Это седьмая публикация Роберто Сассмана из серии постов, посвящённой аэрозолям вейпинга, их свойствам, оптимальному режиму использования и сравнению с табачным дымом и другими аэрозолями.
👉 Оригинал публикации ✈️Наш канал в Telegram 🧐 Все новости и новинки вейпинга — на сайте BelVaping
Системы in vitro и in vivo, подвергавшиеся воздействию аэрозоля, генерируемого мощными электронными сигаретами
Несмотря на свои ограничения, исследования воздействия аэрозолей от электронных сигарет на системы in vitro и in vivo являются очень важными инструментами для понимания профиля безопасности вейпинга. Наряду с применением соответствующих биологических протоколов, экспериментальных процедур и методов, правильные экспериментальные процедуры для получения этих аэрозолей являются важнейшим компонентом для определения качества этих исследований.
Результаты воздействия аэрозолей, образующихся в нереалистичных или перегретых условиях, на системы in vitro и in vivo не представляют ценности, даже при применении превосходных и эффективных процедур и методов оценки биологических эффектов.
Как объяснялось ранее (Публикация 2, Публикация 3, Публикация 4), соотношение между подаваемой мощностью и скоростью воздушного потока в лабораторных экспериментах имеет решающее значение для генерации аэрозолей для электронных сигарет в оптимальном режиме (линейная зависимость между массой испаренной жидкости и подаваемой мощностью). Как обсуждалось в Публикациях 4, 5 и 6, существует полная уверенность в перегреве аэрозолей при сочетании высокой мощности (>40 Вт), низкого сопротивления спирали (<1 Ом) и методе CORESTA, а также аналогичных скоростей воздушного потока (1-2 л/мин).
Обзор литературы
В этой публикации представляются и обобщаются результаты обзора литературы, написанного Себастьяном Суле и Роберто Сассманом, который в настоящее время находится на стадии рецензирования. В результате поиска литературы было обнаружено 40 исследований, в которых системы in vitro и in vivo подвергались воздействию аэрозолей от вейпов, генерируемых с помощью одного и того же экспериментального прибора — InExpose производства SCIREQ (Scireq® , Монреаль, Квебек, Канада).
Первоначально была попытка найти исследования, используя InExpose, с помощью поиска PRISMA, но этот поиск оказался безуспешным, поскольку важные ключевые слова (InExpose, SCIREQ, третье поколение, Evic и т. д.) не встречались в заголовках статей. Также было принято решение сосредоточиться на исследованиях, использующих испаритель с сопротивлением 0,15 или 0,2 Ом. В итоге был использован Google Scholar, который может искать определенные слова внутри статей, но все равно пришлось фильтровать поиск вручную из-за ограничений Google Scholar.
Из 40 доклинических исследований, найденных в ходе поиска, только 3 исследования (обозначенные как «Достоверно») содержали полную информацию об экспериментальных процедурах генерации аэрозоля (сопротивление испарителя, подаваемая мощность или напряжение, скорость воздушного потока, длительность и частота затяжек, или температура испарителя). Остальные 11 исследований («Почти достоверно» и «Подозрительно») содержали достаточно информации, чтобы можно было сделать выводы о недостающих параметрах. Информация по оставшимся 26 исследованиям настолько скудна, что любая оценка по ним будет носить предположительный характер. В таблице ниже перечислены 14 исследований, в которых удалось найти достоверную (прямую или косвенную) информацию о процедурах генерации аэрозоля.
Рисунок 1. В таблице представлены 14 исследований, которые предоставили минимально достаточную информацию о процедурах генерации аэрозолей
Список из 40 исследований можно найти в препринте в Qeios. Обратите внимание, что в 9 из этих 14 исследований использовались жидкости для электронных сигарет с концентрацией никотина выше 20 мг/мл, которые потребители не используют в мощных устройствах.
InExpose of SCIREQ
Система InExpose — это компьютеризированная система производства компании SCIREQ (Scireq® , Монреаль, Квебек, Канада), предназначенная для проведения экспериментов по оценке биологического воздействия различных взвешенных в воздухе и передаваемых через него раздражителей (включая табачный дым и аэрозоли электронных сигарет) на системы in vitro и in vivo.
Рисунок 2. InExpose
Хотя InExpose позволяет генерировать аэрозоль с помощью любого вейп-устройства, по умолчанию (по крайней мере, до конца 2024 года) используется Evic Mini, устройство третьего поколения, выпущенное в 2015 году компанией JoyeTech. Оно было одним из первых, позволяющих использовать режимы регулировки мощности и температуры при затяжке. InExpose позволяет выбирать различные спирали и сплавы с сопротивлением 0,15, 0,5, 1,0 и 1,5 Ом.
Рисунок 3. JoyeTech Evic Mini
Однако InExpose по умолчанию использует только «мод» (батарея плюс электронная схема) Evic Mini, заменяя оригинальный атомайзер на изготовленный на заказ бак объемом 7 мл (см. видео в этой опубликованной статье). Следующие изображения взяты из этого видео.
Рисунок 4 : Модификация и бак Eviv Min
Пользователи InExpose могут программировать профили затяжек, продолжительность и частоту, но его максимальный мгновенный пиковый поток составляет 1,675 л/мин, что приводит к ограничению скорости воздушного потока примерно до 1-2 л/мин при продолжительности затяжек около 2-4 секунд.
Калибровочные тесты
На экране прибора Evic Mini отображаются выбранные пользователем значения мощности и температуры (в соответствующих режимах). Авторы, использующие InExpose, указывают эти значения в разделе методов (хотя часто авторы их не упоминают). Однако их необходимо проверить в лаборатории (а также проверить сопротивление испарителя). Эта калибровка была описана в предыдущей статье Суле, Констанса и Квинти, которая показала значительные расхождения со значениями на экране прибора. Результаты этой калибровки для койла с сопротивлением 0,15 Ом можно увидеть на следующих графиках (воспроизведенных в рецензии, находящейся на стадии пересмотра):
Рисунок 5 : Калибровочные кривые Evic Mini.
Заштрихованные области на калибровочных графиках на рисунке 4 описывают мощность, температуру и напряжение, заявленные по меньшей мере 14 авторами (с экрана прибора), в сравнении (красные кружки) с лабораторными измеренными значениями по вертикальной оси. Авторы установили мощность на уровне 60-80 Вт, температуру на уровне 220-250 °C и напряжение на уровне 4-4,8 В. Калибровка показывает, что все эти значения на экране прибора соответствуют измеренной подаваемой мощности 40-45 Вт. Отдельная калибровка температуры (не отображается) показывает измеренную температуру испарителя 300 °C для значений на экране 220-250 °C. С учетом этой калибровки следующим этапом является проверка того, находится ли Evic Mini в оптимальном режиме при этих уровнях мощности, сопротивлении койла 0,15 Ом и допустимом потоке воздуха 1-2 л/мин.
Перегрев, содержание альдегидов и другие проблемы
Как упоминалось в публикации 2, оптимальный режим характеризуется линейной зависимостью между массой испаренной жидкости для электронных сигарет (MEV) и подаваемой мощностью при заданной скорости воздушного потока. Отклонение от этого режима также отмечается экспоненциальным увеличением концентрации альдегидов. Этот тест был проведен Суле, Констансом и Квинти и воспроизведен в рецензируемом обзоре. Полученные графики:
Рисунок 6. Оптимальный режим работы Evic Mini при скорости воздушного потока 1 л/мин и сопротивлении катушки 0,15 Ом. На правом графике показано образование альдегида.
При подаче мощности 40-45 Вт (затененная область) очевидно, что Evic Mini работал в режиме перегрева, превышающем оптимальный режим 14-30 Вт (затененная область). Следовательно, мы можем с полной уверенностью утверждать, что по меньшей мере в 14 исследованиях клеточные культуры и грызуны подвергались воздействию перегретых аэрозолей, содержащих карбонилы. Мы также можем с полной уверенностью утверждать, что достоверность биологически вредных эффектов, выявленных в этих исследованиях, вызывает сомнения.
Признаки перегрева можно увидеть в опубликованном видеоролике, объясняющем работу InExpose. Как показано на рисунке ниже, в начале эксперимента жидкость для электронных сигарет прозрачна (панель a), а в конце приобретает коричневый цвет (панель b).
Рисунок 7. Изменение цвета жидкости
Изменение цвета сигнализирует о начале пиролиза хлопка (целлюлозы) в фитиле. Этот пиролиз связан с «сухой затяжкой», однако это постепенный процесс, начинающийся при 300°C с высвобождением органических соединений, изменяющих химический состав жидкости для электронных сигарет. Как показали калибровочные тесты, температура спирали достигает 300°C, даже когда на экране прибора отображаются температуры ниже 250°C. Температура 300°C выше точки кипения любой смеси PG/VG и значительно превышает допустимый уровень перегрева. Кроме того, горизонтальное положение мода может ухудшить капиллярность фитиля, увеличивая риск сухой затяжки. CORESTA рекомендует размещать устройство под углом 45°.
Помимо перегрева и содержания альдегидов, использование саб-омного устройства с потоком воздуха около 1 л/мин не отражает реального потребительского использования таких устройств, которое и без того в настоящее время весьма ограничено. Это ставит под сомнение целесообразность использования этих устройств в любых токсикологических исследованиях.
Еще одна проблема, выявленная в некоторых из рассмотренных нами исследований, заключалась в использовании электронных жидкостей для Evic Mini (мощного устройства), содержащих солевой никотин с высокой концентрацией — от 20 до 36 мг/мл. Авторы, использовавшие эти жидкости, оправдывали это попыткой имитировать курильщиков с сильной никотиновой зависимостью. Это совершенно неверно и противоречит потребительскому опыту. Для обеспечения высокой концентрации никотина у сильно зависимых пользователей всегда используются маломощные устройства (поды и одноразовые устройства), в то время как мощные устройства, наоборот, используются с низким содержанием никотина (никотиновая основа <6 мг/мл). Мощные устройства генерируют большую массу аэрозоля за одну затяжку (20-50 мг), поэтому такая высокая концентрация никотина, достигаемая при типичной глубокой затяжке «прямо в легкие», неизбежно приводит к передозировке пользователей.
Информационный вакуум и воспроизводимость
Важнейшим критерием качества экспериментальной науки является уверенность (или наилучший возможный подход к уверенности) в возможности воспроизведения и/или повторения всех экспериментов. Этот критерий требует от авторов предоставления всей информации об экспериментальных процедурах для любого, кто располагает соответствующими инструментами и ресурсами, чтобы повторить эксперименты.
Из 40 доклинических исследований, найденных нами в ходе поиска литературы, все биологические протоколы и связанные с ними экспериментальные процедуры описаны подробно. Однако только 14 исследований, перечисленных на рисунке 1, предоставили достаточную информацию об экспериментальных процедурах генерации аэрозоля (сопротивление койла, подаваемая мощность или напряжение, скорость воздушного потока, длительность и частота ингаляций, или температура койла).
Упомянутые выше 14 исследований являются воспроизводимыми и поддающимися повторению (по крайней мере, 3 из них). Информация о генерации аэрозоля в остальных 26 исследованиях слишком скудна, чтобы делать какие-либо выводы, кроме предположений. Эти 26 исследований невоспроизводимы и не поддаются повторению. Это серьезный недостаток экспериментальных исследований, хотя, похоже, авторы не знают об этой проблеме, полагая, что с экспериментами нет проблем, если биологические протоколы были проведены должным образом. Отсутствие учета воспроизводимости путем нераскрытия параметров генерации аэрозоля, по-видимому, является распространенной проблемой в доклинических исследованиях. Это проблема, которую необходимо решить в процессе рецензирования.
Финансирование
Подавляющее большинство из 40 найденных нами исследований финансировалось Национальным институтом здравоохранения США (NIH), иногда напрямую, иногда через FDA CTP или другие учреждения (университеты) в США. Менее 6 исследований частично финансировались китайскими, канадскими и немецкими учреждениями. Мы оцениваем общий объем финансирования более чем в 10 миллионов долларов США. В следующей таблице показаны источники финансирования 14 исследований, перечисленных в таблице на рисунке 1 (все они финансировались NIH США и университетами США, за исключением двух совместных фондов из Германии):
Проблемы с публикациями
Авторы уже получили 4 отказа в публикации этой рукописи в токсикологических журналах. Рукопись была одобрена примерно половиной рецензентов, некоторые даже хвалили её, но другая половина отклонила её, выразив грубые оценочные замечания и намекнув на «конфликт интересов». Редакторы были грубы и некомпетентны, скрывали информацию и игнорировали положительные отзывы, в то время как их окончательные решения по сути повторяли (иногда дословно) комментарии негативных рецензентов. Эта проблема заслуживает отдельной статьи, которая будет опубликована в ближайшем будущем. Тем не менее, мы продолжаем попытки.
Однако некоторые из негативных рецензентов подняли интересный вопрос: клетки и мыши подвергаются воздействию «разбавленного» (и, следовательно, «очищенного») аэрозоля, который проходит через различные трубчатые каналы, соединяющие устройство с камерой для экспозиции. Это полуправда, аэрозоль, очевидно, разбавляется в воздухе, но это не устраняет токсичные соединения в газовой фазе (такие как альдегиды и летучие органические соединения). Прохождение через проводник в первую очередь влияет на твердую фазу (капли), при этом более крупные частицы сталкиваются и оседают на стенках проводника. В одном из рассмотренных нами исследований (Мутхумалага и Рахман) были взяты пробы из камеры, где находились мыши, и обнаружено большое количество альдегидов и летучих органических соединений. Был упомянут этот факт в ответе этим рецензентам, но это не принесло результата.
Выводы
К сожалению, из 40 исследований, в которых утверждалось об использовании прибора InExpose, только 14 предоставили достаточную информацию о параметрах образования аэрозоля. Информация в остальных исследованиях была либо недостаточной, либо отсутствовала вовсе, что делает их результаты невоспроизводимыми.
Используя ранее опубликованные калибровочные тесты Evic Mini, удалось определить, что (по крайней мере) во всех этих 14 исследованиях клетки и грызуны подвергались воздействию перегретых и насыщенных альдегидами аэрозолей. Что касается остальных исследований, этот вывод зависит от имеющейся информации, предоставленной авторами. Было обнаружено еще 67 исследований, в которых присутствовала та же методологическая ошибка, но в них не использовался прибор InExpose. Рассмотрим их в будущем.
Авторы считают InExpose очень ценным инструментом для изучения воздействия аэрозолей от электронных сигарет, но SCIREQ необходимо обновить свое стандартное устройство (если оно еще этого не сделало). Ставится под сомнение целесообразность использования Evic Mini или других устройств с сопротивлением ниже 1 Ом в доклинических исследованиях, учитывая, что потребительское использование таких устройств в настоящее время крайне ограничено.
Из 14 исследований, в которых использовался прибор InExpose и которые удалось проанализировать, оценка безопасности вейпинга оказалась бесполезной, поскольку в них использовался протокол затяжек, приводящий к образованию перегретых аэрозолей, что полностью противоречит использованию потребителями саб-омных устройств для затяжки «прямо в легкие», предполагающей большой поток воздуха. Тот же вывод применим и к 67 исследованиям, которые были найдены и в которых прибор InExpose не использовался.
Первая часть
Вторая часть
Третья часть
Четвёртая часть
Пятая часть
Шестая часть
Источник | robertosussman.substack.com
Фото | Image by diana.grytsku on Freepik