E-papierosy – fakty i mity – część 1

Moją opowieść zacznę od pewnego zastrzeżenia. Nie jestem zwolennikiem szerokiego dostępu do e-papierosów. Od chwili, gdy zacząłem zajmować się tym tematem, uważam, że jest to urządzenie przeznaczone wyłącznie dla osób dorosłych, które wcześniej paliły i chcą się wyzwolić z nałogu. Jestem natomiast zwolennikiem swobodnego dostępu do wiedzy na ten temat, zgodnie z mądrym określeniem „świadomy wybór” (ang. informed choice). A ponieważ w przestrzeni publicznej mamy sporo niedopowiedzeń, przeinaczeń, a nawet kłamstw, postanowiłem wypełnić tę lukę.

Jeśli ktoś zapyta, skąd moje zainteresowanie tą tematyką, odpowiem po prostu: w temat wszedłem całkiem przypadkiem ponad 15 lat temu, poproszony przez koleżankę o objaśnienie klasycznego już dziś pierwszego chemicznego raportu o e-papierosach autorstwa dr. Murraya Laugesena ze stycznia 2009 r. Co do samego urządzenia byłem dość sceptyczny, aż do jesieni 2009 roku. Wtedy kupiłem pierwszego e-papierosa (strasznie prymitywnego) i dzięki niemu w jednej chwili rzuciłem zwykłe papierosy, które paliłem nałogowo (paczka dziennie) przez niemal 35 lat. Sam byłem bardzo zaskoczony, jak łatwo poszło. A wcześniej próbowałem różnych metod, włącznie z hipnozą. Może tyle tytułem wstępu.

Wybitny brytyjsko-południowoafrykański profesor psychiatrii, Michael Russell, który przez wiele lat zajmował się problemem uzależnień (między innymi od tytoniu), w połowie lat 70. XX w. ukuł powiedzenie: ludzie palą dla nikotyny, a umierają od smoły. Trudno o lepsze streszczenie problemu. Niestety, za czasów Russella nie było żadnej alternatywy, dziś mamy co najmniej kilka opcji do wyboru. Ale zacznijmy od początku.

Poświęciłem temu związkowi trzyczęściowy cykl na tym portalu, więc zainteresowanych odsyłam tam, jeśli chcą się czegoś dowiedzieć. Tu napiszę tylko, że związek ten jest stosunkowo prostym alkaloidem, obecnym naturalnie w wielu roślinach – począwszy od tytoniu (dość oczywiste) przez bakłażany aż do pomidorów. W przyrodzie pełni bardzo ważną rolę, będąc naturalnym insektycydem, czyli środkiem owadobójczym.

Struktura cząsteczki nikotyny (czarny węgiel, niebieski azot, szary wodór)
źródło: Wikipedia, domena publiczna

Kiedyś uważano, że jest to związek niemal tak zabójczy jak cyjanek. Dziś wiemy, że jego szkodliwość można porównać do kofeiny (też alkaloidu!), którą przecież spożywamy niemal codziennie w kawie czy herbacie.

Co więcej, chciałbym teraz nieco odmitologizować uzależniające działanie nikotyny. W wielu miejscach można usłyszeć czy przeczytać o tym, że uzależnia on podobnie do twardych narkotyków, nawet heroiny. Na szczęście nie jest to prawdą. Owszem, jeśli zostanie wchłonięta wraz z pewnymi innymi substancjami, może naprawdę uzależnić, ale bez nich nie uzależnia bardziej niż wspomniana wcześniej kofeina. Co to za dodatkowe substancje? Otóż naukowo noszą one nazwę inhibitorów monoaminooksydazy (tzw. inhibitory MAO). Nie będę się tu jednak rozwodził nad mechanizmem tego działania, zainteresowani mogą znaleźć informacje w sieci.

Przejdźmy jednak do tematu głównego.

Zazwyczaj uznaje się, że twórcą projektu papierosa elektronicznego był chiński farmaceuta Hon Lik – i skonstruował go w 2003 r. Tymczasem tak naprawdę jego historia jest znacznie dłuższa, sięga niemal stu lat. Już w 1927 Joseph Robinson złożył zgłoszenie patentowe na urządzenie waporyzujące (czyli odparowujące pewne substancje), przy czym jego projekt dotyczył przyrządu, który miał dostarczać do płuc substancje lecznicze, a nie nikotynę. Sam projekt pozostał na papierze, nigdy nie został zrealizowany. Z kolei w 1965 Herbert A. Gilbert otrzymał patent na coś zbliżonego do obecnych e-papierosów, ale nie zyskał rozgłosu, ponieważ w owym czasie palenie zwykłych papierosów było popularne i mało kto uważał je za szkodliwe. Ponadto w tamtych czasach istniały duże problemy z zasilaniem takich urządzeń.

Ten współcześnie używany papieros elektroniczny to projekt chiński, jak już wspomniałem. Zyskał on dużą popularność – najpierw w samych Chinach, potem na całym świecie. Trzeba jednak przyznać, że e-papierosy z początków XXI w. do obecnych mają się tak, jak stary trabant do współczesnego ferrari.

Rozmaite konstrukcje e-papierosów
źródło: Wikipedia, domena publiczna

Niestety, bardzo bogate koncerny Big Tobacco w pewnym momencie dostrzegły potencjał e-papierosów i albo same zaczęły ich produkcję, albo też wykupiły firmy, które już się tym zajmowały i miały swoją pozycję na rynku. Tak też stało się w Polsce, ale nie będę w to wchodził szczegółowo. Tak czy inaczej wielu ludzi (w tym takich z tytułami naukowymi) rozpowszechnia dziś informacje, że e-papierosy są wynalazkiem producentów zwykłych papierosów, co jest zwykłym kłamstwem.

Liczba modeli e-papierosów na rynku może dziś oszałamiać. Konstrukcja tego urządzenia jest jednak dość prosta. Mamy tutaj zawsze akumulator, pojemnik z płynem (tzw. liquidem), element grzewczy zwany atomizerem oraz elektronikę sterującą. Ta ostatnia jest już teraz całkiem imponująca. Nie dość, że możemy sobie dostosować podawany prąd do typu grzałki, to na wyświetlaczu mamy rezystancję grzałki, napięcie i prąd, ale też np. czas pojedynczego zaciągnięcia czy liczbę zaciągnięć. I to wszystko, jeśli chodzi o budowę, reszta tkwi w szczegółach.

OK, a co jest w aerozolu, który wdycha osoba używająca e-papierosa? Odpowiedź brzmi: to zależy od wielu czynników. Jeśli w liquidzie (płynie do napełniania e-papierosa) jest nikotyna, to oczywiście jest ona też w aerozolu. Poza tym mamy tam parę z tzw. nośnika, czyli zazwyczaj mieszaninę gliceryny (VG – vegetable glycerin) i glikolu propylenowego (PG – propylene glycol) w różnych proporcjach. Jeśli mamy do czynienia z płynami smakowymi, są tam dodatkowe substancje, podobne do tych, które wykorzystuje się w aromatach spożywczych.

I właśnie one czasami stanowią problem. Zwykle w takich mieszaninach występują związki z grupy estrów czy aldehydów, a więc takie, które zawierają w strukturze tzw. grupę karbonylową (=C=O). To właśnie jej obecność może powodować problemy zdrowotne. Jak dotąd stwierdzono dość jednoznacznie, że szkodliwe są smaki cynamonowe, w składzie których znajdziemy m.in. aldehyd cynamonowy. Są badania, które pokazują negatywny wpływ tego związku na układ oddechowy. Warto więc czytać opisy składu liquidu. Innymi związkami, które mogą być niebezpieczne, są dwuacetyl (diacetyl) oraz acetylopropionyl. Po stwierdzeniu, że ich inhalacja jest szkodliwa dla płuc, są one dziś jednak bardzo rzadko spotykane w płynach do e-papierosów.

Jest jeszcze jedna istotna sprawa, która dotyczy nie tyle składu płynów, co sposobu ich wykorzystania. Mówię tu o temperaturze ich odparowania. Zbyt wysoka temperatura lub zbyt wolny przepływ mieszaniny przez atomizer może skutkować niepożądanym rozkładem niektórych związków albo też wtórnymi reakcjami między składnikami. W takiej sytuacji także może dochodzić do powstania niebezpiecznych związków karbonylowych. Podobna sytuacja ma miejsce w przypadku nieumiejętnego posługiwania się sprzętem przez tzw. cloudchasers, czyli ludzi, którzy starają się wygenerować jak największe ilości aerozolu, tworząc imponujące chmury. Oni też powinni brać pod uwagę swoje zdrowie.

A od tematu zdrowia zacznę drugi odcinek tego minicyklu.

UWAGA! Podstawowe informacje powodziowe

Moi drodzy – ten wpis jest specjalny, bo i sytuacja jest specjalna.
Nie wiadomo ile dni jeszcze potrwa zagrożenie powodziowe na południu. Miejscami sytuacja jest dramatyczna, a wiedza o podstawowych procedurach ratunkowych znikoma. Zacznijmy od tego, jakie są sygnały ratunkowe, którymi można się posługiwać w sytuacjach kryzysowych. Najprościej zobaczycie to na poniższym obrazku. Uprzedzam, nie znam pierwotnego źródła, podejrzewam, że jest rządowe.

Zwróćcie uwagę na flagi – one nie muszą wyglądać tak, jak flaga Polski. W sytuacji awaryjnej wystarczy jakiś kawał materiału na kiju, tak aby był dobrze widoczny ze śmigłowca lub łodzi ratunkowej. Może nawet być jakiś ciuch, byle jego kolor mógł być zinterpretowany jednoznacznie.
Bardzo ważne są sygnały – Y (yes, potrzebuję pomocy) i N (no, pomocy nie trzeba). W ten sposób bardzo ułatwimy pracę służbom.
Absolutnie nie należy machać rękoma w kierunku łodzi/śmigłowca. Żadnego przywoływania ręką czy odganiania. Sygnały muszą być jednoznaczne – Y/N.

Jeśli dostaniesz sygnał do ewakuacji, nie wahaj się. Zabezpiecz wcześniej dom, wyłącz prąd i gaz, zamknij krany z wodą (jeśli jeszcze jest). Zabierz dokumenty, przyjmowane na stałe leki, jeśli się uda – choćby minimalny zapas wody i jedzenia. Latarkę, telefon, trochę odzieży na zmianę, ew. jakiś koc.
Oczekuj na komunikaty, które będą nadawane w lokalnym radiu. Postaraj się nie ulegać panice (wiem, łatwo mówić).
Zadbaj przede wszystkim o osoby starsze i dzieci, a także o zwierzęta domowe. Oni sami sobie nie poradzą.

Eksperymenty na Ziemi pomogą w poszukiwaniu życia w kosmosie

Zacznę może od pewnego zastrzeżenia. Gdy piszę tutaj o poszukiwaniu życia poza Ziemią, mam na myśli życie zbliżone do naszego: oparte na związkach węgla, mające zbliżone struktury cząsteczek (choć niekoniecznie organizmów jako takich) oraz metabolizm, wraz z jego produktami. Oczywiście życie może gdzieś indziej wyglądać zupełnie inaczej, być oparte np. na łańcuchach krzemoorganicznych i wcale nie musi tam rządzić DNA czy RNA, ale to są w tym momencie rozważania czysto teoretyczne, modelowe. Jak dotąd poszukujemy tzw. biosygnatur, czyli związków, izotopów czy zjawisk, które mogą świadczyć o istnieniu życia w danym miejscu. Dodajmy – życia obecnego lub wymarłego.
Astrobiolodzy cały czas poszukują śladów życia poza Ziemią. Jak wiadomo, pierwsze eksperymenty były prowadzone już dawno, ale dały one niejednoznaczne wyniki. Obecnie największym zainteresowaniem naukowców cieszą się dwa obiekty w Układzie Słonecznym. Pierwszym z nich jest księżyc Jowisza – Europa, drugim – satelita Saturna o nazwie Enceladus.
Zanim jednak misje kosmiczne wyruszą w podróż do tych dwóch obiektów, trzeba bardzo precyzyjnie przygotować i przetestować aparaturę, która będzie tam musiała przeprowadzać autonomicznie badania, a następnie przesłać ich wyniki na Ziemię.

Europa – księżyc Jowisza
Enceladus – księżyc Saturna

powyższe zdjęcia z Wikipedii, domena publiczna

Tu trzeba koniecznie podkreślić, że Europa i Enceladus nie zostały wybrane losowo jako obiekty do badań. Zainteresowanie tymi księżycami spowodowało, że zostały odwiedzone przez kilka misji, które dostarczyły nam sporo informacji zarówno o ich powierzchni, jak też prawdopodobnej budowie. Jako pierwsze pojawiły się tam sondy Pioneer, a było to już 50 lat temu. Potem była misja Galileo, w 2023 ESA wystrzeliła Jupiter Icy Moon Explorer (JUICE), który też ma badać Europę, a także Ganimedesa i Kalisto. a pod koniec 2024 roku poleci tam sonda Europa Clipper, której zadaniem będzie szczegółowe badanie księżyca. Na wyniki będziemy musieli poczekać, bo sonda dotrze tam dopiero w 2030 r. Będzie ona wyposażona w nowoczesną aparaturę, m.in. spektrometry UV/IR oraz spektrometr mas. Pierwotnie rozważano też wysłanie tam lądownika, Europa Lander, ale ta misja została odwołana.
Drugim księżycem, tym razem krążącym wokół Saturna, budzącym zainteresowanie naukowców, jest Enceladus. Jest on stosunkowo niewielki (średnica ok. 500 km), ale niesamowicie interesujący. Jest to księżyc lodowy, ale pod skorupą znajduje się ocean ciekłej wody (z dodatkami!). Był on już badany w 2005 r. przy pomocy sondy Cassini. Badania spektrometryczne materii wydobywającej się z gejzerów wykazały obecność nie tylko soli mineralnych, ale też materii organicznej (głównie węglowodorów). Dlatego też opracowuje się misję, która będzie miała za zadanie bardziej szczegółowe badania, w tym chemiczne. Mowa o projekcie Enceladus Orbilander. Jak sama nazwa wskazuje, będzie ona krążyć wokół Enceladusa, ale też wyląduje na powierzchni i przeprowadzi bezpośrednie badania powierzchni tego księżyca. Według aktualnych danych sonda ma wystartować dopiero pod koniec lat 30. XXI wieku, a lądowanie przewidziano na początek lat 50. XXI w. Sporo czasu…

Zanim jednak specjalistyczne przyrządy polecą w przestrzeń kosmiczną, trzeba je skonstruować i wypróbować tu, na Ziemi. Założenie jest względnie proste: wszystko, co znajduje się na lodowej powierzchni księżyców, podlega działaniu promieniowania kosmicznego, które bezlitośnie niszczy związki organiczne. Jeśli więc jest tam jakieś życie… no, choćby ślady dzisiejszego lub wcześniejszego życia, to trzeba go szukać w głębi. Opublikowane właśnie wyniki badań trwałości niektórych aminokwasów prowadzono w taki sposób, aby określić, na jakiej głębokości w lodzie promieniowanie kosmiczne będzie na tyle niewielkie, że związki te dadzą radę przetrwać. Do doświadczeń wybrano zarówno chemicznie czyste aminokwasy, jak też próbki pochodzące z martwych mikroorganizmów, takich jak Escherichia coli oraz beztlenowe bakterie Acetobacterium woodii. Próbki umieszczano pod warstwą lodu o grubości 10-20 cm, a następnie naświetlano promieniowaniem gamma, imitując warunki kosmiczne. Wszystkie eksperymenty prowadzono w typowej dla obu księżyców temperaturze ciekłego azotu (77 K). Dawki promieniowania były olbrzymie – sięgały od 1 do 4 MGy (megagrejów). Tu warto dodać, że napromieniowanie człowieka dawką 5 Gy (czyli milion razy mniejszą) powoduje zwykle śmierć w ciągu 14 dni. Przy okazji – podstawową wiedzę o jednostkach promieniowania znajdziecie we wpisie Lucasa.
Analiza próbek była prowadzona za pomocą chromatografii gazowej sprzężonej z kwadrupolową spektrometrią mas. Okazało się, że aminokwasy pochodzące z martwego materiału bakteryjnego rozkładały się wolniej niż te z indywidualnych próbek czysto chemicznych. Nie jest to specjalnie dziwne, ponieważ resztki aminokwasów z martwych bakterii są do pewnego stopnia chronione przez ich ściany komórkowe.
Oszacowano, że na Europie lód będzie musiał być nawiercony na głębokość co najmniej 20 cm, podczas gdy na powierzchni Enceladusa wystarczy wiercenie do głębokości zaledwie 1 mm.

Ano, sprawa jest względnie prosta – i do pewnego stopnia spodziewana. Będziemy poszukiwać biomolekuł w lodzie, bo tylko tam mogły się zachować (jeśli w ogóle tam były). Trzeba będzie dokonać wierceń i pobrać próbki, a następnie poddać je w miarę typowej analizie chemicznej. No, w miarę typowej, bo aparatura będzie musiała wykonywać pomiary w ekstremalnych temperaturach, co nie jest takie proste.
No i oczywiście zebrane dane będą musiały zostać przesłane na Ziemię, aby naukowcy mogli mieć z nich pożytek. A wszystko to w warunkach, w których do dyspozycji będzie dość mało energii, więc aparatura musi być unikatowa. Bardzo poważne wyzwanie stoi więc przed zespołami projektującymi cały zestaw aparatury badawczej. Czekamy na kolejne wieści z przygotowań.