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抽象
意义电子香烟，也被称为电子香烟，被设计成模仿普通卷烟设备，并通过吸入而不燃烧烟草尼古丁交付。他们声称没有其他有毒物质尼古丁交付并成为普通香烟更安全的替代。然而，很少毒性测试已被执行，以评估从电子香烟产生的蒸气的化学性质。本研究的目的是屏幕电子香烟蒸气进行四组潜在的毒性和致癌性化合物的含量：羰基，挥发性有机化合物，亚硝胺和重金属。
材料和方法蒸气从12个品牌电子香烟和参比产品，药用尼古丁吸入，在使用改进的吸烟机控制的条件产生。从蒸汽中提取所选择的有毒化合物到固相或液相，并用色谱法和光谱学方法进行分析。
结果我们发现，电子烟蒸气含有一些有毒物质。毒物的水平比香烟烟雾降低9-450倍，并且也，在很多情况下，在参考产品中发现微量的可比性。
结论我们的研究结果与以下观点一致:用电子烟代替烟草香烟可能大大减少接触特定烟草毒物。对于那些不愿戒烟的烟民来说，电子烟作为一种减少危害的策略，值得进一步研究。(要查看波兰文和德文的摘要，请查看网上的补充文件。)
- 电子尼古丁输送装置
- 毒理学
- 致癌物
- 降低危害
从Altmetric.com统计
介绍
电子烟，也被称为电子香烟，是一种类型的尼古丁吸入器中，模仿普通香烟。虽然大多数电子香烟类似于其他烟草产品，如香烟或雪茄，某些类型的像笔，螺丝刀甚至口琴。E-香烟含有在一次性盒烟碱溶液。当溶液完成或者可能是由电子香烟用户被重新填充的盒被更换。与普通香烟，其中涉及烟草燃烧相反，电子香烟使用热尼古丁溶液转变成蒸汽。处理和纯化，从烟叶，悬浮在甘油或丙二醇与水的混合物尼古丁，被汽化。烟碱存在于这样的蒸气进入呼吸道，从那里其被吸收到血流中。1-4
电子香烟的代理商推广产品完全不含有害物质。对电子香烟的无害化的要求的依据是，他们不提供有毒剂量的尼古丁和尼古丁解决方案缺乏有害成分。E-卷烟新产品和新，因此，需要进一步测试，以评估它们的毒性。目前，在缺乏或在从电子香烟产生的，并且可以通过用户吸入的蒸气有毒化学品存在下的科学证据是非常有限的。2008年8月，啤酒Alwen，助理总干事非传染性疾病和精神卫生，指出，“电子烟是不是一个成熟的尼古丁替代疗法。世卫组织没有科学证据，以确认该产品的安全性和有效性。然而，世卫组织不打折的可能性，电子烟可作为戒烟的有用工具。只有这样，才能知道是测试。5道格拉斯·贝彻中，世卫组织无烟草行动主任指出，只有临床试验和毒性分析，可以考虑允许电子香烟的尼古丁替代疗法的一个可行的方法。6
到现在为止大多数对电子香烟进行测试包括在墨盒或填充尼古丁分析解决方案的化学品。7-18当前测试表明墨盒不含或含有痕量的潜在的有害物质，包括亚硝胺，乙醛，丙酮和甲醛。但是，使用电子香烟需要加热筒和这样的条件下可能导致形成新的化合物的化学反应。这种情况发生在普通香烟，其中在燃烧过程中形成许多有毒化合物的情况下。美国食品和药物管理局代理卫生和人类服务的美国能源部进行的测试显示，其中的亚硝胺和二甘醇的痕量电子烟蒸气存在。这些测试是在模拟实际使用产品的方式进行。19
我们开发的分析方法并且在由不同品牌和类型的电子香烟产生的蒸气所选择的化合物的测量浓度。我们集中研究对有毒化合物的四个最重要的群体存在于烟草烟雾：羰基化合物，挥发性有机化合物（VOC），烟草特有的亚硝胺和金属（表格1）。
材料和方法
电子香烟和参考产品（力克雷吸入剂）
由于互联网是目前产品的主要分销渠道，我们搜索了价格比较网站、在线市场(Allegro.pl拍卖服务)和电子烟用户的互联网论坛，以确定在波兰销售的最受欢迎的电子烟品牌。搜索仅限于来自波兰的网页，在检索选项中只允许使用波兰语。约有30个品牌被确定。品牌进入谷歌。pl，并根据它们生成的点击率进行排序。在搜索引擎中，选择的30个型号的点击量允许选择11个最受欢迎的电子烟品牌。此外，一款在英国购买的电子烟模型也在研究中被使用。研究中选择的所有电子烟型号都是在网上购买的。本研究中测试的产品特性如下所示表2。
研究使用了相同品牌的合适的墨盒。它们的购买来源与电子烟相同，并与选定的型号相匹配。所有药盒的特点是尼古丁含量高(16-18毫克)。作为参考产品，使用了医用尼古丁吸入器(Nicorette 10 mg, Johnson&Johnson，波兰)。研究用的吸入器购自当地的一个药品仓库。
从电子烟及参考产品产生的蒸气
蒸气从电子香烟用的是吸烟机Palaczbot（罗兹技术大学，波兰）如先前所述生成。3.这是一个单端口线性活塞式吸烟机与可调式喷吐制度在一个非常广泛的范围，由计算机界面控制。
导频样本，结果可知是不可能从在假定为传统卷烟测试（国际标准化组织（ISO）3808）标准实验室条件电子香烟产生蒸气。24Inhalation of a volume of 35 ml anticipated in conventional cigarette standard is insufficient for activation of most of the e-cigarettes. Thus, we decided to generate vapour in conditions reflecting the actual manner of e-cigarettes using, determined based on the results of inhalation topography measurement among 10 ‘e–smokers’, who declared that they regularly use e-cigarettes for a period longer that 1 month.3.一个ll testing procedures in this work were carried out using the same averaged puffing conditions: puff duration of 1.8 s, intervals between puffs of 10 s, puff volume 70 ml and number of puffs taken in one puffing session was 15. A total of 150 puffs were taken from each e-cigarette in 10 series of 15 puffs with intervals between series of 5 min each. Each e-cigarette was tested three times on three following days after batteries were recharged during nights. A fresh cartridge was placed on the e-cigarettes each day they were tested. Vapour was visibly being produced during the full 150 puffs taken from each product tested.
分析化学
注意：样品制备和分析的细节在网上给定补充材料。
它计划吸收含有有机溶剂（萃取液）或球茎上合适的吸附剂（萃取到固相）所分析的蒸汽组分。这需要上述系统的变形例中，以这样的方式，以使所希望的吸附系统的快速连接。由于它们的挥发性羰基化合物和有机化合物被困在装有固态吸附剂的管。金属and nitrosamines in turn, which are characterised by lower volatility, were to be absorbed in two gas washing bottles with methanol (50 ml in each bottle). Both washing bottles were immersed in acetone-dry ice bath in order to avoid any losses of volatile solvent. A picture of the set for vapour generation from e–cigarette and metals or nitrosamines absorption is presented in online补充图S2。
的样品中，在制备和缩合步骤后，进行了使用具有高特异性和灵敏度允许分析的化合物的甚至痕量检测的分析方法进行分析。图1示出了样品制备过程;和所有的分析方法在网上详细描述补充材料。甲醛，乙醛，丙烯醛，丙酮，丙酸醛，巴豆醛，丁醇，苯甲醛，异戊醛，戊酸醛，间：以下的羰基化合物用高效液相色谱法与二极管阵列检测器（HPLC-DAD）在这项工作中分析甲基苯甲醛，邻甲基苯甲醛，对甲基苯甲醛，己醛，2,5-二甲基苯甲醛。挥发性有机化合物包括苯，甲苯，氯苯，乙苯，间，对 - 二甲苯，邻二甲苯，苯乙烯，1,3-二氯苯，1,4-二氯苯，1,2-二氯苯，萘，并用气相色谱 - 质谱法进行分析。中烟草特有的亚硝胺测定两种化合物：N'-亚硝基（NNN）和4-（methylnitrosoamino）-1-（3-吡啶基）-1-丁酮（NNK）与超高效液相色谱 - 质谱法。使用电感耦合等离子体质谱技术来量化下列金属：钴（Co），镍（Ni），铜（Cu），锌（Zn），镉（Cd），铅（Pb），砷（As），铬（CR），硒（Se），锰（Mn），钡（Ba），铷（Rb），锶（Sr），银（Ag），铊（Tl）和钒（V）。在这项工作中所使用的所有分析方法进行了验证按照上协调指导Q2国际会议（R1）。25
分析程序在研究从电子香烟测试致癌物和毒物选择在蒸气施加。GC-MS，气相色谱 - 质谱法;HPLC-DAD，带有二极管阵列检测的高效液相色谱法;ICP-MS，电感耦合等离子体 - 质谱法;TSNA，烟草特有亚硝胺;UPLC-MS，超高效液相色谱 - 质谱法;VOC，挥发性有机化合物。
统计分析
结果表示为在蒸气从电子香烟产生（每150喷）所选化合物的平均值±SEM水平。针对该研究比较了从力克雷吸入剂对所有检查电子香烟模型得到的结果气溶胶得到的结果。由于群体规模小，从两组平均值之间的差异是基于学生的t检验评估。所有的统计分析使用软件对数据进行统计分析国家统计V.9.0（StaftSoft，塔尔萨，USA）进行。显着性水平被确定为P <0.05。
结果
羰基化合物
间15个羰基进行分析，仅在4从电子香烟产生的蒸气被发现（表3）;并且在几乎所有的检测电子香烟鉴定这些化合物。唯一的例外是一个电子香烟标有代码EC09，其中丙烯醛未检测到。的羰基的三个具有已知的毒性和刺激性属性：甲醛，乙醛和丙烯醛。The content of formaldehyde ranged from 2.0 µg to 56.1 µg, acetaldehyde from 1.1 µg to 13.6 µg, and acrolein from 0.7 µg to 41.9 µg per one e-cigarette (150 puffs). Trace amounts of formaldehyde, acetaldehyde and o-methylbenzaldehyde were also detected from the Nicorette inhalator. None of these compounds were detected in blank samples.
挥发性有机化合物
中分析11升的VOC，只有两个在从电子香烟产生的蒸气的样品被发现（表3），在几乎所有的检测电子香烟鉴定和这些化合物。唯一的例外是电子香烟标有代码EC02，其中没有检测到甲苯和间，对 - 二甲苯。The content of toluene ranged from 0.2 µg to 6.3 µg per one e–cigarette (150 puffs). Although the m,p-xylene levels found in analysed samples of e–cigarette vapours ranged from 0.1 µg to 0.2 µg, it was also found on the same level in blank samples. In Nicorette inhalator in turn, none of the compounds analysed in that group were noted.
烟草特有亚硝胺
研究中分析的两种亚硝胺均在电子烟(表3）。NNN不是在标有代码EC01，EC04和EC05和NNK电子香烟发现产品EC04，EC05和EC12没有确定。The content of NNN ranged from 0.8 ng to 4.3 ng, and NNK from 1.1 ng to 28.3 ng per one e–cigarette (150 puffs). In Nicorette inhalator or in blank samples in turn, none of these compounds was noted.
金属
间12米的金属分析在研究中，镉，镍和铅进行了鉴定，并且在从电子香烟产生的所有蒸气出席者（除镉，这是不在代码EC12的产物来检测;表3）。The content of cadmium ranged from 0.01 µg to 0.22 µg, nickel from 0.11 µg to 0.29 µg and lead from 0.03 µg to 0.57 µg per one e-cigarette (150 puffs). The same metals in trace amounts were detected in Nicorette inhalator and in blank samples.
讨论
我们检查从电子香烟12个模型生成用于四组在烟草烟雾中发现的有毒化合物的存在蒸气。力克雷吸入器被用作参考产品。这样的选择是通过的前提下，像力克雷吸入治疗产品应满足规定的安全标准，不应包含任何的分析有毒化合物显著水平所决定的。
我们的结果证实了之前的研究结果，即在墨盒中检测到少量的甲醛和乙醛。9,18然而，到目前为止，还没有报道在烟筒或尼古丁溶液中存在丙烯醛。使用三种不同尼古丁溶液的电子烟的志愿者在测试室内呼出的蒸汽中也发现了甲醛和乙醛。26最近,中山教授等27表明，从单一品牌电子烟的产生的蒸气含有甲醛，乙醛和丙烯醛的低的水平。有一种可能性，即丙烯醛仅存蒸气，因为这种化合物可以形成为将甘油加热其是溶液的成分的结果。甘油的热解已经研究与观察到的主要产物丙烯醛，甲醛和乙醛蒸汽。28,29这些产品的出现脱水和甘油的碎片造成的。虽然通过将中性机制中的甘油的脱水的能量计算表明这些处理可以在相对高的温度才发生，例如在热解或燃烧，加入酸使基本上较低的脱水温度。三十
所有这三个羰基化合物在研究中发现和以上讨论已经被证明是在许多研究中的毒性：甲醛（通过国际局1组癌症研究，IARC）分类为对人类致癌31;乙醛可能致癌(2B组)，31和丙烯醛造成刺激到鼻腔，和损害肺的衬里，并且被认为在吸烟者有助于心血管疾病。32暴露于羰基化合物在气相中发现可能导致口腔和喉咙发炎是电子香烟用户最常见的不良事件。1,33研究由Cassee等34结果表明，暴露于甲醛、乙醛和丙烯醛混合物中的大鼠的感觉刺激比分别暴露于甲醛、乙醛和丙烯醛混合物中的大鼠更明显。未来的研究应评估电子烟使用者和非自愿暴露于呼出的蒸汽中的人短期和长期接触这些化合物可能产生的不良健康后果。
我们发现，一些电子烟的蒸汽中含有的致癌物质亚硝胺NNN和NNK的痕迹，而无论是从力克雷吸入气雾剂检测。The studies conducted previously reported the presence of NNN and NNK in e–cigarette cartridges in amounts of 3.9–8.2 ng per cartridge,18,19其与在本文件中获得的蒸气的结果相对应。但是其他一些研究报告说，一些墨盒是免费的亚硝胺。12各种研究的结果的这种不一致可能是由于可变灵敏度的不同的分析方法在研究中应用上面所讨论的。
检测分析的VOC的两个：甲苯和间，对 - 二甲苯。到现在为止进行的研究的无报告这些化合物在一个盒中，尼古丁溶液或电子香烟蒸气的存在。这些化合物没有通过Schripp的一项研究中发现等26被动暴露于电子香烟蒸汽。三种有毒金属，镉，镍和铅，在分析电子香烟的蒸气进行检测。由于在力克雷吸入微量和空白样品中也检测到相同的元件有可能有这些金属的其它来源。这个研究的限制，不允许我们得出结论单独电子香烟是否可能接触这些化学物质的显著来源。
最近，我们发表了一份关于尼古丁释放的波兰和英国的电子卷烟品牌检测研究。3.许多在纸上的同一品牌也被列入本研究和毒物测试交付。应当提及的是具有最高尼古丁释放的领导品牌没有为毒药输送产量最高。这是很重要的，而选择对尼古丁的品牌一般可避免最坏的品牌进行毒物。
结果使我们能够的各种电子香烟模型和常规香烟（根据文献数据）之间的有害物质的含量进行比较。35要在电子烟蒸汽和传统香烟的主流烟雾比较选择的毒素水平，我们认为电子香烟的用户产品使用的一个会议期间就超龄15个泡芙，这将对应于一个吸普通香烟。在我们的研究中，从150个泡芙（10系列的每个15喷）生成从电子香烟的蒸气。为了比较的目的，我们假定一个电子香烟对应的那个150抽吸到吸烟10支。常规香烟和电子香烟之间毒性物质水平的比较示于表4。
如图表4传统香烟烟雾中所发现的有毒化合物含量是电子烟的9 - 450倍。吸电子烟(也被称为“vaping”)会导致暴露在致癌的甲醛中，其危害与吸卷烟不相上下。医用吸入器的蒸汽中也发现了甲醛，其含量与电子烟蒸汽中的甲醛含量重叠。接触丙烯醛(一种氧化剂和呼吸刺激物，被认为是吸烟导致心血管疾病的主要因素)的电子烟蒸汽比香烟烟雾平均低15倍。电子烟中有毒金属和醛类物质的含量很低，与经过检测的治疗产品中含量相当。
该研究的结果支持这样的主张，即从电子香烟的蒸气比从香烟烟雾较少损害性。因此，人们可以预料，如果一个人从传统香烟切换到电子香烟暴露于有毒化学品和相关健康的不利影响将有所减少。然而，这一假设的确认需要使用涉及电子烟装置人们进一步研究。
我们研究的主要限制是，我们所使用的膨化轮廓可能不反映实际的用户粉扑地形。华等36报道说，电子香烟用户需要更长的时间泡芙，而粉扑持续时间电子香烟的品牌和用户之间的显著变化。这表明，通过电子香烟用户吸入毒物的实际剂量可能比我们的研究测量更高。同样与吸烟机烟被测试的结果（国际标准化组织（ISO），美国联邦贸易委员会（FTC））在我们的研究中获得的值应谨慎解读。我们研究的另一个限制是，我们只测试了12个品牌的电子香烟。有在市场上众多不同品牌，并且对他们的质量控制信息很少。
结论
从电子香烟产生的蒸气含有潜在的有毒化合物。然而，潜在的有毒化合物在电子香烟蒸气是水平9-450倍比在从普通香烟烟雾低，并且在很多情况下存在于药物制剂与跟踪相当量。我们的研究结果支持这样的想法，与电子香烟代烟草的香烟可能会明显降低暴露于烟草的特定的毒性。使用电子香烟的吸烟者谁不能退出，还需要进一步的研究中减少危害的策略。
什么本文补充
电子香烟的代理商推广产品完全不含有害物质。目前，对有毒化学品从电子香烟产生的，并通过他们的用户吸入蒸气存在不全面的研究。
对12个品牌的电子烟蒸气的化学成分进行研究后发现，这些蒸气含有一些有毒物质。
发现在电子香烟蒸气潜在的有毒化合物的水平是从九倍到几乎450倍下与普通香烟烟雾进行比较，并且在许多情况下存在于药物制剂，含有痕量相当量。
参考文献
补充材料
脚注
贡献者MLG和NB设计的研究和写文章。JK，MG和LK测试用吸烟机产品。AS和JK开发的分析方法和测量的羰基化合物和挥发性有机化合物。AP，MJC和CRD开发的分析方法和测量的金属。CH和PJ开发的分析方法和测定TSNA类。MLG和JK分析数据。所有贡献者批准稿件的最终版本。
资金这项研究同时第一作者是在西里西亚，波兰医科大学进行，下批数N N404 025638.该研究发起人波兰科学和高等教育部得到了支持曾在研究设计没有参与，收集，分析和解释数据，手稿或决定的书面形式提交的手稿出版。在加州大学亚硝胺的分析，旧金山被授予P30 DA012393和S10 RR026437来自美国国立卫生研究院的支持。
相互竞争的利益MLG获得的研究经费来自辉瑞戒烟药物的制造商，目前由英国中心烟草控制研究（UKCTCS），卓越的英国公共卫生中心资助。UKCTCS接收从经济与社会研究委员会资助(ESRC)，英国心脏基金会（BHF），英国癌症研究中心，美国国家卫生研究所（NIHR），和医学研究理事会（MRC）。Benowitz博士是几家公司的市场戒烟药物的顾问，并一直在向烟草公司的诉讼支付专家。其他作者声明他们没有实际的或潜在竞争的经济利益。
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