05.01.2023
При подхода на нецелеви скрининг изследванията потвърждават намалени средни концентрации на вредни вещества в аерозола на Системата нагряване на тютюн (СНТ) в сравнение с цигарен дим
Научните данни сочат, че при нагреваемите тютюневи изделия тютюнът се нагрява, вместо да изгаря, което води до образуване на по-ниски концентрации на вредни и потенциално вредни вещества (ВПВВ). При СНТ на Филип Морис Интернешънъл (ФМИ) концентрациите на ВПВВ в аерозола, отделян при нагряването, са намалени със средно 95% в сравнение с тези, установени в дима от референтна цигара 3R4F, разработена за целите на научните изследвания. Измерванията са направени за веществата, включени в приоритетните списъци на различни здравни институции, като Световната здравна организация (приоритетен списък с 9 химични вещества), Американската агенция по храни и лекарства (FDA) (18 химически вещества с изключение на никотин) и Агенцията за изследване на рака (12 канцерогенни вещества от група 1). В изследванията си ФМИ разширява обхвата им с цел да идентифицира всички химически вещества в аерозола на СНТ, както известни, така и неизвестни, като прилага набор от нецелеви методи за анализ. Благодарение на този подход са идентифицирани почти 100% от химичните вещества, присъстващи в аерозола на СНТ в концентрации над 100 ng/стик или повече.
Генериране на аерозол и събиране на проби
Цигареният дим от референтна цигара 3R4F и аерозолът от СНТ се генерират от линейна машина за пушене по интензивния режим на пушене на Министерство на здравеопазването на Канада (Health Canada). Пробите дим/аерозол са събрани и подготвени с помощта на процеси, които могат да бъдат изпълнени бързо, за да се намали до минимум възможността за възникване на химични реакции след събиране на пробите. Твърдата фаза е събрана посредством преминаване на дима или на аерозола през филтърна подложка от фибростъкло (тип Кеймбридж). Фазата газ-пара, преминаваща през филтърната подложка, се улавя от поредица от два микро импактора, съдържащи разтворители, които се охлаждат до температура под стайната.
.jpeg)
Генерална схема на улявяне на трърдата и газ-парова фаза от цигарен дин на 3R4F референтна цигара и аерозол от СНТ.
Нецелеви скрининг на съединенията в дима и аерозола
За откриване на максимален брой химични вещества в аерозола учените прилагат метода на нецелевия скрининг. При него се събират всички известни и неизвестни вещества, присъстващи в пробата, като така се открива максимален брой вещества. За разлика от нецелевия, при целевия анализ се събират и оценяват концентрациите само на определени предварително известни вещества и не се измерват другите вещества, присъстващи в пробите. За обхващане на възможно най-голям брой вещества в химичните пространства на аерозола от нагрявянето на тютюна при СНТ и в дима от цигара, учените от ФМИ разработват и прилагат няколко припокриващи се аналитични метода, като използват както газова, така и течна хроматография. Течната хроматография с методи за мас-спектрометрия с висока резолюция се използва за откриване на високо полярни съединения. Двуизмерната газова хроматография с мас-спектрометрични методи отчита времето на изпаряване и е за допълнително откриване на летливите и неполярни съединения.
.jpg)
Илюстрация на набора от приложените нецелеви методи, покриващи очакваното химично пространство за цигарен дим и аерозол от нагряване на тютюн. HILIC е съкращение, което означава течна хроматография чрез хидрофилно взаимодействие.
При използване на нецелеви методи само много малка част от съставните вещества могат да се пропуснат, като например високо реактивни съединения с кратък живот. Тези методи например не откриват формалдехид, високо реактивно карбонилно съединение, за което е известно, че присъства и в цигарения дим, и в аерозола, получен при нагряване на тютюна.
Определени са веществата, които присъстват в концентрации над 100 нанограма в дима на цигара или в аерозола от един тютюнев стик. Този праг е избран като компромис между броя идентифицирани съединения и изискваното общо усилие за тяхното идентифициране. Тъй като е известно, че броят на съединенията се увеличава експоненциално с намаляването на тяхната концентрация, усилието, необходимо за идентифициране на значително увеличен брой съединения при праг под 100 ng/стик не е оправдано. Освен това, учените изчисляват, че при прилагане на праг за оповестяване над 100 ng/стик, само по-малко от едва 1% от общата маса, определена посредством нецелеви скрининг, остава неизвестна.
Чрез нецелеви скрининг са идентифицирани общо 529 съединения в концентрации от ≥ 100 ng/ стик в аерозола на СНТ и е изчислено, че те съставляват близо 100% от общата определена аерозолна маса. Водата, никотинът и глицеринът, които присъстват в големи количества в аерозола на СНТ, са определени посредством отделни целеви измервания и не са обект на нецелевия скрининг.
.jpeg)
Над 96% от идентифицираните съединения по маса, установени в аерозола на СНТ, са потвърдени чрез референтни стандарти.
От общо 529-те съединения 363 (68.6%) са установени само в твърда фаза, а 127 (24.0%) – само във фаза газ-пара. Освен това, 39 (7.4%) от съединенията присъстват и в твърда, и в газ-парова фаза. Въпреки че учените не охарактеризират напълно състава на цигарения дим от референтна цигара 3R4F (над 6000), според изчисленията им, в аерозола на СНТ има десетократно по-малък брой химични вещества и може да се потвърди, че тези 529 съединения в аерозола са част от над 6 000-те съединения, за които е известно, че присъстват в цигарения дим.
Повечето от тези 529 съединения присъстват в аерозола на СНТ в по-ниски концентрации от тези в дима от референтна цигара 3R4F. Само малък брой съединения присъстват в аерозола на СНТ в по-високи концентрации от тези, измерени в дима от референтна цигара 3R4F.
.jpeg)
Резултати от нецелеви скрининг и нецелеви диференциален скрининг. Вляво: Над 96% от общата маса, характеризирана посредством нецелеви скрининг и представляваща над 80% от общия брой идентифицирани съединения, бе потвърдена чрез референтни стандарти. Вдясно: При подхода на нецелеви диференциален скрининг не се прилага праг на определяне и той цели идентифициране на всички съединения, които присъстват в аерозола на СНТ в по-големи количества от тези в дима от 3R4F.
При определянето само на съединенията в аерозола в концентрации над 100 ng/стик е възможно да бъдат пропуснати съединения в концентрации под прага, които може да представляват повод за внимание от токсикологична гледна точка. Преди това учените са използвали тук описаните методи за подход на диференциален скрининг, при който не се прилага праг на определяне. В този случай диференциалният скрининг се прилага за идентифициране на съединения, които присъстват в аерозола на СНТ в по-големи количества, отколкото тези в цигарения дим. В проучването са идентифицирани три съединения в концентрации по-ниски от 100 ng /стик, които са характерни само за аерозола от нементолов вариант от СНТ (цис-сескисабинен хидрат в концентрация от 61 ng /стик; етил додеканоат в концентрация от 23 ng /стик; и 4-хидрокси бензенметанол в концентрация от 11 ng /стик). На тези съединения, заедно със съединенията, установени в по-големи количества в аерозола на СНТ в сравнение с цигарен дим, е направена токсикологична оценка.
Четири съединения, които не са включени в нито един приоритетен списък с токсични вещества, са отбелязани като вещества, на които следва да се обърне внимание от токсикологична гледна точка, а именно глицидол, 3-монохлорпропан-1,2-диол (3-MCPD), 2-фуранметанол, и фурфурал; но концентрациите на тези химически вещества в аерозола са под тези, будещи тревога. Трябва да се отбележи, че Агенцията по храни и лекарства на САЩ (FDA) прави оценка на тези резултати и посочва следното: „Въпреки че някои химически вещества са генотоксични или цитотоксични, тези вещества присъстват в много ниски концентрации {в аерозола} и потенциалните им ефекти се компенсират от значителното намаление на броя и концентрациите на ВПВВ, установените в горимите цигари“.
Изводи
В това проучване се представя първото обстойно химическо характеризиране на състава на аерозола от нагряване на тютюна при продуктова СНТ на ФМИ. Получените резултати показват, че съществуващите приоритетни списъци с токсични вещества са приложими за оценката. Установява се, че някои съединения са в по-големи количества или присъстват само в аерозола СНТ. Тези съединения са включени в приоритетни списъци с ВПВВ за такива изделия. Тяхното наличие, обаче, е в толкова ниски концентрации, че трябва да бъде оценявано в контекста на общото намаление на съставните химични вещества, включително на известните вредни и потенциално вредни вещества.
Материалът се публикува с подкрепата на Филип Морис България.
