Universeller Elektronik-Zigarettentest: Physiochemische Charakterisierung der Referenz-E-Flüssigkeit

Hintergrund

Trotz der zunehmenden Gesundheits- und Sicherheitsbedenken bei E-Zigaretten befindet sich eine universelle Der E Zigaretten Test noch in einem frühen Entwicklungsstadium. Ziel dieser Studie war es, ein e-Flüssigkeits-Referenzmaterial zu entwickeln, das verwendet werden kann, um die Genauigkeit und Reproduzierbarkeit von Forschungsergebnissen zu verbessern und die Gesundheitsrisikobewertung von E-Zigarettenprodukten zu verbessern.

 

Methoden

E-Liquid-Referenzmaterial wurde durch Reinheitsbewertung, gravimetrische Messung, Homogenitätsprüfung und Stabilitätsprüfung mit Material- und Instrumentenrückverfolgbarkeit entwickelt (übernommen aus ISO 35:2006E).

 

Ergebnisse

Homogenitätstests zeigten, dass e-Flüssigkeits-Referenzmaterial eine Drehung von ≥ um 1 h bei einer Drehzahl von 5 U/min erfordert, um eine vollständige Homogenität zu erreichen. Stabilitätsprüfungen zeigten, dass die Homogenität für mindestens 2 Wochen ohne sekundäre Trennung intakt ist und E-Flüssigkeiten unter 21 °C-50 °C-Thermocyclingbedingungen bis zu 72 h stabil sind. Eine Veränderung der E-Flüssigkeitsfarbe wurde erstmals am siebten Tag beobachtet und auf das 2- und 16fache der Absorptionssteigerung um jeweils ein bzw. 6 Monate gesteigert. Wir haben festgestellt, dass E-Liquids keine inhärenten materiellen Instabilitäten wie z.B. Unmischbarkeit oder sekundäre Trennung aufweisen. Unterschiede in Konzentration und Zusammensetzung ergaben sich jedoch vor allem durch die Viskosität von Propylenglykol und Glycerin. Das aus dem e-Flüssigkeits-Referenzmaterial erzeugte Aerosol hatte 16 chemische Nebenprodukte und bestand aus ~634.000 Partikeln, von denen 38% Feinstaub waren (<0,5 μm im Durchmesser).

 

Schlussfolgerungen

Die hier beschriebenen Bemühungen zur Schaffung eines standardisierten e-Liquid-Referenzmaterials zielen darauf ab, unvoreingenommene und robuste Testparameter bereitzustellen, die für Forscher, die Industrie und Regierungsbehörden nützlich sein können. Darüber hinaus könnte die Referenz-E-Liquid einen Gesprächskanal zwischen verschiedenen Labors eröffnen, indem sie die Mittel der unabhängigen Verifikation und Validierung bereitstellt und gleichzeitig ein System der Transparenz und Reproduzierbarkeit von Materialien und Methoden etabliert.

 

Viele Faktoren, die zu inkonsistenten und widersprüchlichen Ergebnissen in der E-Zigarettenforschung beitragen, sind das Fehlen von standardisierten Forschungsmaterialien, Testgeräten und Testmethoden. Diese Unzulänglichkeiten bleiben eine große Hürde, um die Situation klarzustellen[19, 25, 32]. Wenn man bedenkt, dass es über tausend E-Liquid-Formulierungen gibt, von denen viele erhebliche Qualitätsschwankungen aufweisen, ist es nicht möglich, jedes Produkt zu testen. Diese Herausforderung ist für die Fertigungsindustrie nicht neu. Die Hersteller haben verschiedene Qualitätskontrollverfahren angewandt, um den Herstellungsprozess und die Produktqualität zu verbessern. Eine der gebräuchlichsten Methoden ist die Implementierung eines Referenzmaterials (RM) in den Qualitätskontrollprozess. RM ist ein matrixangepasstes Material mit zugewiesenen Sollwerten und zugewiesenen Bereichen für jede Variable, das zuverlässig aus den durch wiederholte Analyse gewonnenen Daten bestimmt wird[33]. RMs werden routinemäßig zur Überprüfung der Qualität und messtechnischen Rückverfolgbarkeit von Produkten sowie zur Kalibrierung von Instrumenten eingesetzt. Die vom Center Vaporizer Gras hergestellten Referenzzigaretten haben beispielsweise die dringend benötigten Normen für Tabakhersteller, Regierungsbehörden und Forschungseinrichtungen bereitgestellt. Ähnliche Referenzprodukte waren im Forschungsbereich E-Zigarette bisher nicht verfügbar. Vor kurzem haben das British Standards Institution (BSI) und die Association Française de Normalisation (AFNOR) mit Unterstützung von Tabakwarenherstellern und dem Fachverband der Elektrozigarettenindustrie PAS 54115:2015 bzw. XP D 90-300-2 veröffentlicht. Beide technischen Spezifikationen erläutern Aspekte von Herstellungsnormen und analytischen Prüfmethoden im Detail, hauptsächlich aus der Sicht der Industrie. Die Entwicklung und der Nutzen von e-liquid RM wurde in diesen Spezifikationen jedoch nicht explizit diskutiert.

 

In dieser Studie beschreiben wir die Entwicklung eines E-Liquid RM und die physiochemische Charakterisierung von Aerosol zur Unterstützung der Etablierung universeller E-Zigaretten-Testparameter. Das E-Liquid RM kann als Schlüsselkomponente im eigentlichen experimentellen Designprozess dienen, um die Genauigkeit, Transparenz und Reproduzierbarkeit der Daten zu verbessern. Aktuelle E-Zigarettenstudien verwenden beispielsweise brennbare Zigaretten, Nicorette-Gummis, Nikotininhalatoren und/oder Rauten als Kontrolle[1]. Obwohl ihre Verwendung für vergleichende Analysen (z.B. die Menge der schädlichen und potenziell schädlichen Inhaltsstoffe (HPHCs) in E-Zigaretten vs. brennbare Zigaretten) gut begründet ist, ist E-Flüssigkeit RM aus zwei Gründen notwendig: (1) Die chemische Zusammensetzung und der Abgabeprozess sind bei E-Zigaretten im Vergleich zu anderen Nikotin- und Tabakerzeugnissen einzigartig, was einen direkten Vergleich zwischen den beiden Produkten erschwert, und (2) die Qualität von E-Flüssigkeiten und E-Zigarettengeräten ist so unterschiedlich, dass die Forschung mit weniger zuverlässigen kommerziellen Produkten zwangsläufig zu inkonsistenten Endergebnissen führen wird. Mit dem e-liquid RM können Benutzer die Qualität unbekannter E-Flüssigkeiten überprüfen, Gerätekalibrierungen durchführen, toxikologische Risiken bewerten und die Sicherheit und Wirksamkeit von E-Zigarettengeräten testen.

 

Derzeit gibt es erhebliche Unterschiede bei E-Liquids und bei Testgeräten. Bei so vielen Variablen ist es schwierig, aussagekräftige Studien durchzuführen, die einen Vergleich der Ergebnisse zwischen unabhängigen Labors ermöglichen. Ziel dieser Studie ist die Entwicklung eines E-Liquid RM, mit dem verschiedene E-Zigarettengeräte und E-Flüssigkeiten verglichen, verschiedene Prüfparameter bewertet und die Reproduzierbarkeit in der E-Zigarettenforschung verbessert werden können.