Современные методы контроля никотиносодержащих продуктов

Сегмент инновационной никотиносодержащей продукции (НСП), включающий системы доставки никотина (СДН) и электрические системы нагревания табака (ЭСНТ), разнообразен и продолжает развиваться. В настоящее время в мире насчитывается более 25 млн пользователей СДН [1]. При этом наиболее распространенной причиной потребления продукта, является отказ от курения (51,5 %). В докладе ВОЗ «WHO launches new report on the global tobacco epidemic» от 26 июля 2019 г. анализируются национальные усилия по осуществлению наиболее эффективных мер рамочной конвенции ВОЗ по борьбе с табаком (РКБТ ВОЗ), которые, как доказано, снижают потребление табака. Ключевые тезисы доклада приводятся в официальном пресс-релизе ВОЗ (News release Geneva/Rio de Janerio, 26 July 2019). ВОЗ заявляет, что «сохраняется серьезная озабоченность относительно риска, который несут в себе электронные сигареты для некурящих. В отличие от проверенной на практике никотиновой и неникотиновой фармакотерапии, которая помогает отказаться от использования табака, ВОЗ воздерживается от рекомендации электронных сигарет в качестве средства, способного помочь отказаться от табака» [3].

Позиционирование никотиносодержащей продукции как современной альтернативы традиционному курению предопределяет необходимость изучения химического состава аэрозоля для объективной оценки влияния на организм человека. Потребление никотиносодержащей продукции происходит путем вдыхания аэрозоля, образующегося в результате нагревания табака / табачного наполнителя или жидкости, содержащей никотин [2]. Требования к никотиносодержащей продукции не регулируются в рамках ЕАЭС. На международном уровне (организация CORESTA, ИСО/ТК 126) проводится большая работа по созданию методов контроля качества никотиносодержащей продукции. На заседании Подкомитета 3 «Vape and vapour products» ИСО/ТК 126 (29 мая 2018 г.) принято решение о подготовке предложений по разработке стандартов:

─ на аналитические методы измерения массы испаряемых жидкостей;

─ на аналитические методы измерения карбонильных соединений в аэрозоле электронных сигарет.

Существенные различия в методах сбора и количественного определения компонентов аэрозоля НСП различных конструкций не позволяют объективно оценить качественные характеристики продукции, следовательно, при разработке международных стандартов необходимо применение стандартизованных методик.

В лаборатории технологии производства табачных изделий проводится разработка методологии комплексной оценки табачных и инновационных никотиносодержащих изделий на основе современных методов контроля качества продукции. Особый интерес представляет определение содержания карбонильных соединений в аэрозоле, генерируемом СДН и ЭСНТ. Исследования по установлению уровня содержания карбонильных соединений в генерируемом аэрозоле НСП начаты в лаборатории технологии производства табачных изделий в рамках Евразийского Экономического Союза.

Материалы и методы

Материалом исследований служит никотиносодержащая продукция:

─ СДН одноразового использования торговой марки LUXLITE (American Blend Light, American Blend Full);

─ СДН торговой марки VON ERL My со сменным картриджем (никотиносодержащие жидкости Raw Tobacco Classic, Lolly Drop);

─ СДН торговой марки iКuu i200 с пере-заправляемой емкостью (баком) Melo 4 (никотиносодержащие жидкости Tobacco и Cherry);

─ ЭСНТ торговой марки iQОS (стики Раrliаmеnt Blue, Раrliаmеnt Fresh).

В процессе исследований использовали методы, общепринятые в табачной отрасли. Для прокуривания ЭСДН одноразового использования на курительной машине применялась «Методика прокуривания одноразовых электронных курительных устройств и получения влажного конденсата, газовой фазы дыма при помощи линейной курительной машины CERULEAN SM 405», разработанная в лаборатории технологии производства табачных изделий ФГБНУ ВНИИТТИ [6].

Основой валидации методики определения карбонильных соединений в генерируемом аэрозоле никотиносодержащей продукции с применением жидкостного хромато-масс-спектрометра ThermoScientific TSQ Quantiva был метод высокоэффективной жидкостной хроматографии в сочетании с тандемной масс-спектрометрией (ВЭЖХ/МС-МС) [7].

При разработке метода контроля карбонильных соединений в аэрозоле никотиносодержащей продукции, как условно токсичных компонентов, были валидированы методики:

─ тестирования никотиносодержащей продукии с помощью лабораторной пятиканальной курительной машины CERULEAN SM 405;

─ сбора газовой фазы аэрозоля;

─ количественного определения карбонильных соединений в газовой фазе аэрозоля на аналитическом оборудовании.

Валидация методик сбора и определения содержания карбонильных соединений (формальдегид, ацетальдегид и акролеин) в аэрозоле никотиносодержащей продукции различных видов позволит получать достоверные данные для установления потенциала инновационных продуктов к снижению риска по сравнению с традиционными сигаретами.

Результаты и обсуждение

Проведен мониторинг мировых исследований по определению содержания токсических и условно токсических компонентов аэрозоля НСП, проводимых с использованием метода машинного прокуривания.

В научной литературе имеется большое количество данных по анализу аэрозоля НСП. Существенные различия в параметрах и методах сбора аэрозоля, методах количественного определения компонентов аэрозоля не позволяют объективно оценить качественные характеристики НСП.

Анализ научных публикаций, посвященных вопросам оценки риска потребления никотиносодержащей продукции, показал, что большинство исследователей сходятся во мнении о недостаточном периоде времени для получения достоверных данных о влиянии данной продукции на здоровье потребителей [5].

В отчете, опубликованном Королевским колледжем врачей Великобритании за 2016 г., утверждается, что «хотя с момента начала потребления никотиносодержащей продукции еще не прошло достаточно длительное время для абсолютной уверенности в уровне ее вредного воздействия, доступные свидетельства подтверждают, что раздражение ротовой полости и гортани – фактически единственная проблема, с которой столкнутся потребители в краткосрочной перспективе» [5].

Анализ мировых исследований по определению токсических и условно токсических компонентов в дыме сигарет и аэрозоле НСП, показал, что в настоящее время практически не существует единых международных стандартов по определению различных веществ в аэрозоле никотиносодержащей продукции. Различные подходы к оценке рисков эксплуатации никотиносодержащей продукции приводят к варьированию показателей содержания компонентов от следовых количеств до достаточно высоких значений.

Авторы исследований «Основные вопросы, касающиеся влияния электронных систем доставки никотина и иных источников никотина на здоровье» указывают на подавляющее большинство существующих научных свидетельств о том, что уровень канцерогенов и других токсичных веществ, поступающих в организм человека при эксплуатации никотиносодержащей продукции, значительно ниже концентрации этих компонентов, образующихся при курении табака [6].

В 2018 г. был разработан международный стандарт ISO 20768:2018 «Vapour products – Routine analytical vaping machine – Definitions and standard conditions» для прокуривания электронных сигарет [7], основанный на методе CORESTA CRM Nº 81[11]. Метод CRM Nº 81 определяет параметры и стандартные условия для генерации и сбора аэрозоля СДН, технические требования для лабораторной аналитической машины, но не содержит указаний на методы анализа компонентов газовой фазы аэрозоля.

Существенные различия в методах сбора и количественного определения компонентов аэрозоля НСП выявили необходимость в выборе методики машинного прокуривания и сбора аэрозоля на лабораторной машине CERULEAN SM 405 с целью определения оптимального режима (объем затяжки, время затяжки и паузы между затяжками) для различных видов СДН.

Проанализированы результаты прокуривания по канадскому интенсивному методу, методу ИСО, методу ВНИИТТИ, стандартному и экспериментальному методам CORESTA.

Определены оптимальные режимы машинного прокуривания для сбора аэрозоля и разработаны рекомендации по тестированию исследуемой никотиносодержащей продукции на курительной машине CERULEAN SM 405:

─ для СДН многоразового использования целесообразно применение валидированного метода CORESTA CRM № 81 «Routine analytical machine for e-cigarette aerosol generation and collection – definitions and standard conditions» [8];

─ при прокуривании стиков ЭСНТ предпочтителен метод в режиме Health Canada Intense [9] как максимально продуцирующий максимальное количество компонентов;

─ для СДН одноразового использования применима «Методика прокуривания одноразовых электронных курительных устройств и получения влажного конденсата, газовой фазы дыма при помощи линейной курительной машины CERULEAN SM 405» [3].

Сбор газовой фазы аэрозоля, генерируемого НСП, проводили через барботеры, присоединенные к курительной машине CERULEAN SM 405, с дериватизацией карбонилов 2,4*динитрофенил-гидразином (ДНФГ) при атмосфере проведения испытания (рисунок 1).

Рисунок 1. Улавливание карбонильных соединений с помощью барботеров, присоединенных к курительной машине

Figure 1. Capturing carbonyl compounds using bubblers attached to a smoking machine

Получение сопоставимых результатов состава аэрозоля СДН возможно только при наличии четких требований к оборудованию, материалам и реактивам для сбора аэрозоля.

Для проведения дальнейших исследований проведен обзор существующих методик, потенциально применимых для идентификации никотиносодержащей продукции и количественному определению в её аэрозоле карбонилов как приоритетных токсичных компонентов по списку ВОЗ: формальдегид, ацетальдегид, акролеин.

В аналитическом обзоре, проведенном доктором Ченг (Cheng) из Управления по научным исследованиям центра табачных изделий FDA (США) в 2014 г., отмечается, что большой разброс в уровнях содержания карбонильных соединений связан с отсутствием стандартизированных методов их определения в аэрозоле систем доставки никотина [10].

Существующие методики (СОRЕSТА, Philip Morris International, British American Tobacco и China National Tobacco Quality Supervision and Test Center) для определения содержания карбонилов различны.

Метод CORESTA применим для определения отдельных карбонильных соединений (формальдегид, ацетальдегид, ацетон, акролеин, пропиональдегид, кротональдегид, 2-бутанон, н-бутиральдегид) с помощью ВЭЖХ [11].

Метод PMI применим для определения карбонильных соединений в сигаретном дыме и в аэрозоле ЭСНТ. Аэрозольный экстракт анализируют на ВЭЖХ с МС-МС детектированием на электроспреевом источнике в режиме отрицательных масс.

Компания BAT разработала метод для количественного определения содержания карбонильных соединений (формальдегид, ацетальдегид, ацетон, акролеин, пропиональдегид, кротональдегид) в главной струе табачного дыма с помощью HPLC – MS/MS с ультрафиолетовым детектором.

Для анализа карбонильных соединений в жидкостях для систем доставки никотина исследователями из China National Tobacco Quality Supervision and Test Center был разработан метод с использованием высокоэффективной жидкостной хроматографии ВЭЖХ [12].

Для проведения дальнейших исследований по определению карбонильных соединений в газовой фазе аэрозоля, генерируемого НСП различных видов, валидированы методы количественного определения с использованием высокоэффективной жидкостной хромато-масс-спектрометрии LCMS/MS детектированием на электроспреевом источнике в режиме отрицательной полярности с использованием хроматографа Thermo Scientific Dionex UltiMate 3000 и масс-спектрометра TSQ Quantiva [4]. Химические реактивы, используемые в проводимых исследованиях, аналитической чистоты.

После сбора газовой фазы аэрозоля, полученного методом машинного прокуривания, проводили соответствующие этапы экстракции, очистки и получения производных. Методом LCMS/MS на хроматографе Thermo Scientific Dionex UltiMate 3000 и масс-спектрометра TSQ Quantiva определяли содержание карбонилов (формальдегид, ацетальдегид, акролеин) в аэрозоле НСП.

Таблица 1.

Содержание карбонильных соединений аэрозоля, генерируемого НСП

Table 1.

The content of carbonyl compounds of aerosol generated by NSP

Образец Sample		Содержание компонентов аэрозоля | The content of aerosol components
		Формальдегид, мкг/зат. Formaldehyde, µg/puff	Ацетальдегид, мкг/зат Acetaldehyde, µg/puff	Акролеин мкг/зат Acrolein µg/puff
1		2	3	4
Health Canada Intense
S -Z s	iQОS
	Parliament Blue	0,34	16,01	0,93
и V	Раrliаmеnt Fresh	0,39	14,75	0,91

Продолжение табл.1 | Continuation of table 1

1                                               !		2	3	4
CORESTA CRM № 81
z Q GO к 1=1 и	LUXLITE
	American Blend Light	0,024	0,046	0,034
	American Blend Full	0,049	–	0,018
	VON ERL My
	Raw Tobacco Classic	0,73	0,24	0,012
	Lolly Drop	0,42	0,16	0,012
	iКuu i200
	Tobacco	167,66	–	33,86
	Cherry	233,57	–	32,55

Количественное содержание компонентов аэрозоля, генерируемого исследуемой никотиносодержащей продукцией, определено с использованием валидированной методики для аналитического оборудования (хроматограф Thermo Scientific Dionex UltiMate 3000 и масс-спектрометр TSQ Quantiva) (таблица 1).

Содержание определяемых карбонильных соединений в аэрозоле исследуемой никотиносодержащей продукции колеблется в широких пределах:

• •    формальдегид, мкг/затяжку 0,042–233,57;

• •    ацетальдегид, мкг/затяжку 0–16,01;

• •    акролеин, мкг/затяжку 0,012–33,86.

Заключение

• 1.    Состав аэрозоля инновационной никотиносодержащей продукции требует системного изучения и является отправной точкой в оценке уровня риска для потребителей.

• 2.    Установление уровня содержания карбонильных соединений в аэрозоле инновационной продукции имеет определенные сложности, учитывая способы прокуривания и особенности конструкции СДН.

• 3.    Разработана методика «Сбора газовой фазы аэрозоля никотиносодержащей продукции