Все что нужно знать о пропиленгликоле

Пропиленгликоль - ключевой компонент в составе жидкости для электронных сигарет. Хотя это вещество хорошо известно и научно задокументировано, вейперам все еще иногда трудно найти сборочную информацию о нем и полностью понять его роль в парении. Именно поэтому мы в VapeJoy собрали для вас всю нужную информацию!

Общие характеристики пропиленгликоля (PG)

Физико-химические свойства PG

При комнатной температуре PG имеет вид слегка сиропообразной жидкости. Он не имеет запаха, вкуса и цвета. Молекулярная формула PG C3H8O2 имеет температуру кипения 187°C, температуру плавления -60°C и плотность 1,036 кг/л при 20°C.

PG - полярная молекула, ее отрицательные и положительные заряды, которые несут атомы, распределены неравномерно. Он смешивается в воде и спирте, но не в маслах или очень неполярных растворителях (гексане, октане и т. д.). Высокая полярность позволяет ему растворять многие ароматические соединения (полярные молекулы, такие как ванилин, мальтол и т. Д.), Что оправдывает его использование в качестве ароматического субстрата. Однако это непригодный субстрат для ароматизаторов, содержащих высокую концентрацию неполярных молекул, таких как терпены (лимонен, пинен и т. Д.).

Процесс производства PG

PG происходит из химии углерода и, в общем, из нефтехимии. Он синтезируется путем реакции гидратации оксида пропилена в кислой среде, как показано в следующей реакции

Химическая реакция, позволяющая производить пропиленгликоль.

Эта реакция происходит при 200°C под давлением 12 бар. В результате образуется смесь PG, дипропиленгликоля (DiPG), трипропиленгликоля (TriPG) и меньшего количества более длинноцепочечных гликолей. Полученную смесь обезвоживают выпариванием, затем каждый из полученных гликолей очищают дистилляцией.

Следует отметить, что в настоящее время продолжаются исследования, направленные на достижение органического синтеза. Однако, "органический" ПГ - это экстраполяция, поскольку он не существует в естественном состоянии. Его можно получить только в некоторых случаях из органического сырья.

Применение пропиленгликоля

Многие отрасли промышленности используют ПГ благодаря его разнообразным физико-химическим свойствам, некоторые примеры которых приведены ниже:

• Табачная и косметическая промышленность используют его как антибактериальный увлажнитель, чтобы предотвратить преждевременное обезвоживание продукции. Его гигроскопичность позволяет ему улавливать окружающие молекулы воды. В 2009 году исследование показало, что из более 30 000 протестированных средств личной гигиены (гель для душа, шампунь, крем, косметика, зубная паста, пена для бритья и т.д.) ПГ обнаружен в более 28% случаев (концентрация колеблется от 0,0008 до 99%).
• В агропродовольственной промышленности используется в низких дозах, как эмульгатор (E1520) и как субстрат для определенных ароматизаторов или красителей.
• В авиационной промышленности его сочетают с этиленгликолем для производства антифриза, который используется в системах отопления и кондиционирования воздуха самолетов. Важно отметить, что хотя ПГ входит в состав антифризов, его не следует путать с этиленгликолем (ЭГ). Эти две молекулы очень разные, и в отличие от PG, EG считается токсичным для человека. Более того, существуют записи о случаях отравления или даже смерти в результате употребления EG (добровольного или нет), тогда как после употребления высоких доз PG не было зафиксировано ни одного серьезного случая.
• Фармацевтическая промышленность использует его как субстрат для некоторых активных веществ. Например, ПГ содержится в спреях (назальных, оральных) и в некоторых лекарственных средствах, вводимых внутривенно.
• Индустрия развлечений использует его как аэрозоль для имитации натурального дыма.
• Наконец, он используется в индустрии вейпинга как ароматизатор и разбавитель для электронных жидкостей.

Метаболизм пропилена

Метаболизм молекулы в организме определяется последовательностью химических реакций, которым соединение подвергается после поглощения с целью его утилизации или выведения.

PG попадает в организм при приеме внутрь, вдыхании или инъекциях (подкожных и внутривенных). Метаболизируется в основном в печени и, в меньшей степени, в почках. Затем он превращается в молочную и пировиноградную кислоты. Эти элементы, естественно присутствующие в организме, необходимы для производства энергии, в которой нуждается организм (цикл Кребса). У здорового взрослого человека большинство ПГ метаболизируется или выводится из организма через 2-4 часа после приема. От 12 до 45% неметаболизированного ПГ выводится с мочой.

ПРИМЕЧАНИЕ:

PG в основном происходит из нефтехимии. Он используется во многих промышленных отраслях благодаря своим разнообразным химическим свойствам и, в частности, относительной безопасности. Он стал неотъемлемой частью вашей повседневной жизни: от зубной пасты до краски, включая продукты питания и лекарственные средства, мы потребляем его ежедневно, даже не осознавая этого.

Токсикология

В научной литературе не сообщалось о случаях смерти, связанных с чрезмерным воздействием PG. Как пищевая добавка, он считается малотоксичным, о чем свидетельствует его классификация FDA как "вещества GRAS" (Generally Recognised As Safe - общепризнанное безопасное вещество). Ведомство отмечает, что нет оснований подозревать опасность для населения в случае потребления PG, учитывая количество, которое он потребляет.

Исходя из принципа осторожности, Всемирная организация здравоохранения (ВОЗ) установила рекомендуемую максимальную суточную дозу потребления на уровне 25 мг/кг. Для человека весом 70 кг это составляет примерно 1,7 г ПГ/сутки. Однако исследования с использованием значительно более высоких доз не выявили никаких необратимых негативных побочных эффектов.

Тем не менее, многократное ежедневное воздействие большого количества PG в течение нескольких месяцев может привести к почечной недостаточности или молочнокислому ацидозу. Последний фактически вызывается избытком молочной кислоты (продукта метаболизма) в организме, что вызывает нарушение кислотно-щелочного баланса. Симптомы, связанные с молочнокислым ацидозом, не являются специфическими и в основном характеризуются диффузной болью в груди или животе, тошнотой или проблемами с дыханием. Кроме того, некоторые пациенты могут быть подвержены побочным эффектам. Заболевания печени или специфическое лечение (лекарственные средства на основе PG), как представляется, усиливают накопление PG, а следовательно, молочной и пировиноградной кислоты. Однако в большинстве случаев состояние пациентов возвращалось к норме, как только прием PG прекращался. Повторная чрезмерная экспозиция также может иметь влияние на центральную нервную систему.

Ни в одном исследовании не упоминается летальная пероральная доза PG для человека. В редких случаях нелетальной передозировки токсичность PG не была клинически продемонстрирована. Исследования, касающиеся влияния PG , введенного через зонд на различные виды животных, отмечают незначительное количество побочных эффектов (может быть выявлено снижение активности).

Чрезмерное потребление PG может вызвать расстройства нервной системы (потребление 228 мг/кг/сутки в течение 13 месяцев). Аналогично, избыток молочной кислоты вследствие метаболизма чрезмерно высокой повторной дозы PG может вызвать молочнокислый ацидоз.
Передозировка также может привести к осмотической дерегуляции (обезвоживание клеток) и индуцировать сердечную токсичность.

Следует отметить, что эти эффекты наблюдаются только в контексте научных исследований, где субъекты подвергались воздействию очень высоких концентраций PG, которые, таким образом, значительно превышают рекомендуемые дозы. Эти дозы никоим образом нельзя сравнить с теми, что содержатся в агропродовольственных продуктах или продуктах для вейпинга. Для сравнения, вейпер, который вдыхает 5 мл жидкости, содержащей 50% PG, получает 2,5 г PG в день. Как сказал Парацельс в 1537 году, "доза делает яд".

Все вещи являются ядом, и нет ничего без яда; только дозировка делает так, что вещь не является ядом - Sieben defensiones (1537), Парацельс

Применение путем ингаляции

В научной литературе имеются исследования токсикологических эффектов вдыхания PG, проведенные на животных и людях.

Относительно животных, можно вспомнить два исследования, в которых пары PG вдыхали приматы и крысы ежедневно в течение нескольких месяцев. Наблюдались некоторые несерьезные побочные эффекты, такие как: потеря или увеличение веса, носовые кровотечения, незначительное снижение уровня лейкоцитов и тому подобное. Посмертное вскрытие животных не выявило никаких повреждений органов. Похожий, но более поздний эксперимент показал подобные результаты.

Испытания на людях проводятся реже. Тем не менее, можно вспомнить одно исследование, в котором участвовали 93 пациента, страдающих хроническими респираторными заболеваниями. В течение 15 минут, используя дыхательную маску, испытуемые вдыхали аэрозоль, полученный из 40% раствора PG. Авторы этого исследования сообщают, что пациенты хорошо переносили вдыхание аэрозоля, без каких-либо побочных эффектов во время теста и в последующие дни. Эти исследователи даже рекомендуют использовать PG как "транспортное средство" для введения бронхолитических аэрозольных препаратов.

Таким образом, очевидно, что при вдыхании PG не проявляет никакой токсичности для любых органов, включая легкие. Единственным неблагоприятным эффектом, который наблюдается, является раздражение дыхательных путей после повторных экспозиций. Это явление касается лишь части населения, что свидетельствует о его субъективности.

Введение через контакт с кожей

PG используется в составе многочисленных фармацевтических и косметических продуктов, предназначенных для нанесения на кожу. В настоящее время существует большое количество исследований, посвященных изучению этих эффектов при контакте с кожей.

В большинстве из них авторы обнаружили, что PG может вызвать реакцию на обработанном участке у некоторых субъектов. Было проведено несколько тестов на сенсибилизацию или раздражение кожи с использованием дезодоранта, содержащего высокие дозы PG (до 86%). В этих различных исследованиях лишь в нескольких случаях наблюдалась видимая реакция раздражения.

Аналогично, исследование, проведенное на 886 лицах, которые контактировали с чистым PG в форме пластыря (данные о частоте контакта отсутствуют), показало, что у 16% субъектов наблюдались признаки раздражения. Из этих 16% 65% субъектов сообщили о регулярных проблемах с кожей, что уменьшает причинно-следственную связь между раздражающей реакцией и воздействием PG. Следовательно, явления раздражения, вызванные воздействием PG, связаны с физиологией человека и, как представляется, не являются закономерностью, применимой ко всей популяции.

Более того, обзор, основанный на изучении более 45 000 субъектов, склонных к аллергии на PG (реакция экземы, вызванная применением пластыря, содержащего 20% PG), обнаружил, что лишь незначительная часть населения может иметь побочные эффекты, связанные с PG.

В 1991 году Catanzaro J.M. и Smith J.G. подготовили обзор исследований, касающихся воздействия PG на кожу. В перечисленных исследованиях сообщалось, что до 12,5% субъектов, чувствительных к PG, проявляли аллергические реакции. Аналогично, чем выше доля PG, на которую влияет исследуемая популяция, тем больше растет процент лиц, чувствительных к раздражению от PG. Это демонстрирует концепцию "порога", ниже которого реакция на раздражитель не возникает. Этот порог, как представляется, является специфическим для каждого человека, что подчеркивает субъективный характер реакции на воздействие PG.

В целом, данные литературы противоречивы относительно ирритантной или аллергенной природы этой сенсибилизации. Вопрос остается открытым, но большинство исследований классифицируют PG как умеренный раздражитель кожи.

Пропиленгликоль в вейпинге (электронных сигаретах)

Роль в жидкости

PG является составной частью разбавителя, используемого в большинстве коммерческих жидкостей. Исторически он также является основным ингредиентом жидкостей для електронных сигарет. Испытанный и одобренный фармацевтической промышленностью как носитель активных веществ для бронхолитиков (например, Вентолин), он является идеальной основой для электронных жидкостей благодаря своим физико-химическим свойствам.

Испаряется при относительно низкой температуре. В газообразном состоянии он конденсируется в мелкие капли (обычно при наличии потока воздуха), захватывая некоторые соседние молекулы (например, никотин, ароматические соединения, воду и т. д.). Этот быстрый эффект приводит к образованию аэрозоля, который визуально имитирует дым.

Жидкие частицы или "капли" PG, образующие аэрозоль, служат для диффузии других молекул, находящихся внутри. Благодаря своему размеру эти частицы PG (от 0,1 мкм до 2 мкм) проникают глубоко в дыхательные пути, обеспечивая таким образом почти оптимальную доставку и поглощение никотина, содержащегося внутри.

Его низкая вязкость полезна при использовании персонального устройства для вейпинга. Действительно, когда электронная жидкость испаряется, фитиль, находящийся в основе испарительного элемента, может высыхать локально (на нагревательном элементе). Если увлажнение происходит слишком медленно, может возникнуть явление перегрева, вызывающее неприятные вкусовые ощущения, известные как "гарик". Имея низкую вязкость (а следовательно, хорошую капиллярность), PG ограничивает местное высыхание фитиля и, таким образом, снижает риск возникновения "сухого удара".

Его химические свойства позволяют ему идеально растворять никотин, а также многочисленные ароматические соединения, содержащиеся в ароматизаторах, используемых для производства жидкостей для парения. Его термическая стабильность означает, что он не подвергается значительной деградации при испарении жидкости (при нормальных условиях использования). Немногочисленные токсичные соединения, образующиеся в результате его распада (в основном из семейства альдегидов), если и присутствуют то в сотни раз меньших количествах, чем в табачном дыме.

Роль пропиленгликоля в феномене "удара по горлу" является более гипотетической. Курильщики стремятся к этому сокращению гортани, которое вызвано реакцией тройничного нерва на раздражитель или болевое ощущение. Никотин вызывает это явление. Можно сделать ряд предположений о роли PG : поскольку он является слабым раздражителем, он может способствовать возникновению ощущения сокращения. Кроме того, благодаря своим физико-химическим свойствам PG является более текучим и испаряется легче (при более низкой температуре), чем растительный глицерин (VG), который является другим субстратом, часто используемым в вейпиндустрии. Таким образом, при одинаковых условиях (одинаковое оборудование, одинаковое поведение при парении) потребление жидкости, содержащей 100% PG, будет примерно вдвое больше, чем жидкости, содержащей 100% VG. Таким образом, большее потребление жидкости естественно приводит к большему потреблению никотина, что увеличивает раздражение горла, а следовательно, и першение в горле.

Ограничения и рекомендации по использованию PG

Одно из главных ограничений по использованию PG в качестве компонента субстрата для разжижения жидкости для вейпов связано с его раздражающим действием. Действительно, для высокочувствительных или непереносимых субъектов вдыхание может быть затруднено: ощущение дискомфорта в задней части горла, потенциально сильное раздражение дыхательных путей, сильный и повторяющийся кашель. В этом конкретном случае единственным решением является полный отказ от потребления PG путем изъятия его из состава жидкости.

Чувствительные к PG пользователи, не страдая непереносимостью, должны найти баланс в составе жидкости. PG может вызывать раздражение с определенного порога - поэтому вейперам рекомендуется тестировать несколько уровней концентрации, пока они не найдут дозировку, которая им подходит.

Не существует "идеального" состава матрицы химических растворителей. Физиология вейпера и субъективность ощущений требуют индивидуальной адаптации на основе критериев, которые он считает важными: удовольствие, восприятие вкусов, чувствительность/нечувствительность к раздражению PG , доставка никотина и тому подобное. Важно, чтобы каждый пользователь нашел дозировку, которая подходит именно ему, чтобы помочь ему отказаться от употребления табака.

Следует отметить, что в случае интенсивного парения, связанного с высоким потреблением пропиленгликоля, его гигроскопичность может вызвать проблемы с обезвоживанием, такие как сухость слизистой оболочки или ощущение сухости во рту. По этой причине рекомендуется хорошо увлажнять организм не только во время парения, но и после него.

Кроме того, поскольку PG метаболизируется в организме в молочную кислоту (как показано выше), чрезмерное потребление может способствовать появлению более интенсивных, чем обычно, спазмов или боли в мышцах после высоких физических нагрузок.

Примечание: PG часто используется в качестве субстрата для разведения определенных ароматизаторов, применяемых в дизайне жидкостей для парения. Использование этих ароматизаторов вносит значительное количество PG в конечный состав жидкости. Поэтому в большинстве случаев, ароматизатор учитывается в соотношении компотентов жидкости, как пропиленгликоль.

Доступные альтернативы использованию пропиленгликоля доступны

Растительный глицерин (VG)

Основным альтернативным соединением к PG для использования в качестве субстрата разбавителя электронной жидкости является 1,2,3-пропанетриол, более известный как растительный глицерин (VG).

Во время парения VG превращается в густой, плотный пар. Он имеет слегка сладковатый вкус, который маскирует восприятие ароматических соединений, содержащихся в жидкости.

VG имеет более высокую температуру кипения, чем PG (290°C). Как следствие, чем больше доля VG в жидкости, тем выше температура необходима для ее испарения. Стоит отметить, что повышение температуры жидкости во время парения может способствовать образованию элементов деградации. По этой причине анализ выбросов паров является ключевым вопросом для будущего вейпинга. Одна из целей LFEL - понять это явление, чтобы измерить его последствия.

Кроме того, VG примерно в 30 раз более вязкий, чем PG. Поэтому ему будет сложнее пропитать фитиль персонального устройства для вейпинга, чем PG . Поэтому существует больший риск локального высыхания. Чтобы компенсировать это, необходимо подождать, пока жидкость должным образом пропитает устройство, и подождать несколько секунд между двумя затяжками. Вейперы также могут адаптировать свое устройство, используя катушки сопротивления и фитили, подходящие для вязких веществ. Например, для высоковязких жидкостей лучше подходят кремнеземные фитили, чем хлопковые.

1,3-пропандиол

1,3-пропандиол является энантиомером 1,2-пропандиола (PG); эти два соединения имеют одинаковую молекулярную формулу (они образованы из одних и тех же атомов), но имеют разную молекулярную структуру.

Более известный в мире вейпинга как "вегетол", 1,3-пропандиол имеет промежуточные физико-химические свойства между PG и VG. Он имеет температуру кипения 215°C (PG: 188°C и VG: 290°C).

Кроме того, это полярная молекула, которая способна растворять почти все компоненты, содержащиеся в электронных жидкостях. Кажется, что он является подходящим вектором как с точки зрения доставки никотина, так и с точки зрения восприятия вкуса жидкости.

Библиографический поиск показал, что существует очень мало исследований токсичности вегетола при вдыхании. Однако в публикации, датированной 2005 годом (касающейся исследования по ингаляции), сообщается, что субъекты, которые вдыхали 1,8 г вегетола по 6 часов в день в течение 10 дней, не обнаружили никаких необратимых побочных эффектов.

В свете этого единственного исследования вегетол может оказаться пригодным для использования в ингаляциях. Он термически стабилен (используется в производстве полиэстера) и его термическая деградация происходит только при температуре выше 200°C. При испарении образует аэрозоль, подобный тому, что получают из PG.

Пропиленгликоль обладает физико-химическими свойствами, которые делают его идеальным субстратом для диффузии таких соединений, как никотин или ароматические соединения. Он помогает доставить никотин, способствуя сокращению гортани (удару по горлу), соблюдая при этом ароматический баланс жидкости. Однако у некоторых людей может быть реакция на PG или непереносимость. В таком случае его следует заменить на VG или вегетол, которые имеют схожие физико-химические свойства с PG. Из-за субъективной природы ощущений, к которым стремятся вейперы, не существует идеального или универсального состава матрицы разбавителей. Потребители жидкости должны протестировать несколько субстратов и дозировок (PG, VG, вегетол), чтобы найти смесь, которая подходит им лучше всего.

Заключение

Пропиленгликоль используется во многих повседневных продуктах уже очень давно. Хотя исследований, касающихся вдыхания PG людьми в контексте использования, связанного с вейпингом, немного, существует много исследований, посвященных другим способам употребления. В некоторых случаях вводимые дозы (90 г/день) значительно превышают те, которые потенциально может вдыхать ежедневно вейпер. Несмотря на количества, использовавшиеся в этих исследованиях, было выявлено немного побочных эффектов, ни один из которых не был необратимым. В контексте использования в индустрии вейпинга, PG имеет ряд качеств, которые делают его отличным субстратом для электронных жидкостей:

• Он не токсичен.
• В газообразном состоянии он конденсируется в мелкие частицы, образуя эффективный аэрозоль.
• Это хороший субстрат для никотина и ароматизаторов.
• В свете рекомендаций Европейского химического агентства (ECHA), PG не считается раздражителем дыхательных путей, даже если иногда наблюдается непереносимость.
• Низкая вязкость обеспечивает хорошую гидратацию фитиля и, соответственно, более легкое испарение.

Важно, чтобы потребитель нашел смесь, которая позволит ему навсегда отказаться от употребления табака. Независимо от того, базируется ли она на PG и/или VG и/или вегетоле, состав жидкости будет определяться требованиями вейпера в отношении таких критериев, как толерантность к PG, плотность и количество пара, интенсивность попадания в горло или восприятие ароматических вкусов.

Поэтому состав основы разбавителя для жидкости можно считать субъективным параметром, который следует адаптировать к каждому пользователю. Тем не менее, рекомендуется адаптировать свое поведение и устройство к характеристикам используемой жидкости, чтобы предотвратить образование токсичных элементов распада в выбросах пара. Эта тема является одним из ключевых вызовов для будущего вейпинга и изучается командой ученых LFEL с 2014 года.

В свою очередь мы в VapeJoy, имеем две вариации соотношения PG\VG в наших жидкостях, для того чтобы наши клиенты смогли подобрать для себя идеальную жидкость. И используем только USP пропиленгликоль (макисмальный уровень чистоты)!