Determinazione rapida dei livelli dei principali costituenti in e

Rapporti scientifici volume 13, numero articolo: 13501 (2023) Citare questo articolo

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L’uso delle sigarette elettroniche è in aumento, insieme a una varietà sempre maggiore di dispositivi e liquidi elettronici. Per far fronte a questa crescita e in linea con i crescenti requisiti legali e normativi applicabili ai produttori di sigarette elettroniche (ad esempio, divulgazione dell'elenco degli ingredienti e delle relative quantità in un prodotto), metodi rapidi per determinare i livelli dei principali costituenti dei liquidi elettronici, vale a dire , glicole propilenico (PG), glicerolo vegetale (VG), acqua e nicotina. Abbiamo valutato la capacità della spettroscopia nel vicino infrarosso (NIR), abbinata alla regressione dei minimi quadrati parziali (PLS), di prevedere i livelli di questi costituenti nelle formulazioni di e-liquid. Utilizzando i dati spettrali NIR provenienti da un ampio set di e-liquid di riferimento che incorporano intervalli di concentrazione di lavoro, aromi e altri ingredienti, sono stati stabiliti modelli di calibrazione lineare per PG, VG, acqua e nicotina (valori previsti rispetto a teorici, tutti R2 > 0,995). Le prestazioni di questi modelli sono state poi valutate su e-liquid commerciali utilizzando NIR e confrontate con i risultati ottenuti mediante gascromatografia (GC). È stata osservata una forte correlazione tra i valori previsti dal NIR e i valori misurati per PG, VG e nicotina (tutti R2 > 0,955). Si è riscontrata una minore coerenza tra i valori previsti e quelli misurati GC per l'acqua a causa del limite di quantificazione (LOQ) relativamente alto del metodo GC (2,6% p/p) rispetto al contenuto dell'e-liquid (0–18% p/p). Il LOQ del metodo NIR per l'acqua era dello 0,6% p/p, suggerendo che il NIR potrebbe essere un metodo più accurato rispetto al GC per prevedere la concentrazione di acqua negli e-liquid, soprattutto a livelli bassi (< 2,6% p/p). Collettivamente, sebbene siano stati identificati i limiti della tecnica, in particolare per gli e-liquid contenenti composti che potrebbero interferire con le calibrazioni impostate, i nostri risultati suggeriscono che il NIR combinato con la regressione PLS è uno strumento adatto per la misurazione rapida, simultanea e ad alto rendimento di PG , VG, livelli di acqua e nicotina nella maggior parte degli e-liquid commerciali.

La consapevolezza e l’uso delle sigarette elettroniche (e-sigarette) sono cresciuti in modo significativo negli ultimi dieci anni. Sebbene le sigarette elettroniche possano differire notevolmente per forma, dimensioni, potenza e flusso d'aria, sono tutte costituite da una batteria, un meccanismo di inalazione e un liquido elettronico, fornito in una cartuccia preriempita (sistema chiuso) o in un serbatoio che può essere riempito dall'utente (sistema aperto). È disponibile un’ampia selezione di e-liquid, ma le formulazioni tipicamente contengono glicole propilenico (PG), glicerolo vegetale (VG) e acqua in varie combinazioni e possono anche contenere aromi e/o un composto attivo come la nicotina.

In linea con la continua espansione della disponibilità dei prodotti, sono state implementate le normative per le sigarette elettroniche e i liquidi, in particolare sulla loro composizione (nicotina, aromi), che si stanno evolvendo con le attuali dinamiche del mercato 1,2,3,4. Nello specifico, molti dei requisiti legali e normativi inerenti alla produzione di prodotti del tabacco sono stati estesi ai sistemi elettronici di somministrazione di nicotina e sono quindi applicabili ai produttori di sigarette elettroniche5. Per quanto riguarda gli e-liquid, i produttori devono fornire un elenco di tutti gli ingredienti e le quantità di esso, contenuto nell'e-liquid 6,7,8. Tuttavia, un recente studio sulle sigarette elettroniche commerciali in Australia ha riportato una discrepanza tra le concentrazioni di PG e VG dichiarate e misurate 9, il che dimostra la necessità di monitorare il contenuto dei liquidi elettronici.

Ad oggi, solo pochi studi hanno descritto l'analisi degli ingredienti chiave degli e-liquid, con metodi basati principalmente sulla gascromatografia-spettrometria di massa (GC-MS) 9,10,11,12. Tuttavia, la preparazione e l'analisi del campione mediante GC o altri metodi convenzionali (ad esempio, la risonanza magnetica nucleare) sono spesso lunghe. Per la determinazione rapida di PG, VG, acqua e nicotina negli e-liquid (ad esempio, per scopi di controllo qualità), sarebbe altamente auspicabile un approccio che riduca il tempo di elaborazione del campione e il tempo analitico, consenta un'elevata produttività del campione e fornisca una precisione accettabile.