Исследование, проведенное химиками из Университета Коннектикута, предлагает новые доказательства того, что электронные сигареты или электронные сигареты потенциально так же вредны, как и табачные сигареты.
Используя новое дешевое устройство для тестирования с трехмерной печатью, исследователи из Калифорнийского университета в Коннектикуте обнаружили, что электронные сигареты, наполненные жидкостью на основе никотина, потенциально так же опасны, как и сигареты без фильтра, когда дело доходит до повреждения ДНК.
Исследователи также обнаружили, что пары электронных сигарет без никотина вызывают такие же повреждения ДНК, как и сигареты с фильтром, возможно, из-за множества химических добавок, присутствующих в парах электронных сигарет. Клеточные мутации, вызванные повреждением ДНК, могут привести к раку.
Результаты опубликованы в журнале ACS Sensors .
Степень повреждения ДНК, которую вызывают электронные сигареты, зависит от количества вдыхаемого пользователем пара, других присутствующих добавок, от того, используется ли никотиновая или безникотиновая жидкость, и от других факторов, – говорит Картик Кадимисетти, научный сотрудник химического отдела Университета штата Коннектикут. ведущий автор исследования.
Но одно открытие было очевидным.
«По результатам нашего исследования мы можем сделать вывод, что электронные сигареты обладают таким же потенциалом повреждения ДНК, как и обычные сигареты без фильтра», – говорит Кадимисетти.
Электронные сигареты – это устройства с батарейным питанием, которые нагревают жидкость и превращают ее в аэрозольный пар, который можно вдохнуть. Использование электронных сигарет также называется «вейпингом». Содержимое электронных сигарет, называемое жидкостью для электронных сигарет или соком для электронных сигарет, обычно состоит из пропиленгликоля, глицерина, никотина и ароматизаторов, таких как ментол, вишня, ваниль или мята. Также доступны электронные сигареты без никотина.
Современные электронные сигареты, которые часто рассматриваются как менее токсичная альтернатива для людей, стремящихся избавиться от привычки курить табачные сигареты , неуклонно набирают популярность с момента их первого появления на коммерческом рынке в 2004 году. Насколько электронные сигареты способствуют возникновению серьезных проблем со здоровьем и служат ли они воротами для будущих курильщиков табака, остается предметом многочисленных споров. Однако растущая обеспокоенность по поводу потенциального воздействия электронных сигарет на здоровье побудила Управление по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов США ужесточить регулирование электронных сигарет в 2016 году.
Ученые UConn решили выяснить, могут ли химические вещества, содержащиеся в электронных сигаретах, вызвать повреждение ДНК человека, при тестировании нового электрооптического скринингового устройства, которое они разработали в своей лаборатории. По словам исследователей, небольшое трехмерное печатное устройство считается первым в своем роде, способным быстро обнаруживать повреждения ДНК или генотоксичность в образцах окружающей среды в полевых условиях.
Устройство использует микронасосы для проталкивания жидких образцов через несколько «микролунок», встроенных в небольшой углеродный чип. Лунки предварительно загружены реактивными метаболическими ферментами человека и ДНК. Когда образцы попадают в лунки, образуются новые метаболиты, которые могут вызвать повреждение ДНК. Реакции между метаболитами и ДНК генерируют свет, который улавливается камерой. В течение пяти минут пользователи могут увидеть, сколько относительных повреждений ДНК вызывает образец, по интенсивности света, обнаруженного в каждой лунке.
По словам Кадимисетти, устройство уникально тем, что во время тестирования оно превращает химические вещества в их метаболиты, что повторяет то, что происходит в организме человека.
Биотесты, используемые в настоящее время для определения генотоксичности образцов окружающей среды, могут быть более комплексными, но они часто требуют много времени и затрат. Одно только лабораторное оборудование может стоить десятки тысяч долларов. Набор, разработанный в Калифорнийском университете, предоставляет важный инструмент для первоначального скрининга на генотоксичность всего за несколько минут. Чип, расположенный в центре устройства, является одноразовым, и его изготовление стоит всего один доллар благодаря последним достижениям в области трехмерной печати.
«То, что мы разработали, очень дешево в изготовлении, эффективно и может быть использовано практически любым человеком», – говорит профессор химии Калифорнийского университета Джеймс Руслинг, старший научный сотрудник исследования.
Доступные и эффективные «лаборатории на чипе» – это специальность лаборатории Руслинга, которая ранее создала миниатюрные наборы, которые могут обнаруживать антитела к пищевым аллергенам и белкам биомаркеров рака. По словам Руслинга, подобные наборы потенциально могут быть использованы для быстрого генотоксического скрининга во время разработки лекарств, для мониторинга или тестирования запасов пресной воды и для раннего обнаружения агрессивных форм рака.
В текущем исследовании исследователи извлекли образцы из электронных сигарет и табачных сигарет, используя технику искусственного вдыхания. Сигареты были подключены к трубке с ватной пробкой. Затем исследователи использовали шприц на другом конце трубки, чтобы повторить вдох. Образцы взяты из химикатов, содержащихся в хлопке.
Команда установила свой тест так, что 20 затяжек электронной сигареты были примерно эквивалентны курению одной табачной сигареты, и это соотношение подтверждено другими исследованиями. Команда собрала образцы при 20, 60 и 100 затяжках. По словам Кадимисетти, потенциальное повреждение ДНК от электронных сигарет увеличивается с количеством затяжек.
«Некоторые люди активно курят электронные сигареты, потому что думают, что в этом нет вреда», – говорит он. «Мы хотели точно увидеть, что может происходить с ДНК, и в нашей лаборатории были ресурсы для этого».
По словам Кадимисетти, в электронных сигаретах потенциально есть сотни химических веществ, которые могут способствовать повреждению ДНК . Вместо того, чтобы проверять их все, команда из Университета Конна нацелена на три известных канцерогенных химиката, обнаруженных в табачных сигаретах. Затем они загрузили в микролунки своего устройства определенные ферменты, которые преобразовали бы эти химические вещества в метаболиты. Если эти химические вещества присутствовали в образце, тест давал им определение генотоксичности. Если бы химикаты не присутствовали, реакции бы не было.