Emisiones de los cigarrillos electrónicos y su posible impacto sobre la salud

El cigarrillo electrónico (e-cigarrillo) se introdujo en el mercado de los EEUU en 2007 como una alternativa menos perjudicial para la salud que el consumo de tabaco. Externamente los e-cigarrillos tienen el aspecto de cigarrillos normales, pero internamente son muy diferentes: no contienen tabaco. Disponen de un mecanismo que calienta la nicotina líquida, que se convierte en un vapor que los fumadores inhalan y exhalan. Los fabricantes y los clientes satisfechos dicen que este vapor ofrece muchas ventajas sobre el humo del cigarrillo tradicional. Sin embargo, las agencias reguladoras y algunos expertos en salud no están tan seguros. Se está discutiendo sobre los efectos secundarios posibles de la inhalación de vapor de nicotina, así como otros riesgos asociados a los compuestos añadidos. Este trabajo analiza el estado del conocimiento referente a las emisiones gaseosas de los e-cigarrillos y sus posibles efectos sobre la salud, en comparación con los del humo del tabaco, ya conocidos.
Keywords: 
Cigarrillos Electrónicos; Emisiones Gaseosas; Salud; Nicotina; ORP Conference
Main Author: 
Lázaro Vicente
Cremades Oliver
UPC
España
Co-authors: 
Milena E.
Gómez Yepes
Universidad de Quindío
Colombia

Introducción

El cigarrillo electrónico (e-cigarette o e-cigarrillo) se introdujo por primera vez en el mercado de los EE.UU. en 2007 como una alternativa menos perjudicial para la salud que el consumo de tabaco. Externamente los e-cigarrillos tienen el aspecto de cigarrillos normales, pero internamente son muy diferentes: no contienen tabaco, aunque sí nicotina. Consisten en un dispositivo que funciona con una batería que le suminista la energía para calentar en una cámara de vaporización un cartucho relleno de un líquido que contiene una mezcla de propilenglicol, nicotina y/o aromatizantes (Figura 1). En cuanto se aspira por la boquilla, el dispositivo calienta ese líquido que se transforma en un vapor que puede ser inhalado, exhalando una nube de vapor que se asemeja al humo de un cigarrillo convencional, aunque sin olor ya que no hay ninguna combustión.

Figura 1. Esquema de los elementos de un e-cigarrillo (extraído de [1])

En el mercado existen multitud de modelos de e-cigarrillos, desde los que imitan a un cigarro convencional con un tamaño parecido, hasta otros mucho más grandes de diferentes formas e incluso de colores (Figura 2).

Tanto los fabricantes como los consumidores de estos e-cigarrillos afirman que el vapor inhalado tiene ventajas sobre el humo de tabaco, en lo que atañe a la salud. De hecho, no les agrada que se use el término “cigarro” para designarlos, ya que aseguran que no es un cigarro, sino un vaporizador. Por lo tanto, no se fuma porque no hay combustión; se inhala y se exhala (se está extendiendo el uso del término “vapear”). Además, al ser reutilizables, resultan más económicos que los cigarrillos. Sin embargo, en cuanto a los efectos que la inhalación del vapor emitido puede tener sobre la salud humana, algunos expertos y autoridades sanitarias ponen en duda que los e-cigarrillos sean totalmente inocuos.

tipos-de-cigarrillos-electronicos

Fig. 2. Algunos modelos de e-cigarrillos existentes en el mercado (extraído de [2])

En este trabajo analizamos el estado del conocimiento referente a las emisiones gaseosas de los e-cigarrillos y sus posibles efectos sobre la salud, en comparación con los del humo del tabaco, ya conocidos. Comenzaremos repasando qué es y qué contiene el humo de tabaco, para luego estudiar el vapor de los e-cigarrillos, y finalmente comparar ambos entre sí.

El humo de tabaco

En un entorno donde se fuma tabaco, los no fumadores inhalan lo que se conoce como humo ambiental del tabaco (abreviado en inglés, ETS, “environmental tobacco smoke”), que es un término muy extendido para referirse a la combinación del humo emitido por la combustión de la punta del cigarrillo y el exhalado por el fumador activo. La persona que inhala ETS recibe el nombre de fumador pasivo o involuntario.

Más específicamente, el ETS tiene tres fuentes posibles (Figura 3):

· el humo emitido en forma de penacho mientras un cigarrillo está quemándose, que se denomina humo secundario (hS),· el humo exhalado por el fumador, que se divide en:

  • humo principal (hP)
  • humo residual (hR), es decir, el humo que entra por la boca pero sale sin haber llegado a los pulmones, y

· los gases que pueden difundirse a través del papel o del filtro del cigarrillo (hF).

El componente más importante del ETS es el humo secundario, hS.

Figura 3. Componentes del ETS (extraído de [3])

La química del humo generado por la combustión del tabaco es extremadamente compleja. La combustión oxida la materia orgánica del tabaco, pero generalmente esta oxidación es incompleta debido a una falta de oxígeno y, por lo tanto, se genera un gran número de moléculas complejas. La combustión y otros procesos, como la pirólisis (en el que un compuesto se transforma en una o más sustancias sólo por efecto del calor, es decir, sin oxidación), destilación, condensación y filtración, producen unos 4000 compuestos.

Además, ya que la composición de las mezclas de tabaco presentes en los cigarrillos es muy variable, también lo es el ETS resultante. Pero el análisis del humo generado a partir de un cigarrillo estándar “fumado” por una máquina muestra que hay tres clases de compuestos químicos:

· una fase gaseosa que contiene N2, NOx, CO, CO2 y oxígeno residual,· una fase vapor que contiene un gran número de VOCs, y· una fase particulada, formada por el alquitrán, que es la que hace que el ETS sea visible.

Aunque los compuestos químicos en los humos hP y hS son básicamente los mismos, sus concentraciones son diferentes (ver Tabla 1). Prácticamente todos los contaminantes son emitidos en mayor concentración en hS que en hP, algunos con uno o más órdenes de magnitud. Así, p.e., el nivel de la N-nitrosodimetilamina, que es un agente cancerígeno muy potente, es unas 20 a 100 veces superior en hS que en hP.

Tabla 1. Principales componentes del humo principal y secundario del ETS de un cigarrillo, a partir del análisis de humo fresco sin diluir [4, 5]*.

Componente

Humo principal (hP)

Humo secundario (hS)

Relación

hS/hP

pH

6.1

7.5

Tiempo de vida (s)

20

550

27

FASE PARTICULADA

Alquitrán (mg)

- sin filtro

- con filtro

20.810.2

44.134.5

2.13.4

Partículas

- velocidad de generación

- tamaño medio (mm)

- desviación estándar (mm)

- Cantidad total (mg)

5x1011/s0.261.215-40

6x109/s0.11.719-76

0.012

1.3-1.9

Nicotina (mg)

- sin filtro

- con filtro

1-2.50.5-1.2

2.6-8.21.9-6.2

2.6-3.33.8-5.2

Fenol (mg)

60-140

78-420

1.6-3

Catecol (mg)

- sin filtro

- con filtro

100-36071-257

60-32472-390

0.6-0.91-1.5

4-Aminobifenilo (mg)

4.6

143

31

Benzo[a]pireno (ng)

- sin filtro

- con filtro

20-4011.5-23

50-14038-106

2.5-3.52.3-4.6

Cadmio (mg)

110

790

7.2

Níquel (mg)

20-80

260-2400

13-30

Zínc (mg)

60

400

6.7

Dioxinas y furanos (como factor de toxicidad equivalente)

1

2

2

FASE VAPOR O GASEOSA

CO (mg)

10-23

25-108

2.5-4.7

CO2 (mg)

20-50

160-550

8-11

NOx (mg)

0.1-0.6

0.4-6

4-10

Amoníaco (mg)

50-130

185-663

3.7-5.1

Formaldehído (mg)

70-100

7-5000

0.1-50

Cianuro de hidrógeno (mg)

400-500

40-125

0.1-0.25

Acido fórmico (mg)

210-490

294-784

1.4-1.6

Acido acético (mg)

330-810

627-2916

1.9-3.6

Acetona (mg)

100-250

200-1250

2-5

Tolueno (mg)

100-200

560-1660

5.6-8.3

Cloruro de metilo (mg)

150-600

255-1980

1.7-3.3

Benceno (mg)

12-48

96-528

8-11

Metilamina (mg)

11.5-28.7

48-184

4.2-6.4

Dimetilamina (mg)

7.8-10

29-51

3.7-5.1

1,3-Butadieno (mg)

69

207-414

3-6

N-nitrosodimetilamina (ng)

10-40

200-4000

20-100

* referido a cigarrillos sin filtro, a menos que se indique lo contrario

Hay que decir que el uso del filtro reduce el consumo de compuestos potencialmente tóxicos para el fumador, pero tiene un efecto menor en el hS. Además, la composición del hP depende de la forma de fumar, pero el hS no.

El vapor del e-cigarrillo

Por lo que se refiere al contenido de nicotina, un e-cigarrillo puede contener tanta nicotina como un cigarrillo normal o más. La cantidad de nicotina que un e-cigarrillo emite depende del contenido del cartucho de líquido instalado. Los usuarios pueden escoger entre cartuchos con diversos grados de concentración de nicotina (4 - 24 mg/l), desde el equivalente al de un cigarrillo de tabaco ultraligero hasta al de un cigarrillo negro. También hay cartuchos que contienen líquido sin nicotina, para los usuarios que desean la experiencia sensorial de fumar sin sus efectos molestos.

A diferencia de los cigarrillos de tabaco, el vapor emitido al “vapear” los e-cigarrillos está únicamente constituido por el vapor exhalado por el fumador, que como antes, se divide en:

· vapor principal (vP), que pasa por los pulmones y luego es exhalado,

· vapor residual (vR), es decir, el vapor que entra por la boca pero sale sin haber llegado a los pulmones.

Por lo tanto, no hay emisión de vapor si el usuario no “vapea”.

Los fabricantes dicen que esos vapores son básicamente vapor de agua, y, por lo tanto, inocuos [6]. Sin embargo, algunas personas especialmente sensibles por sus condiciones de salud, se quejan de que el vapor es irritante para los ojos, nariz y garganta, y que afecta la respiración y provoca náuseas.

La Food and Drug Administration (FDA) americana hizo público en 2009 un análisis en el que se afirmaba que los vapores contienen trazas de sustancias tóxicas y cancerígenas [7]. Se analizaron diferentes cartuchos de dos marcas de e-cigarrillos. El análisis encontró que varios de los cartuchos contenían niveles detectables de nitrosaminas, compuestos específicas del tabaco que causan cáncer. En un cartucho se encontró dietilenglicol, que es un ingrediente común en los anticongelantes. En otros cartuchos en los que se anunciaba que no contenían nicotina, el análisis reveló que sí la contenían. El dietilenglicol es una sustancia altamente tóxica, que puede aparecer como un subproducto de la fabricación del propilenglicol [8].

Tabla 2. Resultados de análisis químicos de los vapores procedentes de diferentes cartuchos de e-cigarrillos (adaptado de [9]).

Ref. #1 [10]

Ref. #2 [11]

Ref. #3 [12]

Ref. #4 [13]

Ref. #5 [14]

Producto =

EGO Plus FlavourArt 11 mg

Ruyan 16 mg

Smoking Everywhere

NJOY

CIXI

Aria Nic

---

Volumen aire =

60 m3

1750 ml

3 L

3 L

3 L

7.9 L

500 ml

Método =

NIOSH; UNI EN

---

HPLC

HPLC

HPLC

GC-MS

ICP-OES

Compuesto

Conc. (mg/m3)

LD (mg/m3)

Conc. (mg/m3)

Conc. (mg/m3)

Conc. (mg/m3)

Conc. (mg/m3)

LD (mg/m3)

Conc. (mg/m3)

LD (mg/m3)

Conc. (mg/m3)

nicotina

0.034

288.7

97.3

56.8

2.8

6.2

glicerina

720

1

610

propilenglicol

1660

acroleína

1.6

CO

2000

815.5

metil-etil cetona

4.4

1-etil-3-metilbenceno

3.4

limoneno

0.1

decano

4.2

undecano

0.7

dodecano

0.3

cedreno

0.9

longifoleno

30.3

butilhidroxitolueno

0.4

terpeno

2.3

longicicleno

2.2

cariofilleno

1

COVs totales

1730

1000

acetaldehido

0.794

formaldehido

0.211

NNN

0.08

NNK

0.097

NAT

0.08

cotinina

2.8

miosmina

1.4

anatabina

1.3

anabasina

5.7

beta-nicotirina

5.7

metil pirazina

0.54

0.01

2,3-dimetil pirazina

0.29

0.01

5-metil-2-furaldehido

0.27

0.01

1-hidroxi-2-propanona

0.26

0.01

beta-damascon

0.25

0.01

2,5-dimetil pirazina

0.24

0.01

maltol

0.06

0.01

2,3,5,6-tetrametil pirazina

0.03

0.01

sodio

8.36

boro

7.66

sílice

4.48

calcio

2.06

hierro

1.04

aluminio

0.788

potasio

0.584

azufre

0.442

cobre

0.406

magnesio

0.132

zinc

0.116

estaño

0.074

plomo

0.034

bario

0.024

circonio

0.014

cromo

0.014

estroncio

0.012

níquel

0.01

manganeso

0.004

titanio

0.004

litio

0.016

El número de artículos científicos y técnicos sobre la composición química del vapor y del líquido de los cartuchos ha ido en aumento desde la aparición de los e-cigarrillos. La Tabla 2 recoge algunas referencias publicadas más recientes que la de la FDA, por lo que respecta a análisis químicos de los vapores emitidos. Para tener más información sobre el tema, se recomienda consultar la revisión que ha realizado Burstyn [9].

Hay que señalar que los resultados de la Tabla 2 muestran sólo los compuestos que fueron detectados y luego se cuantificaron en los análisis.

Discusión

Pese a la variedad de los resultados obtenidos, parece haber un consenso en la presencia de ciertos compuestos emitidos en el vapor de los e-cigarrillos. La lista de estos compuestos indicando su TLV para una exposición de 8 horas (TLV-8h) es la siguiente [9]:

Como ingredientes:

- Nicotina: su TLV-8h es de 0.5 mg/m3. Si el vapeador inhala unos 4 m3 de vapor en 8 horas, el consumo de 2 mg de nicotina lo sitúa en el límite de la exposición.

- Glicerina y propilenglicol: ambos tienen un TLV-8h de 10 mg/m3. Asumiendo un consumo extremo de 5-25 ml de líquido de cartuchos de e-cigarrillos por día con un contenido de 50-95% de propilenglicol en el líquido, los niveles de propilenglicol inhalados pueden llegar tan sólo a 1-6 mg/m3.

Como contaminantes:

- Nitrosaminas específicas del tabaco: al ser compuestos cancerígenos no tienen establecido un TLV. Ya que estas nitrosaminas son contaminantes de la nicotina del tabaco, hay una relación entre el contenido de nicotina en el líquido de los cartuchos y la concentración de nitrosaminas. Un líquido que contenga 10 mg/L de nitrosaminas, suministrará al vapeador una dosis diaria de sólo 0.025 - 0.05 mg (suponiendo un consumo extremo de 5 ml de líquido al día).

- Compuestos orgánicos volátiles (COVs): para la mayoría de COVs se puede asumir que la concentración en el aire inhalado por el vapeador está muy por debajo del 1% de su TLV-8h. Las únicas excepciones son la acroleína, cuya concentración estaría en torno al 1% de su TLV y el formaldehído, cuya concentración podría llegar al 4% de su TLV.

- Compuestos inorgánicos: la mayoría de metales detectados están en una concentración inferior al 1% de su TLV-8h.

Por lo tanto, a priori, los resultados parecen confirmar que la exposición a los procedentes de los e-cigarrillos no sería un problema de higiene laboral, salvo en lo que respecta a la nicotina.

Según un estudio comparativo experimental [15] que se realizó entre una marca de cigarrillo convencional (Malboro regular) y una de un e-cigarrillo (Ruyan V8), en lo que se refiere a la dosis de nicotina inhalada, una bocanada de 35 ml del e-cigarrillo contenía menos del 20% de la contenida en el e-cigarrillo (9 mg vs. 48 mg, respectivamente). Pero el usuario del e-cigarrillo suele necesitar tomar más bocanadas más a menudo. Seis bocanadas cada 5 minutos contienen la misma dosis de nicotina que 10 bocanadas intensas de 35 ml cada una durante una hora con un cigarrillo de tabaco [15].

Por lo que respecta a los efectos sobre la salud, son inciertos debido a que no se conoce en todos los casos la composición exacta de los líquidos, y por lo tanto se desconoce realmente qué sustancias está inhalando la persona que lo consume [16].

De todos modos, se sabe que los cartuchos contienen grandes concentraciones de propilenglicol, que es un conocido irritante cuando se inhala [17].

En cuanto a la nicotina, es una sustancia química adictiva que en cantidades excesivas puede ser letal (0.5 - 1 mg por kg de peso de la persona), ya sea por inhalación, ingestión o en contacto directo con la piel [17]. La nicotina es además un tóxico cardiovascular capaz de producir vasoconstricción coronaria, aumento del trabajo miocárdico y de las demandas de oxígeno, y puede inducir un estado de hipercoagulabilidad por favorecer la agregación plaquetaria.

Algunos estudios han mostrado efectos fisiológicos adversos a corto plazo sobre la función pulmonar de voluntarios sanos, sin que sea posible establecer claramente la relevancia clínica, y sin poder documentar por ahora los efectos de la exposición continuada, ni los efectos a medio y largo plazo [18]. También se ha detectado un caso de neumonía lipoide exógena posiblemente debida a la exposición recurrente a los aceites a base de glicerina que se encuentran en el vapor del e-cigarrillo [19].

En cuanto a los riesgos para las personas próximas a los vapeadores que inhalan el vapor exhalado por éstos, un estudio muestra que el uso de un e-cigarrillo durante 5 minutos produce un aumento significativo en las partículas de nicotina y ultrafinas en el aire circundante, aunque los cigarrillos convencionales producen cerca de 10 veces más nicotina y 7 veces estas partículas ultrafinas [20]. Por lo tanto, el uso de e-cigarrillos en entornos interiores podría producir una exposición involuntaria a la nicotina en personas no consumidoras de esta sustancia.

Por otra parte, el uso de los e-cigarrillos puede inducir la adicción a la nicotina en no fumadores de tabaco que utilicen estos productos. Además, un estudio realizado en Corea concluye que los adolescentes pueden estar influidos por la publicidad de e-cigarrillos, que afirma que es una ayuda para dejar de fumar. Los estudiantes que habían hecho un intento de dejar de fumar eran más propensos a usar los e-cigarrillos, sin embargo no se asociaba con la menor utilización del cigarrillo convencional [21].

A finales de 2009 había en España sólo dos tiendas de e-cigarrillos: una en Palma de Mallorca y otra en Arganda del Rey (Madrid). Hoy hay unas 3200, según la Asociación Nacional del Cigarrillo Electrónico (ANCE), y unos 4000 estancos venden también tanto los dispositivos como los líquidos de recambio. Se calcula que hay entre 600.000 y 800.000 usuarios [22].

Dada esta rápida expansión, en España el pasado 19-02-2014 el Congreso acordó prohibir el uso de los e-cigarrillos en edificios públicos, hospitales, centros educativos y transportes públicos, aunque se permitirá en bares, restaurantes y locales de ocio. La norma también impondrá límites a la publicidad, pero no tantos como los que tiene el tabaco: sólo en algunos horarios y espacios destinados a la infancia.

Por otro lado, el Parlamento Europeo acaba de aprobar (26-02-2014) la nueva directiva del tabaco, en la que introduce por primera vez disposiciones específicas para regular el mercado de e-cigarrillos, un mercado que se ha disparado en los últimos años (hasta siete millones de usuarios en la UE) sin un marco legislativo que lo controlara [22]. La normativa establece dos opciones para los fabricantes: o presentarlo como producto medicinal —una ayuda para dejar de fumar, como si fueran parches de nicotina— y acatar las estrictas leyes que rigen para los fármacos, o someterlo a la legislación que limita la venta y publicidad de los productos del tabaco. En este caso, no deberán contener una concentración de nicotina de más de 20 mg/ml. Se permiten los cartuchos rellenables, aunque la Comisión Europea podrá prohibirlos si los vetan al menos tres Estados miembros. Un cartucho deberá contener como máximo el equivalente en nicotina a un paquete de cigarrillos.

La industria prefiere esta segunda opción. Someterse a las leyes de los medicamentos implica demostrar científicamente cualquier reclamo terapéutico, incluido el que afirma que estos dispositivos ayudan a dejar de fumar, algo que, como ya advirtió en 2011 la OMS, ningún estudio ha podido demostrar. Según el Comité Nacional para la Prevención del Tabaquismo (CNPT), dos de cada tres usuarios no los utilizan como sustitutos del tabaco, sino que consumen las dos cosas [23].

Conclusiones

Comparado con el humo del tabaco, el vapor del e-cigarrillo está mucho menos contaminado por compuestos tóxicos. Ello es incuestionable.

Respecto a las normas establecidas en higiene laboral, los datos disponibles no indican que las exposiciones a los contaminantes presentes en los vapores de los e-cigarrillos supongan un problema. No se conocen sinergias toxicológicas entre los compuestos de los vapores que puedan suponer un riesgo para la salud.

No obstante, el consumidor del e-cigarrillo podría estar inhalando una cantidad inusitadamente alta de nicotina, pudiendo alcanzar unos niveles en sangre incluso más elevados que los habitualmente alcanzados mediante el consumo de tabaco.

Por lo que se refiere a los vapeadores pasivos, su exposición es varios órdenes de magnitud inferior a la de los vapeadores activos, debido a: 1) que una parte del vapor es absorbido por el vapeador antes de ser exhalado; 2) no hay emisiones equivalentes a los humos hS y hF de los cigarrillos convencionales (Figura 3), ya que todo el vapor emitido procede de la exhalación; y 3) los contaminantes exhalados se diluyen en el aire antes de llegar a la zona de respiración del vapeador pasivo.

Sin embargo, existe todavía un gran desconocimiento sobre todos los efectos de la inhalación de los ingredientes de los e-cigarrillos.

El problema radica en el poco control que existe actualmente sobre este tipo de producto, pues no hay un organismo regulador específico para este tipo de sustancia que pueda comprobar tanto su efectividad como su calidad y seguridad. Por ello, la OMS recomienda (al menos, de momento) que los consumidores no lo usen hasta que se pruebe científicamente su utilidad [24]. En el mismo sentido coinciden también otras entidades, como la CNPT [23].

A la vista de los datos disponibles no podemos concluir que el uso de los e-cigarrillos sea seguro. Hay indicios de que su uso conlleva efectos perjudiciales a nivel respiratorio. Por otra parte, aunque sin duda su potencial de contaminación es menor que el de los cigarrillos convencionales, el efecto en la inducción al consumo de tabaco y su “aparente inocuidad” convierten estos productos en un riesgo para la prevención del tabaquismo.

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