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

Elke keer dat een persoon een wegwerpe-sigaret gebruikt, inhaleert hij een nevel die ontstaat door het verhitten van een vloeistof. Deze vloeistof is een complexe mengeling, die meestal een basisvloeistof, nicotine en een verscheidenheid aan additieven bevat die zijn ontworpen om de ervaring aantrekkelijker te maken. Onder deze additieven behoren zoetstoffen, die de bittere smaak van nicotine maskeren, en synthetische koelmiddelen, die een verfrissend gevoel in de keel creëren dat lijkt op menthol, maar zonder de kenmerkende geur. Terwijl wetenschappers al lang weten dat deze ingrediënten in de vloeibare reservoir van het apparaat aanwezig zijn, bleef een cruciale vraag onbeantwoord: hoeveel van deze chemicaliën bereikt daadwerkelijk de nevel die de gebruiker inademt? Het begrijpen van deze overdracht is essentieel omdat de gezondheidsrisico's van een stof sterk afhangen van hoeveel ervan de longen binnendringt, en niet alleen van hoeveel er in de fles zit.

Een team van onderzoekers aan de Yale University probeerde dit puzzelstuk op te lossen door de meest populaire wegwerpe-sigaretten te onderzoeken die momenteel in de Verenigde Staten worden verkocht. Zij richtten zich op twee specifieke additieven die alomtegenwoordig zijn geworden in deze producten: neotame, een kunstmatige zoetstof die duizenden malen zoeter is dan suiker, en WS-23, een synthetisch koelmiddel dat veel wordt gebruikt om een koel effect te bieden zonder de smaak van munt. De onderzoekers kochten twaalf populaire merken en smaken van deze apparaten, samen met drie Senza-apparaten die als nicotinevrij worden verkocht en twee SpreeBar-apparaten die een nicotine-analoog bevatten, om ervoor te zorgen dat hun bevindingen van toepassing waren op de gehele markt. Ze gokten niet simpelweg naar de inhoud; ze testten de apparaten fysiek met een machine die menselijke ademhalingspatronen nabootste. De machine nam twintig trekjes van elk apparaat en ving de resulterende nevel op in een bevroren val die de damp weer condenseerde tot een vloeistof voor analyse. Door de hoeveelheid van elke chemische stof die in de oorspronkelijke vloeistof werd gevonden te vergelijken met de hoeveelheid die in de nevel werd opgevangen, kon het team precies berekenen welk percentage van de additive werd ingeademd.

De resultaten toonden een duidelijk onderscheid in hoe verschillende chemicaliën zich gedragen tijdens het verhittingsproces. De synthetische koelmiddelen en nicotine bleken zeer efficiënt in het verplaatsen van de vloeistof naar de lucht. Gemiddeld werd tachtigvier procent van de WS-23 en achttentachtig procent van de nicotine die in de vloeistof aanwezig was, succesvol overgebracht naar de aerosol. Menthol en een ander koelmiddel genaamd WS-3 volgden een vergelijkbaar patroon, waarbij de overdrachtscijfers rond de eenentachtig tot achtentachtig procent schommelden. Dit betekent dat wanneer een gebruiker een trekje neemt, de overgrote meerderheid van de koelende en stimulerende middelen waaraan zij worden blootgesteld, dezelfde zijn als de middelen die oorspronkelijk in de vloeistof zijn gemengd.

In contrast hiermee gedroegen de kunstmatige zoetstoffen zich heel anders. Neotame, ondanks dat het in elk geteste apparaat aanwezig was, had een veel lagere overdrachtscijfer. Gemiddeld maakte slechts veertig procent van de neotame in de vloeistof het naar de nevel, waarbij individuele apparaten cijfers lieten zien die zo laag waren als vijftien procent en zo hoog als zesenzestig procent. Sucralose, een andere zoetstof die in een enkel deel van de apparaten werd gevonden, vertoonde een nog breder en over het algemeen lager bereik, waarbij slechts twee apparaten het bevatten en de percentages varieerden tussen zesentwintig en vierenvijftig procent. De onderzoekers ontdekten dat de aanwezigheid van nicotine deze overdrachtscijfers niet veranderde, noch de specifieke smaak van het apparaat. Het verschil leek geworteld te zijn in de fysieke eigenschappen van de moleculen zelf. De koelmiddelen en nicotine zijn vluchtiger, wat betekent dat ze gemakkelijker verdampen wanneer ze worden verhit, terwijl de zoetstoffen zwaarder zijn en minder waarschijnlijk in damp veranderen onder de temperaturen die door het apparaat worden gegenereerd.

Deze studie onthulde ook een nieuw detail over de samenstelling van deze producten. Hoewel neotame in alle apparaten werd gevonden, ontdekten de onderzoekers dat twee specifieke merken ook sucralose naast neotame bevatten. Dit markeert de eerste keer dat een dergelijke combinatie van twee kunstmatige zoetstoffen in e-sigaretproducten is gerapporteerd. De aanwezigheid van meerdere zoetstoffen suggereert dat fabrikanten verschillende verbindingen kunnen stapelen om een specifiek sensorisch profiel te creëren, mogelijk om de zoetheid te versterken en resterende bitterheid te maskeren. Deze praktijk voegt echter een extra laag van complexiteit toe aan het veiligheidsprofiel van deze apparaten, aangezien de interactie tussen deze chemicaliën tijdens het verhitten niet volledig begrepen is.

De onderzoekers merkten er zorgvuldig bij op dat, hoewel ze maten hoeveel van deze chemicaliën de nevel bereikten, ze niet konden bepalen wat er met de neotame gebeurt zodra deze wordt verhit. Het is mogelijk dat een deel van de zoetstof tijdens het proces afbreekt in andere stoffen, wat zou verklaren waarom er minder van ervan in de uiteindelijke nevel verscheen. De studie vond geen bewijs voor nieuwe, onverklaarde chemicaliën in de nevel met behulp van hun standaard detectiemethoden, maar de mogelijkheid van thermische afbraak blijft een belangrijke onbekende factor. De gezondheidsimplicaties van het inademen van neotame en WS-23 gedurende een lange periode zijn momenteel onduidelijk, aangezien de meeste bestaande veiligheidsgegevens voor deze stoffen afkomstig zijn van studies over het eten of drinken ervan, en niet van het inhaleren ervan.

Uiteindelijk biedt dit werk een fundamentele kaart van wat gebruikers daadwerkelijk inademen. Het bevestigt dat, hoewel de koelmiddelen en nicotine in wegwerpe-sigaretten met hoge efficiëntie worden overgedragen, de zoetstoffen minder volledig worden overgedragen, hoewel nog steeds in aanzienlijke hoeveelheden. De studie stelt vast dat gebruikers van deze populaire apparaten consistent worden blootgesteld aan neotame en WS-23, ongeacht de smaak of de nicotine-inhoud. Deze bevindingen verklaren de producten niet als veilig of onveilig, maar ze leveren de noodzakelijke gegevens voor toekomstige toxicologische studies om de langetermijngezondheidseffecten van chronische inhalatie van deze specifieke additieven en hun potentiële afbraakproducten te bepalen.