Rokok Elektrik Sekali Pakai dan Risiko Kesehatan Terkait: Sebuah Studi Eksperimental
Tinggalkan pesan
Rokok Elektrik Sekali Pakai dan Risiko Kesehatan Terkait: Sebuah Studi Eksperimental
Abstrak
Penggunaan sistem pengiriman nikotin elektronik (ENDS), termasuk rokok elektronik sekali pakai, sudah lazim. Analisis kimia ENDS yang ada berfokus pada e-liquid dibandingkan aerosol dan gagal mempertimbangkan ukuran partikel dan fraksi deposisi pernafasan aerosol, yang merupakan faktor kunci untuk dosis inhalasi. Studi ini menyelidiki kandungan kimia organik dan logam dalam aerosol ENDS dengan ukuran terpisah dan menilai dosis yang disimpan dan risiko kesehatan dari zat-zat ini. Analisis kimia aerosol dilakukan terhadap dua produk ENDS sekali pakai yang populer: Puff Bar (Grape) dan Air Bar (Es Semangka). Aerosol ENDS dihasilkan dan dikirim ke Micro-Orifice Uniform Deposit Impactor untuk mengumpulkan sampel aerosol dengan ukuran terpisah, yang kemudian dianalisis bahan kimia organik dan logam. Dosis harian dan seumur hidup untuk setiap bahan kimia diperkirakan. Penilaian risiko kanker dan non-kanker dilakukan berdasarkan dosis yang diberikan. Kami menemukan bahwa aerosol rokok elektrik mengandung bahan kimia organik dan logam berbahaya tertentu yang terbukti menyebabkan masalah pernapasan. Perkiraan risiko kanker pernafasan terkait dengan kromium dari produk ENDS dan nikel dari Air Bar (Es Semangka) jauh di atas risiko yang dapat diterima secara konvensional. Metode, temuan, dan implikasinya dapat berkontribusi pada literatur studi toksisitas ENDS yang masih ada serta memberikan masukan bagi regulasi tembakau dan studi skala besar di masa depan.
Kata kunci:
rokok elektrik sekali pakai; toksisitas aerosol; risiko kesehatan; distribusi ukuran partikel; deposisi pernapasan1. Pendahuluan
Penggunaan sistem pengiriman nikotin elektronik (ENDS), termasuk penggunaan rokok elektrik, lazim terjadi di kalangan remaja dan dewasa muda dan telah menjadi masalah kesehatan masyarakat. Menurut analisis sekunder kami terhadap data Survei Wawancara Kesehatan Nasional tahun 2019, tingkat prevalensi pernah menggunakan dan menggunakan ENDS saat ini di kalangan dewasa muda masing-masing adalah 32,4% dan 9,4%, mengikuti tren peningkatan selama dekade terakhir [1]. Lebih lanjut, penelitian yang menggunakan data Survei Tembakau Remaja Nasional tahun 2019 mengungkapkan bahwa 27,5% siswa sekolah menengah melaporkan penggunaan rokok elektrik saat ini; di antara mereka, 34,2% melaporkan sering menggunakan rokok elektrik (yaitu, digunakan selama 20 hari atau lebih dalam 30 hari terakhir) [2]. Produk ENDS sangat menarik bagi remaja dan dewasa muda karena karakteristiknya yang dapat disesuaikan dan baru [3,4,5], risiko yang dirasakan lebih rendah [6,7], dan penerimaan sosial yang lebih tinggi dibandingkan rokok yang mudah terbakar [8].
Produk ENDS beragam dan telah berkembang pesat dari produk sekali pakai seperti rokok (generasi pertama) hingga sistem kartrid (generasi kedua), sistem tangki (generasi ketiga), dan perangkat garam nikotin seperti JUUL (generasi keempat). Baru-baru ini, popularitas JUUL telah tersusul oleh perangkat rokok elektrik sekali pakai yang serupa dengan JUUL (selanjutnya disebut "AKHIR sekali pakai") karena pilihan rasanya, desain dan kemasannya yang menarik, harga murah, dan kenyamanan (yaitu, semua- in-one, mandiri, tanpa pengisian e-liquid dan tanpa pengisian baterai) [2,9]. Industri tembakau telah menunjukkan kecerdikan yang luar biasa dalam menyediakan produk baru/modifikasi dengan mengikuti peraturan [10]. Misalnya, sejak penelitian ini dilakukan pada awal tahun 2022, produk ENDS sekali pakai tidak dibatasi oleh peraturan rasa federal karena definisi kartrid yang sempit dari FDA [11]. Faktanya, 85,8% pengguna remaja saat ini membeli ENDS sekali pakai dengan rasa buah [12].
Penelitian telah menemukan bahwa produk ENDS mengandung bahan kimia penyedap rasa, yang beberapa diantaranya berhubungan dengan iritasi atau bahaya pernafasan, seperti δ-dodecalactone, mentol, benzil alkohol, dan corylone [13,14,15,16]. Selain itu, elemen pemanas (misalnya alat penyemprot/koil) dan tangki perangkat ENDS terdiri dari logam yang dapat dilepaskan ke dalam e-liquid dan aerosol saat digunakan, dengan kromium dan nikel menjadi kontributor utama risiko kanker [17,18]. Namun, analisis kimia yang dilakukan untuk produk ENDS, termasuk ENDS sekali pakai, terutama berfokus pada e-liquid yang tidak mencerminkan bahan kimia dalam aerosol ENDS yang sebenarnya tersimpan di saluran pernapasan pengguna ENDS [15,19]. Meskipun ada beberapa penelitian yang menganalisis aerosol ENDS [20,21,22] dan menilai risiko kesehatan yang terkait [18], penelitian ini gagal mempertimbangkan ukuran partikel aerosol ENDS dan pernapasan terkait ukuran tersebut. fraksi pengendapan sambil memperkirakan risiko kesehatan. Hal ini merupakan masalah serius karena ukuran partikel secara langsung mempengaruhi lokasi pengendapan pernafasan dan fraksi pengendapan di saluran pernafasan. Faktanya, aerosol ENDS yang dihasilkan dari vaping merupakan campuran tetesan cairan dengan diameter partikel aerosol mulai dari ultrafine (kurang dari 0,1 µm) hingga ukuran mikron (sampai sekitar 4 µm). Dengan demikian, aerosol ENDS yang dihirup diharapkan masuk dan mengendap di wilayah saluran napas manusia yang berbeda dengan dosis yang disimpan berbeda. Yang terpenting, sebagian besar aerosol ENDS diperkirakan akan mengendap di saluran pernapasan bagian bawah, sehingga kemungkinan besar akan menimbulkan dampak negatif terhadap kesehatan karena luas permukaan saluran napas di wilayah alveolar yang sangat besar [23]. Dosis yang disimpan adalah pendahuluan dari dosis internal sebelum mempertimbangkan pembersihan pernapasan dan tingkat penyerapan dan karenanya dapat berfungsi sebagai indeks pivot penilaian risiko kesehatan terkait vaping. Distribusi ukuran aerosol ENDS dan fraksi pengendapan pernafasan adalah faktor kunci untuk memperkirakan indeks pivot ini secara akurat [23], dan oleh karena itu harus dimasukkan dalam penilaian risiko kesehatan.
Studi ini mengisi kesenjangan pengetahuan dengan menggunakan pendekatan yang lebih baik untuk memperkirakan dosis bahan kimia yang disimpan dalam dua produk ENDS sekali pakai yang umum digunakan serta risiko kesehatan kanker dan non-kanker yang terkait. Pendekatan eksperimental mempertimbangkan fraksi deposisi pernafasan aerosol yang bergantung pada ukuran dan melakukan analisis unsur kimia yang dipisahkan berdasarkan ukuran pada aerosol ENDS. Temuan dari penelitian kami dapat meningkatkan akurasi dalam memperkirakan dosis bahan kimia ENDS yang disimpan di paru-paru pengguna vape, yang pada gilirannya dapat menjadi masukan bagi peraturan tembakau dan penelitian skala besar di masa depan yang menilai risiko kesehatan terkait dengan penggunaan produk ENDS sekali pakai.
2. Bahan dan Metode
2.1. Pengumpulan Sampel Aerosol ENDS Terpisah Ukuran
Analisis kimia aerosol dalam penelitian ini dilakukan terhadap dua produk ENDS sekali pakai yang populer berikut ini: Puff Bar (Anggur) dan Air Bar (Es Semangka). Pemilihan kedua produk ENDS sekali pakai ini didasarkan pada prevalensi produk ENDS sekali pakai dari studi terpisah yang dilakukan oleh tim peneliti yang meneliti perilaku penggunaan ENDS mahasiswa. Kedua produk ENDS sekali pakai ini adalah yang paling umum digunakan di antara peserta penelitian.
Dalam penelitian ini, sampel aerosol ENDS dengan ukuran terpisah dikumpulkan dengan menggunakan Micro-Orifice Uniform Deposit Impactor (MOUDI 110-R, MSP Co., Shoreview, MN, USA). MOUDI mampu mengumpulkan sampel aerosol dengan diameter partikel berkisar antara 0,056 hingga 18 µm dalam 11 tahap pengumpulannya (yaitu, pengambilan sampel terpisah ukuran). Produk ini mengungguli instrumen aerosol yang dapat membaca langsung seperti penghitung partikel dan spektrometer yang tidak dapat menangani aerosol rokok elektrik yang baru dihasilkan dengan konsentrasi aerosol yang sangat tinggi. Setiap tahap MOUDI memiliki rentang ukuran partikel yang dapat dikumpulkan, dan rata-rata fraksi deposisi paru dapat dihitung berdasarkan rentang ukuran partikel tersebut (lihat Lampiran A Tabel A1). Sampel aerosol ENDS yang dikumpulkan oleh MOUDI dalam berbagai tahap digunakan untuk perhitungan distribusi ukuran partikel dan analisis komposisi kimia.
Untuk mengumpulkan sampel aerosol ENDS sekali pakai, filter membran polytetrafluoroethylene (PTFE) (PALL Co., Port Washington, NY, USA) ditempatkan pada setiap tahap MOUDI, dan MOUDI dioperasikan pada laju aliran pengambilan sampel 30 L/mnt. Jarum suntik 100 mL digunakan untuk mengambil aerosol ENDS dari dua produk ENDS sekali pakai dan kemudian memompa aerosol ENDS langsung ke MOUDI untuk pengumpulan sampel. Prosedur ini diulangi 10 kali (10 isapan) untuk mengakumulasi jumlah aerosol ENDS yang cukup pada setiap tahap MOUDI untuk analisis berat dan zat selanjutnya. Setelah percobaan pengumpulan sampel, filter PTFE dengan sampel aerosol ENDS yang dikumpulkan dikeluarkan dari MOUDI, ditimbang satu per satu dengan timbangan mikro, dan kemudian dikirim ke laboratorium untuk analisis kimia organik dan analisis logam guna mengidentifikasi kandungan kimia yang bergantung pada ukuran dalam aerosol ENDS. Pengumpulan sampel dilakukan tiga kali untuk setiap produk ENDS untuk memastikan keandalan dan replikasi data. Distribusi ukuran partikel aerosol ENDS dan data unsur kimia yang bergantung pada ukuran memainkan peran penting dalam memperkirakan dosis simpanan bahan kimia ENDS tertentu di paru-paru pengguna vape.
2.2. Analisis Kimia dan Logam Organik
Analisis kimia organik untuk aerosol ENDS dilakukan menggunakan kromatografi gas-spektrometri massa (GC/MS) untuk mendeteksi massa bahan kimia organik seperti nikotin, PG, VG, dan zat penyedap pada filter MOUDI untuk memperoleh informasi yang bergantung pada ukuran. Secara khusus, dua END sekali pakai dibongkar untuk menemukan sumbu vaping yang direndam dalam e-liquid. Komponen kimia utama dalam e-liquid pertama kali diekstraksi dengan asetonitril dan dianalisis dengan GC/MS. Kemudian, sampel aerosol ENDS pada filter MOUDI diekstraksi dengan cara yang sama dan dipekatkan untuk analisis GC/MS. Analisis kimia GC/MS dilengkapi dengan sumber ion ionisasi elektron (GC/EI-MS, Agilent 6890N GC, dan 5975 inert XL MSD), dan semua bahan kimia dikuantifikasi menggunakan standar asli atau standar pengganti. Prosedur rinci untuk analisis organik dijelaskan di tempat lain [23]. Dalam analisis kimia organik, perolehan analit target ditentukan dengan memasukkan sejumlah bahan kimia ke dalam filter kosong (n=3) dan mengekstraksinya dengan prosedur yang sama seperti mengumpulkan sampel aerosol. Analisis logam dilakukan menggunakan Spektrometri Massa Plasma Berpasangan Induktif (ICP/MS) untuk mendeteksi massa logam berbahaya seperti nikel, kromium, dan timbal pada filter MOUDI yang berbeda untuk memperoleh informasi yang bergantung pada ukuran. Filter MOUDI pertama kali diproses untuk pelindian asam dan destruksi menggunakan HNO sulingan ganda yang sangat bersih3dan HF, dan kemudian larutan sampel yang telah dicerna diuapkan hingga mulai kering. Protokol yang telah ditetapkan sebelumnya diikuti untuk analisis ICP/MS menggunakan ICP/MS Triple Quad (Model 8800, Agilent Technologies, Santa Clara, CA, USA) [24]. Dengan cara ini, elemen logam hingga tingkat sub-ppb (ng/g) dengan presisi ±5% dapat diperoleh.
Fokus analisis laboratorium dalam penelitian ini adalah bahan kimia organik dan logam berbahaya yang sebelumnya diidentifikasi dalam aerosol ENDS dan dipublikasikan dalam literatur [14,18,25,26,27,28,29]. Oleh karena itu, desain analisis kimia organik kami difokuskan pada nikotin, pelarut pembawa (misalnya, gliserol, propilen glikol, formaldehida, asetaldehida, akrolein, aseton, metilglioksal, asam benzoat, dan trietil sitrat), serta penyedap rasa dan bahan kimia lainnya ( misalnya etilvanilin, vanilin, sinamaldehida, mentol, asetoin, citral, benzil alkohol, benzaldehida, diasetil, etil asetat, etil maltol, triasetin, metil antranilat, metil dihidrojasmonat, melonal, corylone, δ-dodecalactone, -terpineol, -decalactone, dan 3-heksen-1-ol). Dengan cara yang sama, lebih dari 20 logam terdeteksi dalam analisis logam kami, namun fokus penelitian ini adalah pada nikel (Ni), mangan (Mn), seng (Zn), kromium (Cr), dan timbal (Pb).
2.3. Memperkirakan Dosis Zat ENDS yang Disimpan
Untuk memperkirakan risiko kesehatan yang terkait dengan menghirup zat ENDS di paru-paru pengguna vape, dosis harian rata-rata (ADD) dan dosis harian rata-rata seumur hidup (LADD) dihitung. ADD dan LADD dihitung berdasarkan persamaan konvensional berikut:𝐴𝐷𝐷=𝐶×𝐶𝑅×𝐶𝑇𝐵𝑊×𝐴𝑇���=�×��×����×��
(1)
𝐿𝐴𝐷𝐷=𝐶×𝐶𝑅×𝐶𝑇𝐵𝑊×𝐿𝐸����=�×��×����×��
(2)
dimana 𝐶� adalah konsentrasi paparan (ng/m3), 𝐶𝑅�� adalah laju kontak (m3/hari), 𝐶𝑇�� adalah waktu kontak yang diasumsikan 30 tahun (10.950 hari) untuk populasi vaper kelas atas, 𝐵𝑊�� adalah berat badan (70 kg), 𝐴𝑇�� adalah waktu rata-rata , yang sama dengan 𝐶𝑇�� (10,950 hari), dan 𝐿𝐸�� adalah harapan hidup, yaitu 70 tahun (25,550 hari) berdasarkan asumsi paparan default USEPA. Dalam kasus vaping, istilah 𝐶×𝐶𝑅�×�� sama dengan asupan harian zat ENDS (ng/hari), dan asupan harian zat melalui vaping harus berasal dari total isapan vaping dalam satu hari. Berdasarkan literatur, rata-rata isapan harian seorang vaper yang dilaporkan adalah sekitar 163 isapan/hari [30]. Oleh karena itu, berdasarkan desain eksperimen dan hasil penelitian ini, Persamaan (1) dan (2) kemudian dapat dimodifikasi untuk setting vaping sebagai berikut:𝐴𝐷𝐷𝑗=∑𝑖𝐴𝐷𝐷𝑖,𝑗=0.1𝑀𝑖,𝑗×𝐶𝑅𝑝×𝐶𝑇𝐵𝑊×𝐴𝑇����=∑�����,�=0.1��,�×���×����×��
(3)
𝐿𝐴𝐷𝐷𝑗=∑𝑖𝐿𝐴𝐷𝐷𝑖,𝑗=0.1𝑀𝑖,𝑗×𝐶𝑅𝑝×𝐶𝑇𝐵𝑊×𝐿𝐸�����=∑������,�=0.1��,�×���×����×��
(4)
dimana 𝑀𝑖,𝑗��,� adalah massa zat ENDS spesifik j (kimia organik atau logam) dalam aerosol ENDS yang ditemukan pada MOUDI tahap I (i {0}} hingga 11) dari GC /MS dan analisis ICP/MS. Karena 𝑀𝑖,𝑗��,� didasarkan pada 10 isapan, 0,1𝑀𝑖,𝑗��,� sama dengan massa zat ENDS dalam satu isapan. 𝐶𝑅𝑝��� adalah laju kontak aerosol ENDS dalam satuan tiupan/hari. Berdasarkan literatur, 𝐶𝑅𝑝��� ditetapkan menjadi 163 isapan/hari [30]. Berdasarkan hal ini, 𝐴𝐷𝐷𝑖,𝑗����,� mencerminkan dosis harian rata-rata zat tertentu j yang terkandung dalam aerosol ENDS dalam rentang ukuran i (MOUDI tahap i); 𝐿𝐴𝐷𝐷𝑖,𝑗�����,� adalah dosis harian rata-rata seumur hidup dari zat tertentu j yang terkandung dalam aerosol ENDS dalam rentang ukuran i. Penjumlahan dalam Persamaan (3) dan (4) menunjukkan bahwa dosis zat ENDS tertentu dalam paru-paru seorang vaper aktif dihitung dengan menggabungkan dosis dari ke-11 tahapan MOUDI individu (∑𝐴𝐷𝐷𝑖,𝑗∑����,� dan ∑𝐿𝐴𝐷𝐷𝑖,𝑗∑����,�).Persamaan (3) dan (4) dapat dimodifikasi lebih lanjut dengan mempertimbangkan faktor penting fraksi deposisi pernafasan aerosol untuk memperkirakan dosis yang disimpan di paru-paru pengguna vape (yaitu dosis disumbangkan oleh aerosol ENDS yang sebenarnya terdeposit di saluran pernafasan) sebagai berikut:𝐴𝐷𝐷′𝑗=∑𝑖𝐴𝐷𝐷𝑖,𝑗×𝐷𝐹𝑖���′�=∑�����,�×���
(5)
𝐿𝐴𝐷𝐷′𝑗=∑𝑖𝐿𝐴𝐷𝐷𝑖,𝑗×𝐷𝐹𝑖����′�=∑������,�×���
(6)
dimana 𝐷𝐹𝑖��� adalah fraksi deposisi pernapasan rata-rata (dari {{0}}.0 hingga 1,0) untuk ukuran aerosol MOUDI tahap i yang dapat dikumpulkan. Sistem pernapasan manusia yang digunakan dalam penelitian ini mencakup saluran udara trakeobronkial ke daerah alveolar, dan data fraksi deposisi pernafasan aerosol yang dipublikasikan diadopsi untuk memperoleh fraksi deposisi rata-rata (lihat Lampiran A Tabel A1 untuk perkiraan 𝐷𝐹𝑖���) [ 23]. Dengan cara ini, 𝐴𝐷𝐷′𝑗���′� dan 𝐿𝐴𝐷𝐷′𝑗����′� memperhitungkan fraksi massa zat dalam aerosol ENDS yang bergantung pada ukuran secara realistis serta fraksi aerosol ENDS yang dihirup yang memang berkontribusi ke dosis yang disimpan.2.4. Memperkirakan Risiko Kanker dan Non-Kanker
Perkiraan 𝐴𝐷𝐷′𝑗���′� dari Persamaan (5) kemudian digunakan untuk menghitung hasil bagi bahaya (HQ) untuk menilai risiko kesehatan non-kanker yang disebabkan oleh zat j dalam produk ENDS sekali pakai (bahan kimia organik atau logam) sebagai berikut:𝐻𝑄𝑗=𝐴𝐷𝐷′𝑗𝑅𝑓𝐷𝑗 {<1 No adverse health effect is expected>1 Potensi dampak buruk terhadap kesehatan ���=���′����� {<1 No adverse health effect is expected>1 Potensi dampak buruk terhadap kesehatan
(7)
dimana 𝑅𝑓𝐷𝑗���� adalah dosis acuan (RfD) yang dipublikasikan untuk zat ENDS j. Perhatikan bahwa jika hanya konsentrasi referensi (RfC) yang tersedia untuk zat tertentu, RfC diubah menjadi RfD menggunakan kecepatan inhalasi yang wajar sebesar 20 m.3/hari dan berat badan default 70 kg (yaitu, RfD=RfC × 20/70) [18]. Selanjutnya, indeks bahaya (HI) diterapkan pada zat-zat tersebut, yang menyebabkan efek kesehatan non-kanker yang serupa pada organ/sistem target yang sama (misalnya, sistem pernapasan). Oleh karena itu, HI adalah penjumlahan dari semua 𝐻𝑄𝑗��� (𝐻𝐼=∑𝐻𝑄𝑗��=∑���) yang terkait. Ketika HQ atau HI melebihi 1,0, hal ini menunjukkan potensi dampak buruk terhadap kesehatan non-kanker bagi pengguna ENDS sekali pakai.𝐿𝐴𝐷𝐷′𝑗����′� yang dihitung pada Persamaan (6) digunakan untuk menilai risiko gangguan pernapasan kanker yang terkait dengan penggunaan produk ENDS sekali pakai sebagai berikut:𝐶𝑎𝑛𝑐𝑒𝑟 𝑅𝑖𝑠𝑘𝑗=𝐿𝐴𝐷𝐷′𝑗×𝐶𝑆𝐹𝑗 {<10−6 Acceptable cancer risk >10−6 Risiko kanker yang tidak dapat diterima������ �����=����′�×���� {<10−6 Acceptable cancer risk >10−6 Risiko kanker yang tidak dapat diterima
(8)
dimana 𝐶𝑆𝐹𝑗���� adalah faktor kemiringan kanker yang dipublikasikan (yaitu, potensi kanker) dari zat ENDS spesifik j (bahan kimia organik atau logam). Untuk penilaian risiko kanker, perkiraan risiko kanker melebihi 10−6(satu dalam satu juta) menunjukkan risiko kanker yang tidak dapat diterima bagi pengguna ENDS sekali pakai. Nilai RfD, RfC, dan CSF pada Persamaan (7) dan (8) untuk penilaian risiko kanker dan non-kanker dikumpulkan dari situs resmi US EPA dan CalEPA [31,32,33,34].3. Hasil
3.1. Zat yang Terdeteksi di ENDS Aerosol
Tabel 1 dan Tabel 2 menunjukkan bahan kimia organik (terpilih) dan logam yang terdeteksi dari aerosol yang dihasilkan dari dua produk ENDS sekali pakai, masing-masing Puff Bar (Anggur) dan Air Bar (Es Semangka). Hasil yang dikuantifikasi dinyatakan sebagai massa zat yang terdeteksi pada filter (ng), yang merupakan rata-rata sampel filter rangkap tiga pada tahap MOUDI yang sama. Untuk senyawa organik, berdasarkan analisis kimia kami, baik Puff Bar (Anggur) maupun Air Bar (Es Semangka) mengandung nikotin, propilen glikol (PG), gliserol (VG), asam benzoat, trietil sitrat, etil maltol, dan {{2 }}heksen-1-ol. Diketahui bahwa PG dan VG merupakan pelarut pembawa yang biasa digunakan dalam e-liquid produk ENDS. Selain itu Puff Bar juga mengandung methyl anthranilate, -terpineol, dan perillartine, sedangkan Air Bar juga mengandung benzyl alkohol, vanillin, melonal, methyl dihydrojasmonate, dan -decalactone. Bahan kimia organik seperti vanilin, melonal, etil maltol, dan benzil alkohol ditambahkan sebagai zat penyedap [35]. Untuk analisis logam, kami hanya mencantumkan logam yang telah didokumentasikan terkait dengan dampak buruk terhadap kesehatan pada Tabel 1 dan Tabel 2. Logam yang terdeteksi pada filter meliputi kromium, nikel, mangan, timbal, aluminium, dan seng, yang semuanya telah didokumentasikan. berdampak negatif pada sistem pernapasan (dan bahkan kanker paru-paru) dan sistem saraf pusat [18]. Tabel 1 dan Tabel 2 juga menyajikan distribusi massa aerosol ENDS yang dikumpulkan oleh MOUDI berdasarkan rentang ukuran aerosol yang dapat dikumpulkan. Secara keseluruhan, massa bahan kimia organik terdistribusi normal dan mencapai puncaknya sekitar tahap 6 (ukuran aerosol yang dapat dikumpulkan sebesar 1,8 Lebih besar atau sama dengan d Lebih besar atau sama dengan 1.0 µm), yang sebanding dengan distribusi massa ( sama dengan distribusi ukuran partikel) dari aerosol ENDS. Namun, kami tidak mengamati logam yang mengikuti distribusi tersebut. Dengan data konstituen zat yang bergantung pada ukuran di atas, dosis zat spesifik terkait ENDS (bahan kimia organik atau logam) yang disimpan di paru-paru pengguna vape serta risiko kesehatan terkait kemudian dapat diperkirakan.
Tabel 1.Zat terdeteksi dalam sampel aerosol ENDS dengan ukuran terpisah yang dihasilkan oleh Air Bar (Es Semangka).
Tabel 2.Zat terdeteksi dalam sampel aerosol ENDS dengan ukuran terpisah yang dihasilkan oleh Puff Bar (Grape).
3.2. Perkiraan Dosis Zat ENDS yang Disimpan di Pernafasan
Tabel 3 dan Tabel 4 menunjukkan perkiraan ADD dan LADD untuk bahan kimia organik dan logam yang tercantum pada Tabel 1 dan Tabel 2. Perkiraan ADD dan LADD dihitung berdasarkan Persamaan (1)–(6), dengan mempertimbangkan parameter penggunaan ENDS yang realistis , komposisi zat yang bergantung pada ukuran aerosol, dan fraksi deposisi pernapasan aerosol konvensional. ADD dan LADD mengukur dosis zat ENDS yang diendapkan pada pernapasan. Seperti yang ditunjukkan pada Tabel 3 dan Tabel 4, dosis yang disimpan untuk nikotin, propilen glikol, gliserol, dan asam benzoat relatif lebih tinggi dibandingkan bahan kimia organik lainnya. Di antara logam, seng, aluminium, nikel, dan kromium cenderung memiliki dosis endapan yang relatif lebih tinggi. Secara umum, Air Bar (Es Semangka) menghasilkan konsentrasi bahan kimia organik dan logam dengan dosis lebih tinggi dibandingkan dengan Puff Bar (Anggur). Khususnya, aerosol ENDS yang dihasilkan dari Air Bar (Es Semangka) mengandung nikotin, propilen glikol, gliserol, kromium, nikel, mangan, timbal, aluminium, dan seng dengan dosis yang diperkirakan lebih tinggi, dibandingkan dengan Puff Bar (Anggur).
Tabel 3.Perkiraan dosis yang disimpan di paru-paru serta risiko kanker dan non-kanker dari aerosol ENDS yang dihasilkan oleh Air Bar-Semangka Es.
Tabel 4.Perkiraan dosis yang disimpan di paru-paru dan risiko kanker dan non-kanker dari aerosol ENDS yang dihasilkan oleh Puff Bar-Grape.
3.3. Perkiraan Risiko Kanker dan Non-Kanker dari Zat ENDS
Risiko kanker dan non-kanker untuk logam tertentu yang ditemukan dalam aerosol ENDS diperkirakan berdasarkan ADD dan LADD yang sesuai dan hasilnya disajikan pada Tabel 3 dan Tabel 4. Tabel ini juga menunjukkan nilai CSF yang diterbitkan oleh AS EPA dan CalEPA dan diterapkan dalam estimasi risiko kanker kami [32]. Di antara logam yang ditemukan dalam aerosol yang dihasilkan oleh Air Bar (Es Semangka), perkiraan risiko kanker kromium dan nikel adalah 1.0 × 10−3dan 1,5×10−6, masing-masing, yang dianggap jauh di atas risiko yang dapat diterima sebesar 10−6. Untuk logam dalam aerosol yang dihasilkan oleh Puff Bar (Grape), perkiraan risiko kanker pernafasan terkait dengan kromium adalah 3,9 × 10−4, yang juga melebihi risiko konvensional yang dapat diterima. Untuk estimasi risiko non-kanker (diukur berdasarkan HQ), digunakan RfD (atau RfC) yang sesuai dengan logam yang diterbitkan oleh US EPA dan CalEPA (tercantum dalam Tabel 3 dan Tabel 4) [31,33,34]. Hasil penilaian risiko non-kanker menunjukkan bahwa nilai HQ untuk semua logam pada Tabel 3 dan Tabel 4 semuanya kurang dari 1.{{10}}, yang menunjukkan bahwa tidak ada satu pun logam yang dapat menyebabkan kanker. menimbulkan dampak yang signifikan pada sistem pernapasan atau SSP. Namun, ketika menyimpulkan risiko kesehatan non-kanker yang terkait dengan organ target yang sama, ditemukan bahwa kromium dan nikel dalam aerosol yang dihasilkan oleh Air Bar (Es Semangka) menimbulkan risiko pernapasan HI=1.14, yang berada di atas tingkat yang dapat diterima yaitu 1,0, yang menunjukkan potensi risiko efek samping pernafasan (non-kanker) di antara orang-orang yang rutin menggunakan Air Bar (Es Semangka). Namun efek samping serupa tidak ditemukan pada aerosol yang dihasilkan oleh Puff Bar (Grape).
4. Diskusi
Hasil yang diperoleh dari studi eksperimental ini mengisi kesenjangan literatur dengan memberikan estimasi yang lebih akurat mengenai dosis yang disimpan di saluran pernapasan dan risiko kesehatan kanker dan non-kanker terkait penggunaan ENDS sekali pakai. Dengan memperoleh data unsur kimia yang dipisahkan berdasarkan ukuran dari aerosol ENDS dan mempertimbangkan fraksi deposisi pernapasan yang bergantung pada ukuran aerosol, risiko kesehatan dari produk ENDS sekali pakai dapat dinilai secara akurat. Kekuatan utama dari pendekatan ini adalah pendekatan ini memperhitungkan jumlah zat ENDS yang sebenarnya tersimpan di saluran pernapasan manusia.
Temuan analisis kimia kami memverifikasi bahwa aerosol rokok elektrik mengandung bahan kimia organik dan logam berbahaya (misalnya benzil alkohol, -decalactone, chromium, nickel) yang diketahui menyebabkan masalah pernafasan dan bahkan kanker paru-paru. Kami juga menemukan mangan dan timbal muncul di aerosol ENDS, yang diketahui memiliki efek negatif pada SSP manusia. Di antara logam yang terdeteksi, kami menemukan bahwa perkiraan risiko kanker pernafasan terkait dengan kromium dari kedua produk ENDS sekali pakai jauh di atas risiko yang dapat diterima. Risiko kanker pernapasan yang terkait dengan nikel dalam aerosol dari Air Bar (Es Semangka) juga jauh di atas risiko yang dapat diterima. Selain itu, baik kromium maupun nikel dalam dua produk END sekali pakai tidak dikaitkan dengan risiko kesehatan non-kanker yang tidak dapat diterima. Namun, ketika menyimpulkan masing-masing risiko non-kanker dengan organ target yang sama, kami menemukan kromium dan nikel dalam aerosol ENDS yang dihasilkan oleh Air Bar (Es Semangka) memiliki efek aditif pada sistem pernapasan. Hasil ini sejalan dengan semakin banyaknya bukti yang mendukung gagasan bahwa bahan kimia karsinogenik dan berbahaya memang menjadi kekhawatiran bagi pengguna ENDS [18,25,35]. Khususnya, perkiraan risiko kanker dan non-kanker kami secara umum lebih rendah dibandingkan dengan penelitian Fowles et al. [18], kemungkinan disebabkan oleh perbedaan jenis ENDS dan metode untuk memperoleh konsentrasi logam. Perkiraan kami mungkin lebih akurat karena didasarkan pada perkiraan dosis bahan kimia yang tersimpan di saluran pernapasan manusia serta komposisi zat ENDS yang dianalisis secara eksperimental dan ditemukan dalam aerosol ENDS.
Kontribusi unik dari penelitian ini adalah perkiraan dosis yang diberikan dan risiko kesehatan yang terkait diperhitungkan dalam ukuran partikel aerosol. Metode yang digunakan dalam penelitian ini dapat diterapkan lebih lanjut untuk menyelidiki toksisitas aerosol pada produk ENDS lainnya. Secara khusus, data konstituen yang bergantung pada ukuran yang diperoleh dari analisis kimia kami memberikan informasi yang berguna untuk memperkirakan dengan tepat dosis bahan kimia ENDS tertentu di wilayah saluran napas manusia. Berdasarkan data yang diperoleh dari pengumpulan sampel segregasi ukuran MOUDI, kami menemukan bahwa distribusi ukuran partikel hampir semua bahan kimia organik sebanding dengan distribusi massa aerosol ENDS. Bahan kimia organik yang terkandung dalam aerosol ENDS terdistribusi secara normal dan umumnya mencapai puncaknya di sekitar MOUDI Tahap 6 (ukuran aerosol yang dapat dikumpulkan: dari 1.0 hingga 1,8 µm). Mengingat informasi mengenai deposisi pernafasan aerosol yang bergantung pada ukuran (dilaporkan dalam Lampiran A Tabel A1), hal ini berarti bahwa 16% dari aerosol ENDS yang paling melimpah yang dihirup (1,{11}}–1,8 µm) akan mengendap di paru-paru pengguna vape di dalamnya. saluran napas trakeobronkial dan daerah alveolar.
Selain metode eksperimental yang lebih baik, penelitian ini memiliki implikasi kebijakan yang penting. Studi ini menemukan bahwa senyawa organik dan logam berbahaya dan berpotensi membahayakan terdeteksi dalam aerosol dari dua ENDS sekali pakai, dengan beberapa logam menghasilkan risiko kanker dan/atau non-kanker yang terlalu dapat diterima. Hasil-hasil ini menekankan pentingnya mengatur bahan kimia berbahaya dan berpotensi membahayakan. Selain memverifikasi temuan penelitian sebelumnya bahwa elemen pemanas dan zat penyedap dalam cairan elektronik produk ENDS merupakan sumber beberapa bahan kimia berbahaya [18,25], penelitian kami mengembangkan lebih lanjut metodologi untuk memperkirakan dosis zat terkait ENDS dengan lebih akurat. yang dapat memberikan informasi yang lebih baik dalam peraturan produk tembakau dengan memberikan perkiraan tingkat racun yang lebih akurat. Selain itu, karena FDA telah melarang produk ENDS yang beraroma kecuali ENDS sekali pakai karena definisi FDA yang sempit mengenai kartrid rokok elektrik [11], temuan dari penelitian kami yang berfokus secara khusus pada ENDS sekali pakai memberikan landasan ilmiah tambahan untuk dipertimbangkan FDA. memperluas larangan rasa pada produk ENDS sekali pakai. Selain itu, karena perusahaan ENDS umumnya mengiklankan bahwa ENDS mengandung nikotin, bahan kimia penyedap rasa, dan larutan pembawa (misalnya propilen glikol) namun meremehkan keberadaan zat berbahaya dalam aerosol ENDS [36], persyaratan pelabelan produk yang lebih ketat dan kampanye komunikasi balasan yang efektif sangat penting. .
Penelitian ini memiliki keterbatasan yang perlu diakui. Pertama, meskipun kami menyelidiki aerosol dari dua ENDS sekali pakai yang umum digunakan, hal tersebut tidak mewakili semua produk ENDS yang bervariasi berdasarkan rasa, model, dan merek. Karakteristik produk yang berbeda mungkin dikaitkan dengan risiko kesehatan yang berbeda. Misalnya, sebuah penelitian yang meneliti benzaldehida dalam aerosol yang dihasilkan ENDS menemukan bahwa kadar benzaldehida tertinggi terdeteksi pada produk ENDS rasa ceri [37]. Penelitian di masa depan diperlukan untuk menyelidiki secara sistematis toksisitas aerosol ditambah dengan karakteristik produk (misalnya, rasa, model, voltase daya) untuk menginformasikan tindakan peraturan tembakau tambahan. Kedua, penilaian kami terhadap risiko kesehatan kanker dan non-kanker yang terkait dengan senyawa organik dan logam dari aerosol ENDS didasarkan pada informasi potensi kanker (CSP) dan RfD (atau RfC) yang terdokumentasi yang disediakan oleh EPA dan CalEPA. Namun, informasi tersebut belum dapat dipastikan untuk sebagian besar bahan kimia organik yang terdeteksi dalam penelitian ini. Oleh karena itu, meskipun dosis harian seperti ADD dan LADD dapat diperkirakan untuk semua bahan kimia organik yang ditemukan dalam aerosol ENDS, penilaian risiko kesehatan terkait hanya dapat diselesaikan untuk beberapa bahan kimia. Penelitian di masa depan diperlukan untuk menyelidiki lebih lanjut risiko kesehatan yang terkait dengan bahan kimia lain ketika informasi toksisitasnya (misalnya CSP, RfD, dan RfC) tersedia. Terakhir, menggunakan jarum suntik untuk mengambil aerosol dari produk ENDS untuk menghasilkan aerosol ENDS mungkin tidak mewakili situasi vaping yang sebenarnya. Namun, metode ini adalah cara sederhana dan berguna untuk menghasilkan aerosol secara efisien dari produk ENDS. Untuk penelitian di masa depan, mesin penyedot rokok elektrik yang tersedia secara komersial seperti CSM-eSTEP (CH Technology USA, Inc., Northeastern, New Jersey) dapat diperoleh untuk menghasilkan aerosol ENDS yang lebih representatif dan andal untuk eksperimen terkait.
5. Kesimpulan
Studi ini memberikan hasil eksperimen yang berharga mengenai dosis simpanan pernafasan yang terkait dengan penggunaan produk ENDS sekali pakai dengan mempertimbangkan konstituen zat ENDS yang bergantung pada ukuran aerosol dan fraksi pengendapan pernafasan aerosol, yang menghasilkan estimasi risiko kanker dan non-kanker yang lebih akurat. Metode dan temuan dari penelitian ini dapat berkontribusi pada literatur yang masih ada mengenai toksisitas aerosol ENDS dan dapat menjadi masukan bagi penelitian skala besar di masa depan yang menyelidiki risiko kesehatan yang terkait dengan ENDS. Temuan ini juga dapat memberikan informasi bagi upaya regulasi tembakau seperti memperluas larangan federal terhadap produk ENDS sekali pakai, menerapkan persyaratan pelabelan produk yang lebih ketat, dan mengembangkan kampanye komunikasi yang efektif untuk memerangi dampak kesehatan masyarakat dari produk ENDS yang baru ini.
Kontribusi Penulis
W.-CS, H.-CL dan AB merancang dan mengonsep penelitian ini. H.-CL dan AB melakukan penelusuran literatur dan memberikan ringkasan penelitian sebelumnya. W.-CS melakukan praktikum. H.-CL melakukan penilaian risiko kesehatan. H.-CL dan W.-CS menafsirkan temuan tersebut. H.-CL dan W.-CS menyusun naskahnya. AB merevisi naskah secara kritis. Semua penulis telah membaca dan menyetujui versi naskah yang diterbitkan.
Pendanaan
Penelitian ini didukung oleh R21ES031795 dari National Institute of Environmental Health Sciences (NIEHS) kepada W.-CS, R01DA049154 dari National Institute on Drug Abuse (NIDA) kepada AB dan H.-CL, serta dukungan dari Southwest Center for Occupational dan Kesehatan Lingkungan (SWCOEH), Pusat Pengendalian dan Pencegahan Penyakit (CDC) Institut Nasional untuk Keselamatan dan Kesehatan Kerja (NIOSH) Pusat Pendidikan dan Penelitian (T42OH008421) di Pusat Ilmu Kesehatan Universitas Texas di Sekolah Masyarakat Houston (UTHealth) Kesehatan.
