EVape helpt de consumentenveiligheid van e-sigaretten te verbeteren

Met de gepatenteerde EVape-prototype kunnen de onderzoekers van het Fraunhofer ITEM E-liquids gecontroleerd verdampen, om de daarbij vrijkomende emissies te analyseren en vervolgens nauwkeurig toxikologisch te beoordelen. © Fraunhofer ITEM, Ralf Mohr / Onderzoekers van het Fraunhofer ITEM kunnen de gepatenteerde EVape-prototype gebruiken om e-liquids onder gecontroleerde omstandigheden te verdampen, om de tijdens het proces gegenereerde emissies te analyseren en daarna een gedetailleerde toxikologische beoordeling uit te voeren. © Fraunhofer ITEM, Ralf Mohr

Samen met haar team bij Fraunhofer ITEM heeft Dr. Stefanie Scheffler EVape ontwikkeld. Het draagbare apparaat kan helpen om consumenten van e-liquids te beschermen tegen gezondheidsrisico's. © Fraunhofer ITEM, Ralf Mohr / Dr. Stefanie Scheffler ontwikkelde EVape in samenwerking met haar team bij Fraunhofer ITEM. Het draagbare apparaat kan helpen om consumenten van e-liquids te beschermen tegen gezondheidsrisico's. © Fraunhofer ITEM, Ralf Mohr

In vergelijking met tabakssigaretten worden e-sigaretten als minder schadelijk voor de gezondheid beschouwd. Hun consumptie is echter niet zonder risico. Bij veel ingrediënten is niet bekend hoe ze zich gedragen bij verhitting. Omdat de temperatuur in e-sigaretten sterk varieert, kunnen ook verschillende thermische afbraakproducten ontstaan. Dit bemoeilijkt de beoordeling van het risicoprofiel van het tabaksalternatief. Tot nu toe bestaat er geen testsysteem waarmee de gebruikte ingrediënten over het hele relevante temperatuurbereik kunnen worden getest. Met EVape heeft het Fraunhofer-Instituut voor Toxikologie en Experimentele Geneeskunde ITEM nu een prototype ontwikkeld van een apparaat voor gecontroleerde verdamping van e-liquids in een breed temperatuurbereik, waarbij de ontstane emissies kunnen worden geanalyseerd en toxikologisch beoordeeld. De resultaten zijn daardoor algemeen geldig – ongeacht in welke e-sigaret het e-liquid wordt gebruikt.

E-sigaretten verspreiden zich steeds meer en zijn inmiddels op veel plaatsen verkrijgbaar – of in supermarkten, kiosken of tankstations. Het aanbod is groot en omvat talrijke modellen, aroma's, smaakvarianten en liquids. Deze diversiteit bemoeilijkt de algemene beoordeling van het gezondheidsrisico van e-sigaretten. Volgens de Tabaksproductenverordening mogen e-liquids die in e-sigaretten worden gebruikt, geen risico voor de menselijke gezondheid vormen, noch in verwarmde noch in onverhitte vorm. Voor veel ingrediënten is echter niet bekend hoe ze zich gedragen bij verhitting. Door het verdampen van de liquids kunnen voor de gezondheid problematische componenten ontstaan – vooral wanneer stoffen aanwezig zijn die bij orale of inhalatie-absorptie als onproblematisch worden beschouwd, maar door verwarming in andere, toxisch bedenkelijke stoffen kunnen afbreken. Sommige additieven en levensmiddelenaroma's die de smaak van e-sigaretten moeten verbeteren, zijn nog niet voldoende onderzocht, omdat ze zich anders dan de hoofdcomponenten glycerine, propyleenglycol en nicotine bevinden. »Nicotine is temperatuurstabil, bij verhitting tot 500 graden blijft het als molecuul behouden. Bij andere additieven is dat anders. Een voorbeeld hiervan is het zoetmiddel sucralose, dat ook in e-liquids wordt gebruikt. Sucralose is thermolabiel, breekt al bij 120 graden af en vormt stoffen die als kankerverwekkend worden beschouwd. Daarom stoppen steeds meer fabrikanten van e-liquids met het gebruik van zoetstoffen«, zegt Dr. Stefanie Scheffler, wetenschapper bij het Fraunhofer ITEM in Hannover. De chemicus en haar team willen de consumentenveiligheid van e-sigaretten verbeteren – omdat veel additieven nog niet voldoende zijn onderzocht.

EVape garandeert verdamping onder gecontroleerde omstandigheden

Met EVape hebben de onderzoekers nu een gepatenteerd systeem ontwikkeld waarin e-liquids over het hele relevante temperatuurbereik kunnen worden getest. Dit was tot nu toe niet mogelijk, maar is zeer belangrijk omdat bij toxikologische risicobeoordelingen rekening moet worden gehouden met de grote variatie in temperatuur in e-sigaretten, afhankelijk van het model en de ingebouwde batterij. Daarom kunnen bij verschillende e-sigaretten ook verschillende spalt- of thermische afbraakproducten ontstaan. Fabrikanten moeten wel toxikologische gegevens over de vloeistoffen en hun emissies openbaar maken, maar omdat deze met behulp van verschillende commercieel verkrijgbare e-sigaretten met diverse temperatuurprofielen worden gegenereerd, zijn de resultaten niet universeel geldig en vergelijkbaar. Daarom moeten de gebruikte ingrediënten over het hele relevante temperatuurbereik van 150 tot 350 graden worden getest. Momenteel bestaat er echter geen testsysteem dat deze uitgebreide testscenario's mogelijk maakt en het volledige temperatuurbereik dekt. Met EVape willen de onderzoekers van het Fraunhofer ITEM dit gat dichten: het draagbare laboratoriumapparaat, dat op standaard analysetoestellen kan worden aangesloten, garandeert de verdamping onder gecontroleerde omstandigheden, zodat de resultaten onafhankelijk zijn van de gebruikte e-sigaret en dus vergelijkbaar.

De test van verschillende commercieel verkrijgbare e-liquids bij variërende temperaturen vindt plaats onder reële omstandigheden: het e-liquid wordt plotseling verdampt, terwijl het wordt blootgesteld aan normale omgevingslucht. Een continue realtime-metingen van de temperatuur zorgt ervoor dat oververhitting tijdens de test wordt voorkomen. »We brengen kleine hoeveelheden van het liquid aan op een heet verwarmingsoppervlak, waar het onmiddellijk verdampt. We zuigen de damp af, voeren deze naar de analysetoestellen en controleren welke stoffen in de damp aanwezig zijn. Deze kunnen worden vergeleken met de stoffen die vóór het verdampen zijn geanalyseerd, om uitspraken te doen over hun thermostabiliteit«, beschrijft Dr. Scheffler de test. Eerste resultaten tonen aan dat het spectrum van de gevonden stoffen temperatuurafhankelijk is.

Verbetering van de kwaliteit van e-liquids door gestandaardiseerde controles

EVape biedt fabrikanten al vóór de productie van e-liquids de mogelijkheid om potentieel gevaarlijke stoffen uit te sluiten. Het stelt hen in staat om snel en effectief toxikologische profielen voor e-liquids te verzamelen, deze voor bepaalde temperatuurgebieden te beperken of vrij te geven en door continue realtime-metingen van de temperatuur alle onder reële omstandigheden ontstane emissies te identificeren. Bovendien moet EVape in de toekomst toezichthoudende instanties ondersteunen bij het toezicht op de op de markt beschikbare e-liquidproducten. »We willen EVape in de toekomst uitlenen en beschikbaar stellen aan laboratoria, toezichthoudende instanties en de industrie. We streven ernaar om EVape als referentieapparaat te gebruiken, zodat e-liquids pas na de kwaliteitscontrole met ons testsysteem op de markt komen.«