoccaboTcissalCulb5281–57elbasopsiDlohtneMtnecfiingaMulb7241–77muimerPhgiHhsurCyrrehCulb1267642dloBoccaboTcissalCGICYKS4276612dloBlohtneMnworCGICYKS

e-Cigaretteaerosolcomposition b

11151–37elbasopsiDoccaboTcissalCulb–281–08elbasopsiDlohtneMtnecfiingaMulb01191–07muimerPhgiHhsurCyrrehCulb34.14.011642dloBoccaboTcissalCGICYKS62219512dloBlohtneMnworCGICYKS

a Zawartość aromatu jest obliczana jako różnica.b Procentowy skład aerozolu jest obliczany w oparciu o wartość ACM jako ilość otrzymanej substancji (mg)/ACM (mg) x 100.

R. Tayyarah, G.A. Long / Regulatory Toxicology and Pharmacology xxx (2014) xxx–xxx 3

Please cite this article in press as: Tayyarah, R., Long, G.A. Comparison of select analytes in aerosol from e-cigarettes with smoke from conventional cig-arettes and with ambient air. Regul. Toxicol. Pharmacol. (2014), http://dx.doi.org/10.1016/j.yrtph.2014.10.010

nr 74 według CORESTA (CORESTA, 2013). W celu określenia zawartości związków fenolowych filtry poddano ekstrakcji, polegającej na wytrząsaniu przez 30 minut z 20 ml roztworu wodnego zawierającego 1% kwasu octowego/2,5% metanolu (MeOH). Ekstrakty analizowano metodą UPLC z użyciem detektora fluorescencyjnego, do rozdziału wykorzystując kolumnę C18. W celu oznaczenia związków lotnych połączono roztwory z filtrów i z impingera (20 ml MeOH). Ekstrakty badano metodą GC-MS w trybie SIM z zastosowaniem kolumny kapilarnej WAX. W celu oznaczenia zawartości metali, dym tytoniowy zbierano za pomocą odpylacza elektrostatycznego, a aerozol z e-papie-rosów zbierano na filtrach z włókna szklanego. Po paleniu kondensat dymu tytoniowego spłukiwano z rury odpylacza przy użyciu metanolu. Wysuszone kondensaty poddano działaniu kwasu solnego (10% obj.) i azotowego (80% obj.) oraz wysokiej temperatury, a następnie rozcieńc-zono do analizy metodą ICP-MS. W celu zbadania próbek aerozolu filtry zostały poddane ekstrakcji przy użyciu 20 ml mieszaniny kwasu azotowego (2% obj.) i solnego (0,5% obj.) przez 20 minut na wytrząsarce. Powstałe ekstrakty analizowano za pomocą spektrometru ICP-MS wyposażonego w oktupolową komorę kolizyjno-reakcyjną. W celu oznaczenia zawartości TSNA próbki dymu zostały poddane ekstrakcji rozpuszczalnikiem niepolarnym, oczyszczone metodą ekstrak-cji do fazy stałej (SPE, ang. solid phase extraction) oraz zatężone, a następnie zostały zbadane za pomocą GC-TEA zgodnie z metodą nr 63 według CORESTA (CORESTA, 2005). Natomiast próbki aerozolu zostały poddane ekstrakcji polegającej na wytrząsaniu przez 15 minut z 20 ml 5 mM wodnego roztworu amoniaku. Ekstrakty były analizowane metodą LC-MS przy użyciu kolumny C18. W celu oznaczenia zawartości PAA filtry wytrząsano przez 30 minut z 25 ml 5% roztworu wodnego HCl, po której nastąpiła wymiana rozpuszczalnika i derywatyzacja przy użyciu bezwodnika kwasu pentafluoropropionowego i trimetyloaminy. Po etapie oczyszczania metodą SPE (Florisil® SEP-PAK) próbki zostały poddane analizie metodą GC-MS w trybie SIM z zastosowaniem ujemnej jonizacji chemicznej. Oznaczenie zawartości PAH przeprowadzono poprzez ekstrakcję w MeOH, oczyszczenie metodą SPE i analizę metodą GC-SM w trybie SIM (Tarrant i in., 2009). Otrzymane wyniki powyższych analiz podano w tabeli w Aneksie uzupełniającym A jako wartości średnie ± odchylenie standardowe z zawartości wybranych związków. W przypadkach, gdy w próbkach aerozolu z e-papierosów obecne były oznaczalne ilości analitu, przekraczające jego zawartość w próbkach powietrza, za pomocą analizy wariancji (ANOVA) porównywano średnie wyniki dla dymu papieroso-wego z odpowiednimi danymi dla aerozolu. Analizy statystyczne przeprowadzono w programie JMP 10.0.0 (SAS Institute, Inc. Cary, NC, USA). Dla wszystkich porównań poziom istotności wynosił p < 0,05.

różnych zachowań związanych z paleniem. Dlatego określono, jakie standaryzowane wyposażenie, papierosy referencyjne oraz metodologia są niezbędne do przeprowadzenia porównania różnych produktów w kontrolowanych warunkach. Metody według ISO 3308:2000E i Health Canada (CAN) są często stosowane w celu porównania różnych tradycy-jnych papierosów w warunkach laboratoryjnych (ISO, 2000b; Health Canada, 1999). Zgodnie z tymi metodami tradycyjne papierosy są wypalane do niedopałków o określonej długości poprzez jednakowe zaciągnięcia o określonej objętości i czasie trwania oraz z zachowaniem jednakowych przerw pomiędzy zaciągnięciami. Obecnie nie ma ogólnie przyjętego schematu zaciągania opracowanego do badań e-papierosów. Istnieje niewielka ilość badań topograficznych, ale niepotwierdzone dowodami informacje wskazują na to, że użytkowanie e-papierosów w dużej mierze zależy od indywidualnego konsumenta, wzoru produktu oraz jego możliwości. Naszym celem w niniejszym badaniu było zgromadzenie aerozolu w ilości wystarczającej do wykrycia wybranych HPHC (o ile są obecne). W tym celu odpowiedni byłby szeroki wachlarz parametrów. Biorąc pod uwagę cele niniejszego badania, kluczowe dla umożliwienia porównania dymu tytoniowego z aerozolem z e-papierosów było zastosowanie parametrów zbierania, które są kompatybilne zarówno z tradycyjnymi, jak i elektronicznymi papierosa-mi. Bardziej intensywny ze standardowych schematów wykorzysty-wanych do badań papierosów (opracowany przez CAN), obejmujący zaciągnięcia o objętości 55 ml dwa razy na minutę, został zaadaptowany do niniejszego badania. Kluczowa modyfikacja metody opisanej przez CAN pod kątem badania e-papierosów dotyczy tego, że do zbierania aerozolu konieczna jest stała liczba zaciągnięć (zamiast ustalonej „długości niedopałka”). Do wszystkich analiz e-papierosów i ślepych próbek powietrza zastosowano standard 99 zaciągnięć. Taka liczba zaciągnięć umożliwia zebranie podobnej ilości cząsteczek stałych na jednym filtrze podczas testowania próbek papierosów elektronicznych i tradycyjnych. Jest to także około 11 razy większa liczba zaciągnięć niż się zwykle obserwuje w przypadku papierosów tradycyjnych. Dla Marlboro Gold Box, L&B O i L&B M średnia liczba zaciągnięć na jednego papierosa wynosiła odpowiednio 9,1, 8,2 i 7,2, gdy papierosy tych marek były palone do standardowej długości niedopałka przez maszynę palącą. Gdyby w badaniu zastosowano bardziej agresywne parametry zaciągania, liczba zaciągnięć zostałaby obniżona w celu utrzymania stałej docelowej ilości zebranego ACM. Należy zwrócić uwagę, że liczba wykonanych zaciągnięć podczas rzeczywistego użytkowania e-papierosów może się znacząco różnić, w zależności od wzoru produktu, wytrzymałości baterii i preferenc-ji konsumenta dotyczących zaciągania się. Z tego powodu ilość substancji zebrana z 99 zaciągnięć nie stanowi łącznej ilości dostarczonej przez okres użycia jednego papierosa dla żadnej z badanych substancji.

Testowanie tradycyjnych papierosów obejmuje wykorzystanie papierosów kontrolnych lub referencyjnych, które stanowią kontrolę pozytywną i zapewniają metrykę jakościową dla standaryzowanych metod analitycznych. Kluczowymi przykładami są papierosy referencyjne Kentucky i papierosy kontrolne CORESTA (CORESTA, 2009; ISO, 2003; University of Kentucky, 2014). Każde z tych papierosów odnośnikowych

Maszynowe palenie papierosów według standaryzowanych schematów służy wyłącznie do celów porównawczych, nie stanowi odzwierciedlani

Page 4: Regulatory Toxicology and Pharmacology · 2 R. Tayyarah, G.A. Long/Regulatory Toxicology and Pharmacology xxx (2014) xxx–xxx Produkty wykorzystane w badaniu były oceniane pod kątem

3.3 Główne składniki

3.4. Badanie aerozolu i dymu na zawartość HPHC

4 R. Tayyarah, G.A. Long / Regulatory Toxicology and Pharmacology xxx (2014) xxx–xxx

Please cite this article in press as: Tayyarah, R., Long, G.A. Comparison of select analytes in aerosol from e-cigarettes with smoke from conventional cig-arettes and with ambient air. Regul. Toxicol. Pharmacol. (2014), http://dx.doi.org/10.1016/j.yrtph.2014.10.010

mogą służyć jako pojedyncza kontrola pozytywna i wskaźnik zmiennoś-ci metody pomiędzy laboratoriami w odniesieniu do wszystkich badanych substancji. Produkcja, wzór i funkcja tych produktów referen-cyjnych są zbliżone do papierosów dostępnych w handlu. Obecnie nie są dostępne żadne produkty referencyjne przeznaczone do badań e-papierosów. Biorąc pod uwagę szeroki zakres wzorów e-papierosów, istnieje potrzeba opracowania kompromisowej strategii produkcji kontroli pozytywnych lub odnośników do badania e-papierosów. W braku standaryzowanych e-papierosów referencyjnych podjęto odpowiednie kroki, aby zapewnić wiarygodność eksperymentu. Na przykład wyniki dotyczące masy zebranego aerozolu (ACM) dla próbek z e-papierosów były porównywane między różnymi metoda-mi, co stanowiło wskaźnik regularności zaciągania dla danego produktu w seriach zaciągnięć wykonywanych przez maszynę palącą, które były niezbędne do przeprowadzenia w następnej kolejności serii badań. Tak więc jeśli dla zestawu próbek otrzymano ilość ACM poza zakresem

typowym dla danego produktu, badania dla tego zestawu próbek powtar-zano. Zakres ten został określony dla każdego produktu osobno w oparciu o zbiór z 20 lub więcej powtórzeń dla danego produktu z zastosowaniem parametrów opracowanych przez CAN. Ponadto, ponieważ wyniki początkowych analiz wskazywały na niską lub niemierzalną zawartość wielu substancji, włączono ślepe próby powierza, aby sprawdzić, ile z tych substancji pochodzi z powietrza w laboratorium, z przygotowywania próbek i/lub z analiz dla każdej metody oznaczania zawartości HPHC. Wyniki otrzymane dla powietrza zostały przedstawione razem z wynikami otrzymanymi dla próbek papierosów w Tabeli 4 i 5. Zdarzały się przypadki, że próbki samego rozpuszczalnika lub samego powietrza zawierały mierzalną ilość badanych substancji. Wynika to z faktu, że niektóre substancje, np. formaldehyd, są wszechobecne, a także z efektu przeniesienia. Laugesen otrzymał podobne wyniki (2009). Obserwacje te stanowią przypomnienie o koniczności zachowania ostrożności podczas pomiarów skrajnie niskich stężeń składników za pomocą przyrządów o wysokiej czułości.

E-liquidy pozyskane z różnych produktów zostały przebadane pod kątem zidentyfikowanych składników e-papierosów w celu porównania składu procentowego e-liquidów i aerozoli. Tabela 2 przedstawia obliczone składy procentowe dla każdej próbki, a Ryc. 1 – dla blu CTD, ponieważ wyniki porównawcze tego produktu stanowią wzorcowy przykład wyników próbek. Głównymi składnikami w próbkach e-papierosów były gliceryna i/lub glikol propylenowy (≥75%). Obecna była także woda (≤18%) i nikotyna (~2%). Na podstawie bilansu masowego obliczono, że pozostałe składniki, przypuszczalnie aromaty, występowały w ilości mniejszej niż 7%. Należy zwrócić uwagę, że wynik ten może obejmować też niepewność pomiarów i dowolne HPHC, jeśli były obecne. Skład aerozolu został obliczony na podstawie wartości ACM jako ilości otrzymanej substancji (mg)/ACM (mg) x 100. Skład masowy wdychanego aerozolu był podobny do składu masowego e-liquidu. Dla porównania, całkowita masa cząstek stałych (zawieszonych w gazie) (TPM) przebadanych papierosów tradycyjnych składa się w 30% z wody i w <5% z nikotyny. Podstawową różnicą między składem ACM e-papierosów a składem TPM papierosów tradycyjnych jest to, że pozostałe 65% TPM tradycyjnych papierosów stanowią w przeważa-jącej mierze produkty uboczne spalania. W emitowanym aerozolu z próbek e-papierosów nie stwierdzono wykrywalnej ilości tlenku węgla. Tymczasem tradycyjne papierosy zaś były źródłem ponad 20 mg CO na jedną sztukę. Skład dymu papierosów Marlboro Gold Box, stanowią-cych wzorcowy przykład wszystkich przetestowanych papierosów tradycyjnych, został przedstawiony na Ryc. 1 w zestawieniu z wynikami dla e-liquidu i aerozolu z blu CTD. Mimo że procentowa zawartość nikotyny w ACM i w TPM jest względ-nie zbliżona, należy pamiętać, że rzeczywista ilość wdychanej nikotyny jest znacząco niższa dla przetestowanych e-papierosów niż dla pa-pierosów tradycyjnych. Ilość zebranej nikotyny mieściła się w zakresie od 8 do 33 µg/zaciągnięcie w badaniach e-papierosów, czyli była o 85% niższa niż 194-232 µg/zaciągnięcie – taki wynik odnotowano w przypad-ku papierosów tradycyjnych. Wyniki te zestawiono w Tabeli 3.

W analizie dymu z papierosów konwencjonalne papierosy wypalano mechanicznie według ustalonych procedur palenia. Zbierano produkt ok. 7-9 zaciągnięć na jeden papieros. W przypadku e-papierosów i ślepych prób powietrza zbierano produkt z 99 zaciągnięć. Wyniki do porównywania wzięto w takiej postaci, w jakiej je otrzymano, tj. ilości otrzymane dla jednego papierosa i 7-9 zaciągnięć porównywano z ilościa-mi otrzymanymi z 99 zaciągnięć z e-papierosa, tak jak pokazano w Tabeli 4. Poza tym, w celu uproszczenia porównań między próbkami z papierosów konwencjonalnych i e-papierosów, wszystkie wartości przeliczono na ilość na jedno zaciągnięcie. Wyniki te podsumowano według klas w Tabeli 5. Wyniki dla poszczególnych substancji oznaczanych podano w formie tabelarycznej jako wartości średnie ± odchylenie standardowe i przedstawiono w Dodatku A, Tabela 1 i 2.

Ryc. 1. Porównanie składu procentowego e-liqudu, aerozolu z e-papierosów oraz dymu z papierosów: (a) skład e-liquidu Classic Tobacco Disposable, (b) skład aerozolu Classic Tobacco Disposable (99 zaciągnięć, CAN), (c) skład dymu Marlboro Gold Box (9 zaciągnięć, CAN)

WodaAromaty

Nikotyna

Woda

Woda

Tlenek Węgla

AromatyNikotyna

NikotynaAromaty

i produkty uboczne spalania

Gliceryna

Gliceryna

Gliceryna

Page 5: Regulatory Toxicology and Pharmacology · 2 R. Tayyarah, G.A. Long/Regulatory Toxicology and Pharmacology xxx (2014) xxx–xxx Produkty wykorzystane w badaniu były oceniane pod kątem

Zawartość nikotyny w papierosie (µg/jednostka) Zawartość nikotyny we wdychanym dymie/aerozolu (µg/zaciągnięcie)

21±330051±006.02elbasopsiDoccaboTcissalCulb4±52003±000.02elbasopsiDlohtneMtnecfiingaMulb3±8003±007.11muimerPhgiHhsurCyrrehCulb4±92592±057.21dloBoccaboTcissalCGICYKS6±33082±720.31dloBlohtneMnworCGICYKS2±62208±134.11xoBdloGoroblraM5±23262±149.21lanigirOB&L

01±49142±131.21lohtneMB&L

Liczba powtórzeń = 3-5

Tabela 4.Charakterystyka analityczna papierosów elektronicznych i tradycyjnych dostępnych w handlu, badanych z użyciem parametrów CAN – podsumowanie metodologii dotyczących wybranych HPHC z papierosów (mg/całkowita liczba wykonanych zaciągnięć), zestawionych według klas związków.

CO Związki karbonylowe a Związki fenolowe b Związki lotne c Metale d TSNA e PAA f PAH g Razem

MarlboroGoldBox(mg/papieros) 27 1.92 0.204 1.430 <0.00020 0.000550 0.000024 0.00222 <30.6mgL&BOriginal(mg/ papieros) 22 1.89 0.26 1.02 <0.0002 0.000238 0.000019 0.00219 <25.2L&BMenthol(mg/papieros) 20 1.81 0.17 0.94 <0.0003 0.000185 0.000017 0.00153 <22.9

bluCTD(mg/99zaciągnięć) <0.1 <0.07 <0.001 <0.001 <0.00004 <0.00002 <0.000004 <0.00016 <0.17bluMMD(mg/99zaciągnięć) <0.1 <0.08 <0.001 <0.001 <0.00004 <0.00002 <0.000004 <0.00016 <0.18bluCCHP(mg/99zaciągnięć) <0.1 <0.05 <0.003 <0.0004 <0.00004 <0.00002 <0.000004 <0.00014 <0.15SKYCIGCTB(mg/99zaciągnięć) <0.1 <0.06 <0.0010 <0.008 <0.00006 <0.000013 <0.000014 <0.00004 <0.17SKYCIGCMB(mg/99zaciągnięć) <0.1 <0.09 <0.0014 <0.008 <0.00006 <0.000030 <0.000014 <0.00004 <0.20

AirBlank(bluSet)(mg/99zaciągnięć) <0.1 <0.06 <0.001 <0.0004 <0.00004 <0.00002 <0.000004 <0.00015 <0.16AirBlank(SKYCIGSet)(mg/99zaciągnięć) <0.1 <0.05 <0.0009 <0.008 <0.00006 <0.000013 <0.000014 <0.00006 <0.16

Znak < oznacza, że niektóre lub wszystkie wartości były poniżej limitów oznaczalności lub wykrywalności metody, liczba powtórzeń = 3-5. a Formaldehyd, aldehyd octowy, akroleina, aldehyd propionowy, aldehyd krotonowy, metyloetyloketon, aldehyd masłowy. b Hydrochinon, rezorcyna, pirokatechina, fenol, m- + p-krezol, o-krezol. c 1,3-Butadien, izopren, akrylonitryl, benzen, toluen, styren. d Beryl, kadm, chrom, kobalt, ołów, mangan, rtęć, nikiel, selen, cyna. e N-Nitrozonornikotyna, N-nitrozoanatabina, N-nitrozoanabazyna, 4-(metylonitrozoamino)-1-(3-pirydylo)-1-butanon. f 1-Aminonaftalen, 2-aminonaftalen, 3-aminobifenyl, 4-aminobifenyl. g Naftalen, acenaftylen, acenaften, fluoren, fenantren, antracen, fluoranten, piren, benzoantracen, chryzen, benzo(b)fluoranten, benzo(k)fluoranten, benzo(a)piren, indeno[1,2,3-cd]piren, benzo(g,h,i)perylen.

Znak < oznacza, że niektóre lub wszystkie wartości były poniżej limitów oznaczalności lub wykrywalności metody, liczba powtórzeń = 3-5. a Formaldehyd, aldehyd octowy, akroleina, aldehyd propionowy, aldehyd krotonowy, metyloetyloketon, aldehyd masłowy. b Hydrochinon, rezorcyna, pirokatechina, fenol, m- + p-krezol, o-krezol. c 1,3-Butadien, izopren, akrylonitryl, benzen, toluen, styren. d Beryl, kadm, chrom, kobalt, ołów, mangan, rtęć, nikiel, selen, cyna. e N-Nitrozonornikotyna, N-nitrozoanatabina, N-nitrozoanabazyna, 4-(metylonitrozoamino)-1-(3-pirydylo)-1-butanon. f 1-Aminonaftalen, 2-aminonaftalen, 3-aminobifenyl, 4-aminobifenyl. g Naftalen, acenaftylen, acenaften, fluoren, fenantren, antracen, fluoranten, piren, benzoantracen, chryzen, benzo(b)fluoranten, benzo(k)fluoranten, benzo(a)piren, indeno[1,2,3-cd]piren, benzo(g,h,i)perylen.

Tabela 5.Charakterystyka analityczna komercyjnych papierosów elektronicznych i tradycyjnych, badanych z użyciem parametrów CAN – podsumowanie metodologiidotyczących wybranych HPHC z papierosów (µg/zaciągnięcie), zestawionych według klas związków.

CO Carbonyls a Phenolics b Volatiles c Metals d TSNAs e PAA f PAH g Sum

7533<442.046200.04060.0620.0<751221127692xoBdloGoroblraM l g9603<762.023200.00920.0420.0<421230323862lanigirOB&L3813<312.063200.07520.0240.0<031421528772lohtneMB&L

bluClassicTobaccoDisposable <1.0 <0.7 <0.01 <0.01 <0.0004 <0.0002 <0.00004 <0.002 <1.7bluMagnificentMentholDisposable <1.0 <0.8 <0.01 <0.01 <0.0004 <0.0002 <0.00004 <0.002 <1.8bluCherryCrushHighPremium <1.0 <0.5 <0.03 <0.004 <0.0004 <0.0002 <0.00004 <0.001 <1.5SKYCIGClassicTobaccoBold <1.0 <0.6 <0.01 <0.08 <0.0006 <0.0001 <0.00014 <0.0004 <1.7SKYCIGCrownMentholBold <1.0 <0.9 <0.01 <0.08 <0.0006 <0.0003 <0.00014 <0.0004 <2.0

6.1<200.0<40000.0<2000.0<4000.0<400.0<10.0<6.0<0.1<Próbka powietrza (zestaw blu)Próbka powietrza (zestaw SKYCIG) <1.0 <0.5 <0.01 <0.08 <0.0006 <0.0001 <0.00014 <0.001 <1.6

R. Tayyarah, G.A. Long / Regulatory Toxicology and Pharmacology xxx (2014) xxx–xxx 5

Please cite this article in press as: Tayyarah, R., Long, G.A. Comparison of select analytes in aerosol from e-cigarettes with smoke from conventional cig-arettes and with ambient air. Regul. Toxicol. Pharmacol. (2014), http://dx.doi.org/10.1016/j.yrtph.2014.10.010

Tabela 3.Zawartość nikotyny w papierosie i we wdychanym dymie/aerozolu – porównanie papierosów elektronicznych z tradycyjnymi (średnia ± odchylenie standardowe).

Page 6: Regulatory Toxicology and Pharmacology · 2 R. Tayyarah, G.A. Long/Regulatory Toxicology and Pharmacology xxx (2014) xxx–xxx Produkty wykorzystane w badaniu były oceniane pod kątem

4. Wnioski

Tabela 6.Porównanie ilości na jedno zaciągnięcie substancji występujących w stężeniach oznaczalnych w produktach eCIGS badanych metodą CAN – ilości oddawane podczas zaciągania i stosunek do takich ilości w produktach konwencjonalnych.

MarlboroGoldBox

AkroleinaFenol

Aldehyd octowyAkroleinaAldehyd propionowyN-nitrozoanatabina

174 – 0.32

l DMMulb/g l DMMulb/BGM/g zaciągnięcie

6860.0±91.02.0±4.617100.061.0±35.1 a 900

a Mniej niż trzy powtórzenia były oznaczalne; brak odchylenia standardowego.

Tabela 7.Porównanie ilości na jedno zaciągnięcie substancji występujących w stężeniach oznaczalnych w produktach SKYCIG badanych metodą CAN – ilości oddawane podczas zaciągania i stosunek do takich ilości w produktach konwencjonalnych.

L&B µg/zaciągnięcie - średnia SKYCIG CTB µg/zaciągnięcie SKYCIG CMB µg/zaciągnięcie L&B średnia/SKYCIG CTB L&B średnia/SKYCIG CMBa 445–

–311–20.0±51.071901–50.0±11.0–21

05–1000.0±2000.0–010.0

a Mniej niż trzy powtórzenia były oznaczalne; brak odchylenia standardowego.

6 R. Tayyarah, G.A. Long / Regulatory Toxicology and Pharmacology xxx (2014) xxx–xxx

Please cite this article in press as: Tayyarah, R., Long, G.A. Comparison of select analytes in aerosol from e-cigarettes with smoke from conventional cig-arettes and with ambient air. Regul. Toxicol. Pharmacol. (2014), http://dx.doi.org/10.1016/j.yrtph.2014.10.010

zaciągnięcie

Wszystkie substancje badane były obecne w dymie papierosów w stężeniach oznaczalnych, z wyjątkiem niektórych metali. Wyniki te są spójne z uzyskanymi wcześniej wynikami dla papierosów dostępnych w handlu, badanych zgodnie z reżimem palenia według CAN. W przypadku próbek papierosów całkowita ilość badanych HPHC wynosiła 3069-335 µg/zaciągnięcie. Spośród wszystkich 55 HPHC oznaczanych w aerozolu 5 znajdowało się w stężeniu oznaczalnym w próbce e-papierosów, ale nie w związanej ślepej próbie powietrza. Oznaczalne stężenia dla aerozolu podano w Tabeli 6 i 7, w zestawieniu z konwencjonalnymi papierosami z tego samego regionu geograficznego. Pięć oznaczalnych substancji analizowanych, występowało w stężeniach statystycznie różnych (p < 0,05) na poziomach 50-900 razy niższych niż w próbkach dymu z papierosów. Fenol oznaczono ilościowo w jednym e-papierosie w ilości 900 razy mniejszej niż w dymie z papierosów. N-nitrozoanatabinę oznaczono w jednym produkcie na poziomie 50 razy niższym niż w dymie z papierosów. Trzy związki karbonylowe (akroleinę, aldehyd octowy i aldehyd propionowy) oznaczono na poziomie 86-544 razy niższym niż w dymie z papierosów. Pozostałe substancje badane nie występowały w próbkach aerozoli w stężeniach oznaczalnych powyżej stężeń w ślepych próbach powietrza. Całkowite ilości substancji w e-papierosach i w ślepych próbach powie-trza wynosiły < 2 µg/zaciągnięcie, czyli o 99% mniej niż 3000 µg/zaciągniecie, oznaczone w próbkach dymu z papierosów. Tak więc wyniki te wspierają tezę o mniejszym potencjalnym narażeniu na HPHC w przypadku e-papierosów w porównaniu z dymem papierosów konwencjonalnych.

Celem niniejszego badania było oznaczenie zawartości i dostarczanej ilości składników e-papierosów oraz porównanie ilości zawartej w aerozolu z e-papierosów z konwencjonalnymi papierosami w odniesie-niu do wybranych HPHC, na zawartość których konwencjonalne papierosy są badane rutynowo. Rutynowe metody analityczne zostały zaadaptowane i zweryfikowane pod kątem badania e-papierosów. Zbiera-nie aerozolu przeprowadzono przy użyciu konwencjonalnych maszyn palących według intensywnego schematu zaciągania. Ponieważ zaciąga-nie mechaniczne nie naśladuje zaciągania się przez człowieka (nie zostało zresztą w ten sposób zaplanowane), wyniki tego badania są ograniczone do zakresu porównania między badanymi produktami w kategorii papierosów konwencjonalnych i e-papierosów. Lista głównych składników e-papierosów jest zgodna z listą składników ujawnionych: gliceryna i/lub glikol propylenowy (≥ 75%), woda (≤ 18%) oraz nikotyna (ok. 2%). Mechaniczne zaciąganie w przypadku tych produktów według zestandaryzowanego intensywnego schematu wskazywało na bezpośrednie przynoszenie tych składników do aerozolu przy jednoczesnym utrzymaniu składu aerozolu podobnego do e-liquidu.

Ilość nikotyny przechodzącej do aerozolu wynosiła ok. 30 µg/zaciągnię-cie lub mniej w próbach e-papierosów i była o 85% niższa od ok 200 µg/zaciągniecie, oznaczonych w badanych konwencjonalnych papiero-sach. Badanie aerozolu z e-papierosów wykazuje niewielkie ilości lub brak wykrywalnych stężeń badanych HPHC. Ogólnie ilość tych substancji w papierosach to ok. 3000 µg/zaciągnięcie, podczas gdy w e-papierosach i w próbkach powietrza wynosi ona < 2 µg. Małe ale mierzalne stężenia 5 spośród 55 HPHC stwierdzono w trzech próbkach aerozoli z e-pa-pierosów; stężenia te były 50-900 razy niższe niż zmierzone w próbkach dymu z papierosów. Ogólnie ilości badanych HPHC otrzymywanych z e-papierosów były bardziej zbliżone do ich zawartości w próbkach powietrza niż do badanych papierosów konwencjonalnych. Chociaż badanie to różniło się od innych pod względem analizowanych produk-tów, parametrów zbierania aerozolu i metod analitycznych, wyniki są w wysokim stopniu podobne. Według badaczy większość lub wszyst-kie badane HPHC nie zostały wykryte lub zostały wykryte w stężeniach śladowych. Burstyn (2014) wykorzystał dane z ok. 50 badań w celu oszacowania narażenia na substancje z e-papierosów w porównaniu z wartościami najwyższych dopuszczalnych stężeń na podstawie 150 zaciągnięć wykonanych w ciągu 8 godzin. Dla znacznej większości substancji stężenie wynosiło << 1% najwyższego dopuszczalnego stężenia, natomiast dla niektórych związków karbonylowych wynosiło ono <5% takiego stężenia. Cheng (2014) dokonał przeglądu 29 publikacji, w których donoszono o nieobecności lub bardzo niskich stężeniach wybranych HPHC w porównaniu z konwencjonalnymi papierosami, przy czym odnotowano, że w niektórych badanych produktach stwierd-zono znaczącą zmienność co do składu i stężeń. Goniewicz i in. (2014) przebadali szereg produktów dostępnych w handlu i stwierdzili obecność oznaczalnych poziomów wybranych HPHC w aerozolach e-papierosów, obecnych w stężeniach 9-450-krotnie niższych niż w dymie papierosów, które w pewnych przypadkach były na poziomach oznaczanych w badaniu referencyjnym (medyczny inhalator nikotyny). Laugesen (2009) i Teophilus i in. (2014) przedstawili wyniki dla liquidów i aerozoli dla handlowych e-papierosów i nie stwierdzili obecności oznaczalnych ilości badanych HPHC, lub stwierdzili niezwykle niskie stężenia mierzalnych składników w porównaniu z dymem z papierosów. Poza tym wyniki kilku ostatnio przeprowadzonych badań wskazują, że krótkookresowe stosowanie e-papierosów przez dorosłych palaczy jest generalnie dobrze tolerow-ane, przy rzadkich przypadkach zdarzeń niepożądanych (Etter, 2010; Polosa i in., 2011, 2014; Caponnetto i in., 2013; Dawkins and Corcoran, 2014; Hajek i in., 2014). Tak więc wyniki uzyskane w wyżej wymienion-ych badaniach oraz w niniejszej pracy stanowią wsparcie dla potencjal-nego zastosowania e-papierosów jako produktu powodującego znacząco mniejsze narażenia na szkodliwe lub potencjalnie szkodliwe składniki dymu u palaczy, którzy stosują takie produkty jako alternatywę dla papierosów.

Page 7: Regulatory Toxicology and Pharmacology · 2 R. Tayyarah, G.A. Long/Regulatory Toxicology and Pharmacology xxx (2014) xxx–xxx Produkty wykorzystane w badaniu były oceniane pod kątem

Conflicts ofinterest

The company for which the study authors work and the compa-nies that manufacture the e-cigarettes tested for this study areowned by the same parent company.

Acknowledgments

We thank the analytical testing laboratories at Lorillard TobaccoCompany for methods development and testing and Drs. Brown,D’Ruiz, Heck and Stevens for technical discussions.

Appendix A. Supplementary data

Supplementary data associated with this article can be found, inthe online version, at http://dx.doi.org/10.1016/j.yrtph.2014.10.010

References

Burstyn, I., 2014. Peering through the mist: systematic review of what thechemistry of contaminants in electronic cigarettes tells us about health risks.BMC Public Health 14, 18. http://dx.doi.org/10.1186/1471-2458-14-18.

Caponnetto, P., Campagna, D., Cibella, F., Morjaria, J.B., Caruso, M., Russo, C., Polosa,R., 2013. Efficiency and safety of an electronic cigarette (ECLAT) as tobaccocigarettes substitute: a prospective 12-month randomized control design study.PLoS ONE. http://dx.doi.org/10.1371/journal.pone.0066317.

Cheng, T., 2014. Chemical evaluation of electronic cigarettes. Tob. Control 23 (Suppl.2), ii11–ii17. http://dx.doi.org/10.1136/tobaccocontrol-2013-051482.

CORESTA, 2005. CORESTA recommended method N 63. Determination of tobaccospecific nitrosamines in cigarette mainstream smoke – GC–TEA method.<http://www.coresta.org/Recommended_Methods/CRM_63.pdf/> (accessedJuly 2014).

CORESTA, 2009, CORESTA guide N 8. CORESTA Monitor test piece production andevaluation requirements. <http://www.coresta.org/Guides/Guide-No08-Monitor-Production_Apr09.pdf/> (accessed July 2014).

CORESTA, 2013. CORESTA recommended method N 74. Determination of selectedcarbonyls in mainstream cigarette smoke by HPLC (second ed.). <http://www.coresta.org/Recommended_Methods/CRM_74-update(March2013).pdf/>(accessed July 2014).

Dawkins, L., Corcoran, O., 2014. Acute electronic cigarette use: nicotine delivery andsubjective effects in regular users. Psychopharmacology 231 (2), 401–407.http://dx.doi.org/10.1007/s00213-013-3249-8.

Etter, J.F., 2010. Electronic cigarettes: a survey of users. BMC Public Health 10, 231,doi: 10:1186/1471-2458-10-231.

Goniewicz, M.L., Knysak, J., Gawron, M., Kosmider, L., Sobczak, A., Kurek, J.,Prokopowicz, A., Jablonska-Czapla, M., Rosik-Dulewska, C., Havel, C., Jacob 3rd,P., Benowitz, N., 2014. Levels of selected carcinogens and toxicants in vapourfrom electronic cigarettes. Tob. Control 23 (2), 133–139. http://dx.doi.org/10.1136/tobaccocontrol-2012-050859.

Hajek, P., Etter, J.F., Benowitz, N., Eissenberg, T., McRobbie, H., 2014. Electroniccigarettes: review of use, content, safety, effects on smokers and potential forharm and benefit. Addiction. http://dx.doi.org/10.1111/add.12659.

FDA, 2012. Draft guidance for industry: reporting harmful and potentially harmfulconstituents in tobacco products and tobacco smoke under section 904(a)(3) ofthe Federal Food, Drug, and Cosmetic Act. <http://www.fda.gov/downloads/TobaccoProducts/GuidanceComplianceRegulatoryInformation/UCM297828.pdf/>(accessed June 2014).

Health Canada, 1999. Official Method T-115. Determination of ‘‘tar’’, nicotine andcarbon monoxide in mainstream tobacco smoke.

ISO, 2000a. ISO Standard 10315, International Organization for Standardization.Cigarettes – determination of nicotine in smoke condensates – gaschromatographic method.

ISO, 2000b. ISO Standard 3308, International Organization for Standardization.Routine analytical cigarette-smoking machine – definitions and standardconditions.

ISO, 2003. ISO Standard 6055, International Organization for Standardization.Tobacco and tobacco products – monitor test – requirements and use.

ISO, 2007. ISO Standard 8454, International Organization for Standardization.Cigarettes – determination of carbon monoxide in the vapor phase of cigarettesmoke – NDIR method.

Laugesen, M., 2009. Ruyan(r) e-cigarette bench-top tests. Poster presented atSociety for Research on Nicotine and Tobacco (SRNT) Meeting, April 30, Dublin,Ireland. <http://www.seeht.org/Laugesen_Apr_2009.pdf/> (accessed July 2014).

Polosa, R., Caponnetto, P., Morjaria, J.B., Papale, G., Campagna, D., Russo, C., 2011.Effect of an electronic nicotine delivery device (e-cigarette) on smokingreduction and cessation: a prospective 6-month pilot study. BMC PublicHealth 11, 786. http://dx.doi.org/10.1186/1471-2458-11-786.

Polosa, R., Morjaria, J.B., Caponnetto, P., et al., 2014. Effectiveness and tolerability ofelectronic cigarette in real-life: a 24-month prospective observational study.Intern. Emerg. Med. 9 (5), 537–546. http://dx.doi.org/10.1007/s11739-013-0977-z.

Theophilus, E.H., Potts, R., Fowler, K., Fields, W., Bombick, B., 2014. VUSE electroniccigarette aerosol chemistry and cytotoxicity. Poster presented at Society ofToxicology Meeting, March 24–27.

Tarrant, J.E., Mills, K., Williard, C., 2009. Development of an improved method forthe determination of polycyclic aromatic hydrocarbons in mainstream tobaccosmoke. J. Chromatogr. A 1216 (12), 2227–2234. http://dx.doi.org/10.1016/j.chroma.2009.01.009.

University of Kentucky, Reference Cigarette Information. <http://www2.ca.uky.edu/refcig/> (accessed July 2014).

R. Tayyarah, G.A. Long / Regulatory Toxicology and Pharmacology xxx (2014) xxx–xxx 7

Please cite this article in press as: Tayyarah, R., Long, G.A. Comparison of select analytes in aerosol from e-cigarettes with smoke from conventional cig-arettes and with ambient air. Regul. Toxicol. Pharmacol. (2014), http://dx.doi.org/10.1016/j.yrtph.2014.10.010

Uzasadnione jest prowadzenie dalszych badań dotyczących charakt-erystyki aerozolu z e-papierosów. Na przykład pożądana byłaby ciągła charakterystyka głównych składników i aromatów. Ustalenie standary-zowanych reżimów zaciągania usprawniłoby udostępnianie ustaleń badań innym uczonym. Może być konieczne udoskonalenie metod ciągłych w celu poprawy dokładności oznaczeń ilościowych substancji przy niskich stężeniach, oznaczonych w niniejszym badaniu. W tym celu ważne jest włączenie negatywnych prób kontrolnych oraz podjecie działań w celu niedopuszczenia do zanieczyszczenia próbek podczas opracowywania charakterystyki aerozolu z e-papierosów, ponieważ zawartość substancji badanych jest tego samego rzędu, co w powietrzu w laboratorium. Chociaż istnieją doniesienia dotyczące oznaczenia ilościowego wybranych substancji, wyniki na takich śladowych poziomach należy interpretować z dużą ostrożnością.