Cigarros eletrônicos descartáveis e riscos associados à saúde: um estudo experimental
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Cigarros eletrônicos descartáveis e riscos associados à saúde: um estudo experimental
Resumo
O uso de sistemas eletrônicos de administração de nicotina (ENDS), incluindo cigarros eletrônicos descartáveis, tem sido predominante. As análises químicas existentes de ENDS concentraram-se em e-líquidos em vez de aerossóis e não consideraram os tamanhos das partículas e as frações de deposição respiratória dos aerossóis, que são fatores-chave para as doses de inalação. Este estudo investigou os constituintes químicos orgânicos e metálicos em aerossóis ENDS segregados por tamanho e avaliou as doses depositadas e os riscos à saúde dessas substâncias. Análises químicas de aerossol foram realizadas em dois produtos ENDS descartáveis populares: Puff Bar (Uva) e Air Bar (Gelo de Melancia). Um aerossol ENDS foi gerado e entregue em um Impactor de Depósito Uniforme de Micro-Orifício para coletar amostras de aerossol segregadas por tamanho, nas quais produtos químicos orgânicos e metais foram analisados. Doses diárias e vitalícias para cada produto químico foram estimadas. Avaliações de risco de câncer e não câncer foram realizadas com base nas doses depositadas. Descobrimos que o aerossol do cigarro eletrônico contém certos produtos químicos orgânicos nocivos e metais que podem resultar em problemas respiratórios. Os riscos estimados de câncer respiratório correspondentes ao cromo dos produtos ENDS e ao níquel do Air Bar (Watermelon Ice) estavam substancialmente acima do risco convencionalmente aceitável. O método, as descobertas e as implicações podem contribuir para a literatura existente sobre estudos de toxicidade dos SEAN, bem como informar a regulamentação do tabaco e futuros estudos em grande escala.
Palavras-chave:
cigarros eletrônicos descartáveis; toxicidade por aerossol; risco à saúde; distribuição granulométrica; deposição respiratória1. Introdução
O uso de sistemas eletrônicos de administração de nicotina (ENDS), incluindo o uso de cigarros eletrônicos, é prevalente entre jovens e adultos jovens e se tornou um problema de saúde pública. De acordo com a nossa análise secundária dos dados da Pesquisa Nacional de Entrevistas de Saúde de 2019, as taxas de prevalência de uso alguma vez e uso atual de SEAN entre adultos jovens foram de 32,4% e 9,4%, respectivamente, seguindo uma tendência crescente na última década [1]. Além disso, um estudo utilizando dados da Pesquisa Nacional sobre Tabaco entre Jovens de 2019 revelou que 27,5% dos estudantes do ensino médio relataram uso atual de cigarros eletrônicos; entre eles, 34,2% relataram uso frequente de cigarro eletrônico (ou seja, usado em 20 ou mais dias nos últimos 30 dias) [2]. Os produtos ENDS são particularmente atraentes para jovens e adultos jovens devido às suas características novas e personalizáveis [3,4,5], menor risco percebido [6,7] e maior aceitabilidade social do que os cigarros combustíveis [8].
Os produtos ENDS são diversos e têm evoluído rapidamente de produtos descartáveis semelhantes a cigarros (primeira geração) para sistemas de cartuchos (segunda geração), para sistemas de tanques (terceira geração) e para dispositivos de sal de nicotina, como o JUUL (quarta geração). Recentemente, a popularidade do JUUL foi alcançada por dispositivos de cigarro eletrônico descartáveis semelhantes ao JUUL (doravante denominados "ENDS descartáveis") devido às suas opções de aromatizantes, design e embalagem atraentes, preço baixo e conveniência (ou seja, todos - em um, independente, sem enchimento de e-líquido e sem carregamento de bateria) [2,9]. A indústria do tabaco tem demonstrado notável engenhosidade no fornecimento de produtos novos/modificados seguindo as regulamentações [10]. Por exemplo, quando este estudo foi conduzido no início de 2022, os produtos ENDS descartáveis não eram restritos pela regulamentação federal de sabores devido à definição restrita de cartucho do FDA [11]. Na verdade, 85,8% dos atuais usuários jovens compram SEAN descartáveis com sabores de frutas [12].
Estudos descobriram que os produtos ENDS contêm substâncias químicas aromatizantes, algumas das quais estão associadas a irritação ou danos respiratórios, como δ-dodecalactona, mentol, álcool benzílico e corilona [13,14,15,16]. Além disso, os elementos de aquecimento (por exemplo, atomizador/bobina) e tanques de dispositivos ENDS consistem em metais que podem ser liberados em e-líquidos e aerossóis durante o uso, sendo o cromo e o níquel os principais contribuintes para o risco de câncer [17,18]. No entanto, as análises químicas existentes realizadas para produtos SEAN, incluindo SEAN descartáveis, focaram principalmente em e-líquidos que não refletem necessariamente os produtos químicos no aerossol de SEAN que realmente se depositam nas vias aéreas dos usuários de SEAN [15,19]. Embora existam alguns estudos que analisaram o aerossol de ENDS [20,21,22] e avaliaram os riscos à saúde associados [18], esses estudos não consideraram o tamanho das partículas do aerossol de ENDS e o tamanho respiratório relacionado frações de deposição enquanto estima os riscos à saúde. Este é um problema sério, pois o tamanho das partículas afeta diretamente o local de deposição respiratória e a fração de deposição nas vias aéreas. Na verdade, o aerossol ENDS gerado a partir da vaporização é uma mistura de gotículas líquidas com diâmetro de partícula de aerossol variando de tamanhos ultrafinos (menos de 0,1 µm) a mícrons (até cerca de 4 µm). Assim, espera-se que o aerossol ENDS inalado entre e se deposite em diferentes regiões das vias aéreas humanas com várias doses depositadas. É importante ressaltar que espera-se que a maior parte do aerossol do ENDS se deposite no trato respiratório inferior, provavelmente causando impactos negativos na saúde devido à enorme área de superfície das vias aéreas na região alveolar [23]. A dose depositada é o antecedente da dose interna antes da consideração da depuração respiratória e da taxa de absorção e, portanto, pode servir como índice central da avaliação de risco à saúde associada à vaporização. A distribuição do tamanho do aerossol ENDS e as frações de deposição respiratória são os fatores-chave para estimar com precisão esse índice pivô [23] e, portanto, devem ser incluídos na avaliação de risco à saúde.
Este estudo preencheu as lacunas de conhecimento usando uma abordagem melhorada para estimar as doses depositadas de produtos químicos em dois produtos SEAN descartáveis comumente adotados e seus riscos associados à saúde oncológica e não oncológica. A abordagem experimental considerou as frações de deposição respiratória do aerossol dependentes do tamanho e conduziu uma análise de constituintes químicos segregados por tamanho no aerossol ENDS. As descobertas do nosso estudo podem melhorar a precisão da estimativa de doses de produtos químicos SEAN depositados nos pulmões do vaper, o que, por sua vez, poderia informar as regulamentações do tabaco e futuros estudos em grande escala que avaliem os riscos à saúde associados ao uso de produtos SEAN descartáveis.
2. Materiais e Métodos
2.1. Coleta de amostras de aerossol ENDS segregadas por tamanho
As análises químicas de aerossol neste estudo foram realizadas nos seguintes dois produtos ENDS descartáveis populares: Puff Bar (Uva) e Air Bar (Gelo de Melancia). A seleção desses dois produtos SEAN descartáveis baseou-se na prevalência de produtos SEAN descartáveis de um estudo separado realizado pela equipe de pesquisa que examinou os comportamentos de uso dos SEAN em estudantes universitários. Esses dois produtos descartáveis de SEAN foram os mais adotados entre os participantes do estudo.
Neste estudo, amostras de aerossol ENDS segregadas por tamanho foram coletadas usando um impactador de depósito uniforme de micro-orifício (MOUDI 110-R, MSP Co., Shoreview, MN, EUA). O MOUDI é capaz de coletar amostras de aerossóis com diâmetros de partículas variando de 0 0,056 a 18 µm em seus 11 estágios de coleta (ou seja, amostragem segregada por tamanho). Ele supera instrumentos comuns de leitura direta de aerossol, como contadores de partículas e espectrômetros, que não conseguem lidar com aerossol de cigarro eletrônico recém-gerado com uma concentração de aerossol extremamente alta. Cada estágio MOUDI tem uma faixa de tamanho de partícula colecionável, e uma fração média de deposição pulmonar pode ser calculada com base nessa faixa de tamanho de partícula (ver Apêndice A, Tabela A1). Amostras de aerossóis ENDS coletadas pela MOUDI em diferentes etapas foram utilizadas para cálculos de distribuição de tamanho de partículas e análises de composição química.
Para coletar amostras descartáveis de aerossol ENDS, filtros de membrana de politetrafluoroetileno (PTFE) (PALL Co., Port Washington, NY, EUA) foram colocados em cada estágio MOUDI, e o MOUDI foi operado na vazão de amostragem de 30 L/min. Uma seringa de 100 mL foi usada para extrair o aerossol ENDS dos dois produtos ENDS descartáveis e, em seguida, bombear o aerossol ENDS diretamente no MOUDI para coleta de amostras. Este procedimento foi repetido 10 vezes (10 baforadas) para acumular uma quantidade suficiente de aerossol ENDS em cada estágio MOUDI para posterior análise de peso e substância. Após o experimento de coleta de amostras, os filtros de PTFE com amostras de aerossol ENDS coletadas foram descarregados do MOUDI, pesados individualmente por uma microbalança e depois enviados aos laboratórios para análise química orgânica e análise de metal para identificar constituintes químicos dependentes do tamanho no aerossol ENDS. A coleta de amostras foi realizada três vezes para cada produto ENDS para garantir a confiabilidade e replicabilidade dos dados. A distribuição do tamanho das partículas do aerossol ENDS e os dados dos constituintes químicos dependentes do tamanho desempenham um papel fundamental na estimativa da dose depositada de um produto químico ENDS específico nos pulmões do vaper.
2.2. Análise Química Orgânica e de Metais
A análise química orgânica do aerossol ENDS foi conduzida usando cromatografia gasosa-espectrometria de massa (GC/MS) para detectar a massa de produtos químicos orgânicos, como nicotina, PG, VG e agentes aromatizantes em filtros MOUDI para aquisição de informações dependentes do tamanho. Especificamente, os dois ENDS descartáveis foram desmontados para localizar as mechas de vaporização embebidas em e-líquido. Os principais componentes químicos do e-líquido foram primeiro extraídos com acetonitrila e analisados por GC/MS. Em seguida, as amostras de aerossol ENDS em filtros MOUDI foram extraídas da mesma maneira e concentradas para análise por GC/MS. A análise química de GC/MS foi equipada com uma fonte de íons de ionização eletrônica (GC/EI-MS, Agilent 6890N GC e 5975 inert XL MSD), e todos os produtos químicos foram quantificados usando padrões autênticos ou substitutos. Procedimentos detalhados para análise orgânica são descritos em outro lugar [23]. Na análise química orgânica, a recuperação dos analitos alvo foi determinada adicionando uma quantidade conhecida de produtos químicos em filtros brancos (n=3) e extraindo-os com os mesmos procedimentos da coleta de amostras de aerossol. A análise de metal foi conduzida usando espectrometria de massa com plasma indutivamente acoplado (ICP/MS) para detectar a massa de metais perigosos como níquel, cromo e chumbo em diferentes filtros MOUDI para obter informações dependentes do tamanho. Os filtros MOUDI foram processados pela primeira vez para lixiviação ácida e digestão usando HNO destilado duplamente ultralimpo3e HF, e então as soluções de amostra digeridas foram evaporadas até a secura incipiente. Um protocolo previamente bem estabelecido foi seguido para a análise de ICP/MS usando o ICP/MS Triple Quad (Modelo 8800, Agilent Technologies, Santa Clara, CA, EUA) [24]. Desta forma, elementos metálicos até níveis sub-ppb (ng/g) com ±5% de precisão podem ser adquiridos.
O foco da análise laboratorial neste estudo são os produtos químicos e metais orgânicos nocivos previamente identificados no aerossol ENDS e publicados na literatura [14,18,25,26,27,28,29]. Portanto, o projeto de nossa análise química orgânica foi focado na nicotina, solvente transportador (por exemplo, glicerol, propilenoglicol, formaldeído, acetaldeído, acroleína, acetona, metilglioxal, ácido benzóico e citrato de trietila), bem como aromatizantes e outros produtos químicos ( por exemplo, etilvanilina, vanilina, cinamaldeído, mentol, acetoína, citral, álcool benzílico, benzaldeído, diacetil, acetato de etila, etil maltol, triacetina, antranilato de metila, dihidrojasmonato de metila, melonal, corilona, δ-dodecalactona, -terpineol, -decalactona, e 3-hexen-1-ol). Da mesma forma, mais de 20 metais foram detectados em nossa análise de metais, mas o foco deste estudo foi níquel (Ni), manganês (Mn), zinco (Zn), cromo (Cr) e chumbo (Pb).
2.3. Estimando Doses Depositadas de Substâncias ENDS
Para estimar os riscos à saúde associados à inalação de substâncias ENDS nos pulmões dos vapers, foram calculadas a dose média diária (ADD) e a dose média diária ao longo da vida (LADD). ADD e LADD foram calculados com base nas seguintes equações convencionais:𝐴𝐷𝐷=𝐶×𝐶𝑅×𝐶𝑇𝐵𝑊×𝐴𝑇���=�×��×����×��
(1)
𝐿𝐴𝐷𝐷=𝐶×𝐶𝑅×𝐶𝑇𝐵𝑊×𝐿𝐸����=�×��×����×��
(2)
onde 𝐶� é a concentração de exposição (ng/m3), 𝐶𝑅�� é a taxa de contato (m3/dia), 𝐶𝑇�� é o tempo de contato, que se presume ser 30 anos (10.950 dias) para a população de vapers de alta qualidade, 𝐵𝑊�� é o peso corporal (70 kg), 𝐴𝑇�� é o tempo médio , que é igual a 𝐶𝑇�� (10.950 dias), e 𝐿𝐸�� é a expectativa de vida, que é de 70 anos (25.550 dias) de acordo com as premissas de exposição padrão da USEPA. No caso da vaporização, o termo 𝐶×𝐶𝑅�×�� é igual à ingestão diária da substância ENDS (ng/dia), e a ingestão diária da substância através da vaporização deve vir do total de baforadas de vaporização em uma dia. Com base na literatura, a média diária de inalações de um vaper é de cerca de 163 inalações/dia [30]. Portanto, com base no desenho experimental e nos resultados deste estudo, as Equações (1) e (2) podem então ser modificadas para a configuração de vaporização da seguinte forma:𝐴𝐷𝐷𝑗=∑𝑖𝐴𝐷𝐷𝑖,𝑗=0.1𝑀𝑖,𝑗×𝐶𝑅𝑝×𝐶𝑇𝐵𝑊×𝐴𝑇����=∑�����,�=0.1��,�×���×����×��
(3)
𝐿𝐴𝐷𝐷𝑗=∑𝑖𝐿𝐴𝐷𝐷𝑖,𝑗=0.1𝑀𝑖,𝑗×𝐶𝑅𝑝×𝐶𝑇𝐵𝑊×𝐿𝐸�����=∑������,�=0.1��,�×���×����×��
(4)
onde 𝑀𝑖,𝑗��,� é a massa de uma substância ENDS específica j (produto químico orgânico ou metal) no aerossol ENDS encontrado no estágio I do MOUDI (i {{0}} a 11) do GC Análises /MS e ICP/MS. Como 𝑀𝑖,𝑗��,� é baseado em 10 inalações, 0,1𝑀𝑖,𝑗��,� é igual à massa da substância ENDS em uma inalação. 𝐶𝑅𝑝��� é a taxa de contato do aerossol ENDS na unidade de inalação/dia. Com base na literatura, 𝐶𝑅𝑝��� foi definido como 163 inalações/dia [30]. Com base nestes, 𝐴𝐷𝐷𝑖,𝑗����,� reflete a dose média diária de uma substância específica j contida no aerossol ENDS dentro de uma faixa de tamanho i (estágio MOUDI i); 𝐿𝐴𝐷𝐷𝑖,𝑗�����,� é a dose diária média ao longo da vida de uma substância específica j contida no aerossol ENDS dentro de uma faixa de tamanho i. A soma nas Equações (3) e (4) indica que a dose de uma substância ENDS específica nos pulmões de um vaper ativo é calculada agregando as doses de todos os 11 estágios individuais do MOUDI (∑𝐴𝐷𝐷𝑖,𝑗∑����,� e ∑𝐿𝐴𝐷𝐷𝑖,𝑗∑�����,�). As equações (3) e (4) podem ser modificadas ainda mais, considerando o fator importante das frações de deposição respiratória do aerossol para estimar a dose depositada nos pulmões do vaper (ou seja, a dose contribuído pelo aerossol ENDS que é realmente depositado nas vias aéreas) como segue:𝐴𝐷𝐷′𝑗=∑𝑖𝐴𝐷𝐷𝑖,𝑗×𝐷𝐹𝑖���′�=∑�����,�×���
(5)
𝐿𝐴𝐷𝐷′𝑗=∑𝑖𝐿𝐴𝐷𝐷𝑖,𝑗×𝐷𝐹𝑖����′�=∑������,�×���
(6)
onde 𝐷𝐹𝑖��� é a fração média de deposição respiratória (de {{0}}.0 a 1,0) para o tamanho do aerossol colecionável do estágio i do MOUDI. O sistema respiratório humano utilizado neste estudo cobre as vias aéreas traqueobrônquicas até a região alveolar, e os dados publicados correspondentes das frações de deposição respiratória em aerossol foram adotados para adquirir as frações médias de deposição (ver Apêndice A, Tabela A1 para o 𝐷𝐹𝑖��� estimado) [ 23]. Desta forma, 𝐴𝐷𝐷′𝑗���′� e 𝐿𝐴𝐷𝐷′𝑗����′� levam em consideração as frações de massa realistas dependentes do tamanho da substância no aerossol ENDS, bem como a fração do aerossol ENDS inalado que de fato contribui à dose depositada.2.4. Estimando riscos de câncer e não-câncer
O 𝐴𝐷𝐷′𝑗���′� estimado da Equação (5) foi então usado para calcular o quociente de risco (HQ) para avaliar o risco à saúde não cancerígeno induzido pela substância j em um produto SEAN descartável (produto químico orgânico ou metal) do seguinte modo:𝐻𝑄𝑗=𝐴𝐷𝐷′𝑗𝑅𝑓𝐷𝑗 {<1 No adverse health effect is expected>1 O efeito adverso à saúde é potencial ���=���′����� {<1 No adverse health effect is expected>1 O efeito adverso à saúde é potencial
(7)
onde 𝑅𝑓𝐷𝑗���� é a dose de referência (RfD) publicada para a substância ENDS j. Observe que, no caso de apenas a concentração de referência (RfC) estar disponível para uma determinada substância, a RfC foi convertida em RfD usando uma taxa de inalação razoável de 20 m3/dia e um peso corporal padrão de 70 kg (ou seja, RfD=RfC × 20/70) [18]. Além disso, o índice de perigo (HI) foi aplicado às substâncias, que induzem efeitos de saúde não cancerígenos semelhantes no mesmo órgão/sistema alvo (por exemplo, sistema respiratório). Portanto, o HI é a soma de todos os 𝐻𝑄𝑗��� (𝐻𝐼=∑𝐻𝑄𝑗��=∑��� relacionados). Quando o HQ ou HI excede 1,0, indica que efeitos adversos à saúde não cancerígenos são potenciais para usuários de SEAN descartáveis. cânceres associados ao uso de produtos ENDS descartáveis da seguinte forma:𝐶𝑎𝑛𝑐𝑒𝑟 𝑅𝑖𝑠𝑘𝑗=𝐿𝐴𝐷𝐷′𝑗×𝐶𝑆𝐹𝑗 {<10−6 Acceptable cancer risk >10−6 Risco inaceitável de câncer������ �����=����′�×���� {<10−6 Acceptable cancer risk >10-6 Risco inaceitável de câncer
(8)
onde 𝐶𝑆𝐹𝑗���� é o fator de inclinação do câncer publicado (ou seja, potência do câncer) de uma substância ENDS específica j (produto químico orgânico ou metal). Para avaliação do risco de câncer, o risco estimado de câncer que excede 10−6(um em um milhão) indica um risco inaceitável de cancro para os utilizadores de SEAN descartáveis. Os valores de RfD, RfC e CSF nas Equações (7) e (8) para avaliações de risco de câncer e não-câncer foram compilados nos sites oficiais da US EPA e CalEPA [31,32,33,34].3. Resultados
3.1. Substâncias detectadas no aerossol ENDS
A Tabela 1 e a Tabela 2 mostram os produtos químicos orgânicos e metais (selecionados) detectados no aerossol gerado a partir dos dois produtos ENDS descartáveis, Puff Bar (Uva) e Air Bar (Gelo de Melancia), respectivamente. Os resultados quantificados são expressos como a massa da substância detectada no filtro (ng), que foi a média de amostras de filtro em triplicado do mesmo estágio MOUDI. Para compostos orgânicos, com base em nossa análise química, tanto Puff Bar (Uva) quanto Air Bar (Gelo de melancia) contêm nicotina, propilenoglicol (PG), glicerol (VG), ácido benzóico, citrato de trietila, etil maltol e {{2 }}hexe-1-ol. Sabe-se que PG e VG são solventes transportadores comumente utilizados no e-líquido de produtos ENDS. Além disso, Puff Bar também contém antranilato de metila, -terpineol e perilartina, enquanto Air Bar também contém álcool benzílico, vanilina, melonal, diidrojasmonato de metila e -decalactona. Produtos químicos orgânicos como vanilina, melonal, etil maltol e álcool benzílico são adicionados como agentes aromatizantes [35]. Para análise de metais, listamos apenas metais que foram documentados como associados a efeitos adversos à saúde na Tabela 1 e na Tabela 2. Os metais detectados nos filtros incluem cromo, níquel, manganês, chumbo, alumínio e zinco, todos documentados impactar negativamente o sistema respiratório (e até mesmo o câncer de pulmão) e o sistema nervoso central [18]. A Tabela 1 e a Tabela 2 também apresentam a distribuição de massa do aerossol ENDS coletado pela MOUDI com base nas faixas de tamanho do aerossol colecionável. No geral, a massa de produtos químicos orgânicos foi normalmente distribuída e atingiu o pico em torno do estágio 6 (tamanho do aerossol coletável de 1,8 maior ou igual a d maior ou igual a 1,0 µm), que é proporcional à distribuição de massa ( igual à distribuição do tamanho das partículas) do aerossol ENDS. Porém, não observamos os metais seguindo tal distribuição. Com os dados dos constituintes da substância dependentes do tamanho acima, a dose de uma substância específica relacionada ao SEAN (produto químico orgânico ou metal) depositada nos pulmões do vaper, bem como os riscos à saúde associados, podem então ser estimados.
Tabela 1.Substâncias detectadas em amostras de aerossol ENDS segregadas por tamanho geradas por Air Bar (Watermelon Ice).
Tabela 2.Substâncias detectadas em amostras de aerossol ENDS segregadas por tamanho geradas por Puff Bar (Uva).
3.2. Doses depositadas respiratórias estimadas de substâncias ENDS
A Tabela 3 e a Tabela 4 mostram o ADD e o LADD estimados para os produtos químicos orgânicos e metais listados na Tabela 1 e na Tabela 2. Os ADD e LADD estimados foram calculados com base nas Equações (1) a (6), levando em consideração parâmetros realistas de uso de ENDS , composição da substância dependente do tamanho do aerossol e as frações convencionais de deposição respiratória do aerossol. O ADD e o LADD medem a dose respiratória depositada da substância de interesse do ENDS. Tal como mostrado na Tabela 3 e na Tabela 4, as doses depositadas correspondentes à nicotina, propilenoglicol, glicerol e ácido benzóico foram relativamente mais elevadas do que as de outros produtos químicos orgânicos. Entre os metais, zinco, alumínio, níquel e cromo tenderam a ter doses depositadas relativamente mais altas. Em geral, o Air Bar (gelo de melancia) resultou em doses depositadas mais altas de produtos químicos orgânicos e metais em comparação com o Puff Bar (uva). Particularmente, o aerossol ENDS gerado a partir do Air Bar (gelo de melancia) continha doses estimadas mais altas de nicotina, propilenoglicol, glicerol, cromo, níquel, manganês, chumbo, alumínio e zinco, em comparação com o do Puff Bar (uva).
Tabela 3.Doses estimadas depositadas no pulmão e riscos de câncer e não câncer do aerossol ENDS gerado pelo Air Bar-Watermelon Ice.
Tabela 4.Doses estimadas depositadas no pulmão e riscos de câncer e não câncer do aerossol ENDS gerado por Puff Bar-Grape.
3.3. Riscos estimados de câncer e não câncer de substâncias ENDS
Os riscos de câncer e não câncer para os metais selecionados encontrados no aerossol ENDS foram estimados com base no ADD e LADD correspondentes e os resultados são apresentados na Tabela 3 e na Tabela 4. Essas tabelas também mostram os valores de LCR que foram publicados pelos EUA. EPA e CalEPA e foram aplicados em nossa estimativa de risco de câncer [32]. Entre os metais encontrados no aerossol gerado pelo Air Bar (Watermelon Ice), os riscos estimados de câncer de cromo e níquel foram 1.0 × 10−3e 1,5 × 10−6, respectivamente, que são considerados substancialmente acima do risco aceitável de 10−6. Para os metais do aerossol gerado pela Puff Bar (Uva), o risco estimado de câncer respiratório correspondente ao cromo foi de 3,9 × 10−4, que também excede o risco convencional aceitável. Para a estimativa do risco não cancerígeno (medido pela HQ), foram utilizados os RfD (ou RfC) correspondentes aos metais publicados pela US EPA e CalEPA (listados na Tabela 3 e Tabela 4) [31,33,34]. Os resultados da avaliação de risco não cancerígeno mostram que os valores de HQ para todos os metais na Tabela 3 e na Tabela 4 foram todos inferiores a 1.{{10}}, indicando que nenhum dos metais por si só seria induzir um impacto significativo no sistema respiratório ou no SNC. No entanto, ao somar os riscos à saúde não cancerígenos correspondentes ao mesmo órgão-alvo, descobriu-se que o cromo e o níquel no aerossol gerado pelo Air Bar (Watermelon Ice) representavam um risco respiratório de HI=1.14, que está acima do nível aceitável de 1,0, indicando um risco potencial de efeitos respiratórios adversos (não cancerígenos) entre pessoas que usam regularmente Air Bar (gelo de melancia). Efeitos adversos semelhantes, no entanto, não foram encontrados no aerossol gerado pela Puff Bar (Uva).
4. Discussão
Os resultados obtidos neste estudo experimental preencheram as lacunas da literatura, fornecendo uma estimativa mais precisa da dose respiratória depositada e dos riscos de saúde oncológicos e não oncológicos associados ao uso de SEAN descartáveis. Ao adquirir dados de constituintes químicos segregados por tamanho do aerossol ENDS e considerar a fração de deposição respiratória dependente do tamanho do aerossol, os riscos à saúde dos produtos ENDS descartáveis podem ser avaliados com precisão. Um dos principais pontos fortes desta abordagem é que ela leva em consideração a quantidade de substâncias SEAN que realmente se depositam nas vias respiratórias humanas.
Nossas descobertas de análises químicas verificaram que o aerossol de cigarro eletrônico contém produtos químicos orgânicos e metais nocivos (por exemplo, álcool benzílico, -decalactona, cromo, níquel) que estão documentados como causadores de problemas respiratórios e até mesmo câncer de pulmão. Também encontramos manganês e chumbo no aerossol ENDS, que tem efeitos negativos conhecidos no SNC humano. Entre os metais detectados, descobrimos que os riscos estimados de câncer respiratório correspondentes ao cromo de ambos os produtos SEAN descartáveis estavam substancialmente acima do risco aceitável. O risco de câncer respiratório correspondente ao níquel no aerossol do Air Bar (Watermelon Ice) também estava substancialmente acima do risco aceitável. Além disso, nem o crómio nem o níquel por si só nos dois produtos descartáveis foram associados a riscos inaceitáveis para a saúde não cancerígenos. No entanto, ao somar os seus riscos individuais não cancerígenos com o mesmo órgão-alvo, descobrimos que o crómio e o níquel no aerossol ENDS gerado pelo Air Bar (Watermelon Ice) têm um efeito aditivo no sistema respiratório. Estes resultados ecoaram as evidências crescentes que apoiam a noção de que os produtos químicos cancerígenos e nocivos são de facto preocupações para os utilizadores regulares de SEAN [18,25,35]. Notavelmente, nossos riscos estimados de câncer e não câncer foram geralmente inferiores aos do estudo de Fowles et al. [18], possivelmente devido a diferentes tipos de ENDS e métodos para obter concentrações de metais. Nossas estimativas provavelmente serão mais precisas porque foram baseadas nas doses estimadas de produtos químicos depositados nas vias aéreas humanas, bem como na composição das substâncias ENDS analisadas experimentalmente e encontradas no aerossol ENDS.
Uma contribuição única deste estudo é que a estimativa das doses depositadas e dos riscos à saúde associados foi levada em consideração no tamanho das partículas do aerossol. O método utilizado neste estudo poderia ser aplicado posteriormente na investigação da toxicidade do aerossol para outros produtos ENDS. Especificamente, os dados constituintes dependentes do tamanho obtidos a partir da nossa análise química forneceram informações úteis para estimar corretamente a dose de produtos químicos ENDS específicos na região das vias aéreas humanas. Com base nos dados obtidos na coleta de amostras segregadas por tamanho do MOUDI, descobrimos que as distribuições de tamanho de partícula de quase todos os produtos químicos orgânicos são proporcionais à distribuição de massa do aerossol ENDS. Os produtos químicos orgânicos contidos no aerossol ENDS foram distribuídos normalmente e geralmente atingiram o pico em torno do Estágio 6 do MOUDI (tamanho do aerossol colecionável: de 1,0 a 1,8 µm). Dadas as informações sobre a deposição respiratória de aerossol dependente do tamanho (relatada no Apêndice A, Tabela A1), isso implica que 16% do aerossol ENDS mais abundante inalado (1,0–1,8 µm) se depositaria nos pulmões do vaper dentro vias aéreas traqueobrônquicas e região alveolar.
Além do método experimental aprimorado, este estudo tem importantes implicações políticas. Este estudo descobriu que compostos orgânicos e metais nocivos e potencialmente nocivos foram detectados no aerossol dos dois ENDS descartáveis, com alguns metais produzindo riscos de câncer e/ou não-câncer excessivamente aceitáveis. Estes resultados sublinham a importância de regulamentar estes produtos químicos nocivos e potencialmente nocivos. Além de verificar as descobertas de estudos anteriores de que elementos de aquecimento e agentes aromatizantes em e-líquidos de produtos SEAN são fontes de alguns produtos químicos nocivos [18,25], nosso estudo desenvolveu ainda uma metodologia para estimar com mais precisão as doses de substâncias relacionadas ao SEAN isso poderia informar melhor a regulamentação dos produtos do tabaco, fornecendo uma estimativa mais precisa dos níveis de substâncias tóxicas. Além disso, como a FDA proibiu os produtos SEAN com sabor, exceto os SEAN descartáveis, devido à definição restrita do FDA de cartucho de cigarro eletrônico [11], as descobertas de nosso estudo que se concentraram especificamente em SEAN descartáveis forneceram uma base científica adicional para a FDA considerar estendendo a proibição de sabores aos produtos ENDS descartáveis. Além disso, como as empresas de SEAN geralmente anunciam que os SEAN contêm nicotina, produtos químicos aromatizantes e soluções transportadoras (por exemplo, propilenoglicol), mas minimizam a existência de substâncias nocivas no aerossol de SEAN [36], são imperativos requisitos mais rigorosos de rotulagem de produtos e campanhas de contra-comunicação eficazes. .
Este estudo tem limitações que precisam ser reconhecidas. Primeiro, embora tenhamos investigado o aerossol de dois SEAN descartáveis comumente adotados, eles não representavam todos os produtos SEAN que variam em sabores, modelos e marcas. Diferentes características do produto podem estar associadas a diferentes riscos para a saúde. Por exemplo, um estudo que examinou o benzaldeído em aerossóis gerados por ENDS descobriu que os níveis mais elevados de benzaldeído foram detectados em produtos ENDS com sabor de cereja [37]. Estudos futuros são necessários para investigar sistematicamente a toxicidade dos aerossóis juntamente com as características do produto (por exemplo, sabor, modelo, voltagem) para informar ações regulatórias adicionais do tabaco. Em segundo lugar, a nossa avaliação dos riscos para a saúde cancerígenos e não cancerígenos associados a compostos orgânicos e metais do aerossol ENDS baseou-se em informações documentadas sobre a potência do cancro (CSP) e RfD (ou RfC) fornecidas pela EPA e CalEPA. No entanto, tal informação não foi estabelecida para a maioria dos produtos químicos orgânicos detectados neste estudo. Assim, embora doses diárias como ADD e LADD possam ser estimadas para todos os produtos químicos orgânicos encontrados no aerossol de ENDS, as avaliações de risco à saúde associadas só podem ser concluídas para alguns produtos químicos. Estudos futuros são necessários para investigar mais detalhadamente os riscos à saúde associados a outros produtos químicos quando suas informações sobre toxicidade (isto é, CSP, RfD e RfC) estiverem disponíveis. Finalmente, usar uma seringa para extrair aerossol dos produtos SEAN para gerar aerossol SEAN pode não representar a situação real da vaporização. No entanto, este método é uma forma simples e útil de gerar eficientemente um aerossol a partir de produtos ENDS. Para estudos futuros, máquinas de fumar cigarros eletrônicos disponíveis comercialmente, como CSM-eSTEP (CH Technology USA, Inc., Northeastern, New Jersey), podem ser adquiridas para gerar um aerossol ENDS mais representativo e confiável para experimentos relacionados.
5. Conclusões
Este estudo fornece resultados experimentais valiosos sobre a dose respiratória depositada associada ao uso de produtos ENDS descartáveis, levando em consideração os constituintes da substância ENDS dependentes do tamanho do aerossol e as frações de deposição respiratória do aerossol, que produziram estimativas mais precisas de risco de câncer e não câncer. O método e os resultados do estudo podem contribuir para a literatura existente sobre a toxicidade dos aerossóis dos SEAN e podem informar futuros estudos em larga escala que investiguem os riscos à saúde associados aos SEAN. As descobertas também podem informar os esforços regulatórios do tabaco, como a extensão da proibição federal de sabores aos produtos SEAN descartáveis, a implementação de requisitos de rotulagem de produtos mais rigorosos e o desenvolvimento de campanhas de comunicação eficazes para combater o impacto na saúde pública destes novos produtos SEAN.
Contribuições do autor
W.-CS, H.-CL e AB conceberam e conceituaram o estudo. H.-CL e AB realizaram pesquisas bibliográficas e forneceram resumos de pesquisas anteriores. W.-CS conduziu o trabalho de laboratório. H.-CL conduziu a avaliação dos riscos para a saúde. H.-CL e W.-CS interpretaram os resultados. H.-CL e W.-CS redigiram o manuscrito. AB revisou criticamente o manuscrito. Todos os autores leram e concordaram com a versão publicada do manuscrito.
Financiamento
Este estudo foi apoiado por R21ES031795 do Instituto Nacional de Ciências da Saúde Ambiental (NIEHS) para W.-CS, R01DA049154 do Instituto Nacional sobre Abuso de Drogas (NIDA) para AB e H.-CL, e apoio do Southwest Center for Occupational e Saúde Ambiental (SWCOEH), Centro de Controle e Prevenção de Doenças (CDC), Instituto Nacional de Segurança e Saúde Ocupacional (NIOSH), Centro de Educação e Pesquisa (T42OH008421) no Centro de Ciências da Saúde da Universidade do Texas em Houston (UTHealth) School of Public Saúde.
