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

사람이 일회용 전자담배를 사용할 때마다, 그들은 액체를 가열하여 만들어진 미스트를 흡입하게 됩니다. 이 액체는 보통 기본 유체, 니코틴, 그리고 경험을 더 매력적으로 만들기 위해 설계된 다양한 첨가물들을 포함하는 복잡한 혼합물입니다. 이러한 첨가물 중에는 니코틴의 쓴맛을 가려주는 감미료와, 민트 특유의 냄새 없이도 목에 상쾌한 느낌을 주는 합성 쿨링제(synthetic coolants)가 있습니다. 과학자들은 이 성분들이 장치 내부의 액체 저장고에 존재한다는 사실을 오래전부터 알고 있었지만, 결정적인 질문 하나는 답을 얻지 못한 채 남아 있었습니다. 바로 이 화학 물질들이 액체에서 사용자가 들이마시는 미스트로 실제로 얼마나 많이 이동하느냐 하는 것입니다. 이러한 물질의 전달 과정을 이해하는 것은 매우 중요한데, 왜냐로 인해 물질의 건강 위험은 단순히 병 안에 얼마나 들어 있느냐가 아니라, 얼마나 많은 양이 폐로 들어오느냐에 따라 크게 달라지기 때문입니다.

예일 대학교의 연구팀은 현재 미국에서 판매되는 가장 인기 있는 일회용 전자담배들을 조사함으로써 이 수수께끼를 풀기 위해 나섰습니다. 그들은 이 제품들에서 아주 흔하게 발견되는 두 가지 특정 첨가물, 즉 설탕보다 수천 배 더 달콤한 인공 감미료인 네오테임(neotame)과, 민트 향 없이 냉각 효과를 제공하기 위해 널리 사용되는 합성 쿨링제인 WS-23에 초점을 맞추었습니다. 연구진은 자신들의 결과가 시장 전체에 적용될 수 있도록, 인기 있는 12가지 브랜드와 맛의 기기들과 함께, 니코틴이 없는 것으로 마케팅되는 세 가지 센자(Senza) 기기 및 니코틴 유사체를 포함하고 있는 두 가지 스프리바(SpreeBar) 기기를 구입했습니다. 그들은 단순히 내용을 추측한 것이 아니라, 인간의 호흡 패턴을 모방하는 기계를 사용하여 기기들을 물리적으로 테스트했습니다. 이 기계는 각 기기에서 20번의 흡입(puff)을 수행하며, 생성된 미스트를 포집하여 증기를 다시 액체로 응축시키는 냉동 트랩에 담았습니다. 연구진은 원래의 액체에서 발견된 각 화학 물질의 양과 미스트에서 포집된 양을 비교함으로써, 첨가물이 흡입되는 정확한 비율을 계산할 수 있었습니다.

결과는 가열 과정 중에 서로 다른 화학 물질들이 어떻게 행동하는지에 대한 명확한 차이를 보여주었습니다. 합성 쿨링제와 니코틴은 액체에서 공기 중으로 이동하는 데 매우 효율적이었습니다. 액체에 존재하는 WS-23의 평균 84%, 그리고 니코코틴의 88%가 에어로졸로 성공적으로 전달되었습니다. 멘톨과 또 다른 쿨링제인 WS-3도 비슷한 패턴을 보였으며, 전달율은 약 81%에서 88% 사이를 맴돌았습니다. 이는 사용자가 한 모금을 들이마실 때, 그들이 노출되는 냉각 및 자극 성분의 대다수가 원래 액체에 혼합되어 있던 것과 동일하다는 것을 의미합니다.

반면, 인공 감미료는 매우 다르게 행동했습니다. 네오테임은 테스트한 모든 기기에서 발견되었음에도 불구하고 훨씬 낮은 전달율을 보였습니다. 네오테임은 평균적으로 액체 내 존재량의 40%만이 미스트로 이동했으며, 개별 기기에 따라서는 15%에서 64% 사이의 수치를 나타내기도 했습니다. 몇몇 기기에서 발견된 또 다른 감미료인 수크랄로스(sucralose)는 훨씬 더 넓고 일반적으로 낮은 범위를 보였는데, 이 성분을 포함한 기기는 단 두 개뿐이었으며 전달율은 26%에서 54% 사이였습니다. 연구진은 니코틴의 존재가 이러한 전달율을 변화시키지 않으며, 기기의 특정 맛 또한 영향을 미치지 않는다는 것을 발견했습니다. 이러한 차이는 분자 자체의 물리적 특성에 기인한 것으로 보였습니다. 쿨링제와 니코틴은 휘발성이 높아 가열 시 더 쉽게 증발하는 반면, 감미료는 더 무겁고 기기에서 발생하는 온도 조건 하에서 증기로 변할 가능성이 낮습니다.

이 연구는 또한 이러한 제품들의 구성에 관한 새로운 세부 사항을 밝혀냈습니다. 네오테임은 모든 기기에서 발견되었지만, 연구진은 두 가지 특정 브랜드가 네오테임과 함께 수크랄로스를 포함하고 있다는 사실을 발견했습니다. 이는 두 가지 인공 감미료가 전자담배 제품에서 함께 보고된 첫 번째 사례입니다. 여러 감미료의 존재는 제조사들이 특정 감각 프로필을 만들기 위해, 잠재적으로 남은 쓴맛을 가리기 위해 서로 다른 화합물을 층층이 쌓아 올리고 있음을 시사합니다. 그러나 이러한 관행은 화학 물질 간의 가열 중 상호작용이 완전히 이해되지 않았기 때문에, 이 제품들의 안전성 프로필에 또 다른 복잡성을 더합니다.

연구진은 자신들이 미스트에 도달하는 화학 물질의 양을 측정했지만, 네오테임이 가열된 후 어떻게 되는지는 결정할 수 없었다는 점을 주의 깊게 언급했습니다. 네오테임의 일부가 가열 과정 중에 다른 물질로 분해될 가능성이 있으며, 이것이 왜 최종 미스트에 더 적게 나타나는지를 설명해 줄 수 있습니다. 연구진은 표준 검출 방법을 사용하여 미스트에서 새로운 설명되지 않은 화학 물질이 발견되었다는 증거를 찾지는 못했으나, 열적 분해(thermal breakdown)의 가능성은 여전히 중요한 미지의 영역으로 남아 있습니다. 네오로테임과 WS-23을 장기간 흡입하는 것에 대한 건강상의 영향은 현재 불분명한데, 이는 이 물질들에 대한 기존의 안전 데이터 대부분이 흡입이 아닌 섭취(먹거나 마시는 것)에 관한 연구에서 왔기 때문입니다.

궁극적으로, 이 작업은 사용자들이 실제로 무엇을 들이마시고 있는지에 대한 기초적인 지도를 제공합니다. 이 연구는 일회로 전자담배 속의 쿨링제와 니코틴이 높은 효율로 전달되는 반면, 감미료는 덜 완전하게, 비록 상당한 양이기는 하지만 전달된다는 것을 확인해 줍니다. 이 연구는 사용자들이 맛이나 니코틴 함량에 관계없이 네오테임과 WS-23에 지속적으로 노출된다는 것을 입증합니다. 이러한 결과가 제품의 안전함이나 위험함을 선언하는 것은 아니지만, 이 특정 첨가물들과 그 잠재적 분해 산물의 만성 흡입에 따른 장기적인 건강 영향을 결정하기 위한 미래의 독성학적 연구에 필요한 데이터를 제공합니다.