Carryover of neotame, WS-23, and other additives from popular disposable e-cigarettes to aerosol

Jedes Mal, wenn eine Person eine Einweg-E-Zigarette benutzt, inhaliert sie einen Nebel, der durch das Erhitzen einer Flüssigkeit erzeugt wird. Diese Flüssigkeit ist ein komplexes Gemisch, das normalerweise eine Basisflüssigkeit, Nikotin und eine Vielzahl von Zusatzstoffen enthält, die dazu dienen, das Erlebnis ansprechender zu gestalten. Unter diesen Zusatzstoffen sind Süßungsmittel, die den bitteren Geschmack von Nikotin überdecken, und synthetische Kühlmittel, die ein erfrischendes Gefühl im Rachen erzeugen, ähnlich wie Menthol, aber ohne den markanten Geruch. Während Wissenschaftler schon lange wissen, dass diese Inhaltsstoffe im Flüssigkeitsreservoir des Geräts existieren, blieb eine entscheidende Frage unbeantwortet: Wie viel dieser Chemikalien gelangt tatsächlich aus der Flüssigkeit in den Nebel, den der Benutzer einatmet? Das Verständnis dieses Transfers ist essenziell, da die Gesundheitsrisiken eines Stoffes stark davon abhängen, wie viel davon in die Lunge gelangt, und nicht nur davon, wie viel sich in der Flasche befindet.

Ein Team von Forschern der Yale University setzte sich zum Ziel, dieses Rätsel zu lösen, indem sie die populärsten verkauften Einweg-E-Zigaretten in den Vereinigten Staaten untersuchten. Sie konzentrierten sich auf zwei spezifische Zusatzstoffe, die in diesen Produkten allgegenwärtig geworden sind: Neotame, ein künstlicher Süßstoff, der tausendfach süßer als Zucker ist, und WS-23, ein synthetisches Kühlmittel, das weit verbreitet eingesetzt wird, um einen kühlenden Effekt zu erzielen, ohne den Geschmack von Minze zu vermitteln. Die Forscher erwarben zwölf beliebte Marken und Geschmacksrichtungen dieser Geräte sowie drei Senza-Geräte, die als nikotinfrei vermarktet werden, und zwei SpreeBar-Geräte, die ein Nikotin-Analogon enthalten, um sicherzustellen, dass ihre Ergebnisse für den gesamten Markt gelten. Sie raten nicht einfach über den Inhalt, sondern testeten die Geräte physisch mit einer Maschine, die menschliche Atemmuster nachahmt. Die Maschine nahm zwanzig Züge von jedem Gerät vor und fing den resultierenden Nebel in einer gefrorenen Falle auf, die den Dampf wieder in eine Flüssigkeit kondensierte, um eine Analyse durchzuführen. Durch den Vergleich der Menge jeder Chemikalie, die in der ursprünglichen Flüssigkeit gefunden wurde, mit der Menge, die im Nebel aufgefangen wurde, konnte das Team genau berechnen, welcher Prozentsatz des Zusatzstoffes inhaliert wird.

Die Ergebnisse zeigten eine klare Trennung darin, wie sich verschiedene Chemikalien während des Erhitzungsprozesses verhalten. Die synthetischen Kühlmittel und das Nikotin erwiesen sich als hocheffizient beim Übergang von der Flüssigkeit in die Luft. Im Durchschnitt wurden achtzigvier Prozent des WS-23 und achtundachtzig Prozent des in der Flüssigkeit vorhandenen Nikotins erfolgreich in das Aerosol übertragen. Menthol und ein weiteres Kühlmittel namens WS-3 folgten einem ähnlichen Muster, wobei die Transferraten bei etwa einundachtzig bis achtundachtzig Prozent lagen. Das bedeutet, dass bei einem Zug des Benutzers die überwiegende Mehrheit der kühlenden und stimulierenden Wirkstoffe, denen er ausgesetzt ist, dieselben sind, die ursprünglich in die Flüssigkeit gemischt wurden.

Im Gegensatz dazu verhielten sich die künstlichen Süßstoffe ganz anders. Neotame, obwohl es in jedem der getesteten Geräte vorhanden war, hatte eine deutlich geringere Transferrate. Im Durchschnitt gelang nur vierzig Prozent des Neotame in der Flüssigkeit in den Nebel, wobei einzelne Geräte Raten von so niedrig wie fünfzehn Prozent bis hin zu sechzigvier Prozent aufwiesen. Sucralose, ein weiterer Süßstoff, der in einigen der Geräte gefunden wurde, zeigte einen noch breiteren und im Allgemeinen niedrigeren Bereich, wobei nur zwei Geräte es enthielten und die Raten zwischen sechsundzwanzig und sechsundfünfzig Prozent variierten. Die Forscher fanden heraus, dass die Anwesenheit von Nikotin diese Transferraten nicht veränderte, noch der spezifische Geschmack des Geräts. Der Unterschied schien in den physikalischen Eigenschaften der Moleküle selbst verwurzelt zu sein. Die Kühlmittel und das Nikotin sind flüchtiger, was bedeutet, dass sie bei Erhitzung leichter verdampfen, während die Süßstoffe schwerer sind und weniger wahrscheinlich unter den durch das Gerät erzeugten Temperaturen in Dampf umgewandelt werden.

Diese Studie deckte auch ein neues Detail über die Zusammensetzung dieser Produkte auf. Während Neotame in allen Geräten gefunden wurde, entdeckten die Forscher, dass zwei spezifische Marken auch Sucralose neben Neotame enthielten. Dies ist das erste Mal, dass eine solche Kombination von zwei künstlichen Süßstoffen in E-Zigarettenprodukten berichtet wurde. Das Vorhandensein mehrerer Süßstoffe deutet darauf hin, dass Hersteller möglicherweise verschiedene Verbindungen schichten, um ein spezifisches sensorisches Profil zu kreieren, potenziell um die Süße zu verstärken und jegliche verbleibende Bitterkeit zu maskieren. Diese Praxis fügt jedoch der Sicherheitsbewertung dieser Geräte eine weitere Ebene der Komplexität hinzu, da die Wechselwirkung zwischen diesen Chemikalien während des Erhitzens nicht vollständig verstanden ist.

Die Forscher merkten vorsorglich an, dass sie zwar maßen, wie viel dieser Chemikalien den Nebel erreichten, aber nicht bestimmen konnten, was mit dem Neotame geschieht, sobald es erhitzt wird. Es ist möglich, dass ein Teil des Süßstoffs während des Prozesses in andere Substanzen zerfällt, was erklären würde, warum weniger davon im endgültigen Nebel erschien. Die Studie fand keine Hinweise auf neue, ungeklärte Chemikalien im Nebel unter Verwendung ihrer Standard-Detektionsmethoden, aber die Möglichkeit eines thermischen Abbaus bleibt ein bedeutendes Unbekanntes. Die gesundheitlichen Auswirkungen des Inhalierens von Neotame und WS-23 über einen langen Zeitraum sind derzeit unklar, da die meisten existierenden Sicherheitsdaten für diese Substanzen aus Studien stammen, bei denen sie gegessen oder getrunken wurden, nicht jedoch inhaliert wurden.

Letztlich liefert diese Arbeit eine grundlegende Karte dessen, was Benutzer tatsächlich einatmen. Sie bestätigt, dass während die Kühlmittel und das Nikotin in Einweg-E-Zigaretten mit hoher Effizienz übertragen werden, die Süßstoffe weniger vollständig übertragen werden, wenngleich dennoch in beträchtlichen Mengen. Die Studie stellt fest, dass Benutzer dieser populären Geräte konsistent Neotame und WS-23 ausgesetzt sind, unabhängig vom Geschmack oder dem Nikotingehalt. Diese Erkenntnisse erklären die Produkte weder für sicher noch für unsicher, aber sie liefern die notwendigen Daten für zukünftige toxikologische Studien, um die langfristigen gesundheitlichen Auswirkungen der chronischen Inhalation dieser spezifischen Zusatzstoffe und ihrer potenziellen Abbauprodukte zu bestimmen.