هوش مصنوعی پیش‌بینی می‌کند که طعم‌های بخار در هنگام گرم شدن می‌توانند به ترکیبات بالقوه مضر تجزیه شوند | پژوهش
یک رویکرد مبتنی بر هوش مصنوعی صدها ترکیب مضر را پیش‌بینی کرد که می‌توانند هنگام گرم کردن مواد شیمیایی طعم‌دهنده سیگار الکترونیکی در دستگاه‌های بخار ایجاد شوند. این مطالعه به شواهد فزاینده ای در مورد بی خطر بودن بخارپز اضافه می کند و نشان می دهد که بسیاری از محصولات پیش بینی شده پیرولیز از عطرها به عنوان مواد بسیار سمی، خطرناک برای سلامتی یا محرک طبقه بندی می شوند. علاوه بر این، محققان می گویند که اثرات سلامتی آنها ممکن است سال ها طول بکشد تا آشکار شود.
سیگارهای الکترونیکی با گرم کردن مایع الکترونیکی یا آبمیوه الکترونیکی عمل می‌کنند تا یک آئروسل حاوی نیکوتین، حلال‌ها – از جمله پروپیلن گلیکول و گلیسرول – و طعم‌دهنده تولید کنند که کاربر آنها را استنشاق می‌کند. ده‌ها هزار مایع الکترونیکی طعم‌دار مختلف در بازار وجود دارد، و مواد تشکیل دهنده از حداقل 180 ترکیب طعم‌دهنده تجاری موجود انتخاب شده‌اند که در ابتدا برای صنایع غذایی توسعه داده شده‌اند و برای مصرف بی‌خطر تلقی می‌شوند. با این حال، خطرات دراز مدت حرارت دادن و استنشاق این مواد شیمیایی برای سلامتی ناشناخته باقی مانده است.
از آنجایی که طعم‌های مورد استفاده در ویپ‌ها هرگز از نظر بالینی برای حرارت دادن به دماهای بالا با استنشاق ریوی آزمایش نشده است، درک سریع ترکیبات شیمیایی که ریه‌های مصرف‌کنندگان ویپ در معرض آن قرار می‌گیرند، مهم است. دونال اوشی، که کار جدید را در کالج سلطنتی جراحان در ایرلند، دوبلین رهبری کرد. “رویکرد ما ممکن است خطرات درازمدت سلامتی سیگار را قبل از شروع بیماری بالینی در جمعیت عمومی نشان دهد.”
در سال 2019، O’Shea و همکارانش دریافتند که تجزیه حرارتی یا تجزیه حرارتی ویتامین E استات، یک افزودنی موجود در برخی از مخلوط های بخارپز تنظیم نشده، می تواند گاز کتن بسیار واکنش پذیر و سمی ایجاد کند. این نشان می دهد که اساس شیمیایی احتمالی a شیوع مرموز جراحات ریوی و مرگ و میر ناشی از بخار در ایالات متحده در آن زمان و نیاز به بررسی محصولات پیرولیز سایر اجزای مایع الکترونیکی، از جمله مواد طعم‌دهنده را برجسته کرد.
شیمی طعم
این تیم یک شبکه عصبی – یک مدل یادگیری ماشینی که مغز انسان را تقلید می کند – بر روی بیش از 300000 پاسخ آموزش دادند. سپس از این برای پیش‌بینی 7307 محصول تجزیه پیرولیتیک 180 ترکیبی که به عنوان طعم‌دهنده‌های مایع الکترونیکی استفاده می‌شوند، استفاده کرد. سپس، با استفاده از داده‌های طیف‌سنجی جرمی، وزن‌های مولکولی محصولات پیش‌بینی‌شده با پایگاه‌داده‌ای از محصولات فروپاشی شناخته‌شده مقایسه شد و ۱۱۶۹ مسابقه را شناسایی کرد. سپس این موارد به پایگاه داده PubChem پیوند داده شد و نشان داد که 127 سمی حاد، 153 خطر سلامتی و 225 ترکیب محرک پیش‌بینی شده بود.
اوشی می‌گوید: «می‌توان انتظار داشت که ترکیبات پیش‌بینی‌شده باعث بیماری مزمن انسدادی ریه، بیماری‌های قلبی عروقی و سرطان با قرار گرفتن در معرض طولانی‌مدت شوند.» او به ویژه از تنوع ساختاری ترکیباتی که می‌توان تولید کرد شگفت‌زده شد. او توضیح می‌دهد: «اگرچه بسیاری از آنها مشابه دود تنباکو هستند، اما بسیاری از آنها چنین نیستند، و این نشان می‌دهد که اثرات سلامتی ممکن است در نهایت متفاوت باشد». طعم‌های استر از اهمیت ویژه‌ای برخوردار هستند زیرا کربونیل‌ها، آلکن‌ها و رایحه‌های واکنش‌پذیر زیادی تولید می‌کنند و محبوب‌ترین طعم‌دهنده‌های مایع الکترونیکی هستند که در ترکیباتشان استرها، میوه‌ها و مرکبات بر پایه آدامس است. میوه ها
عرفان رحماناو که اثرات سلامتی تنباکو و سیگارهای الکترونیکی را در مرکز پزشکی دانشگاه روچستر مطالعه می‌کند، می‌گوید اینها «تحلیل‌های شیمیایی جالبی هستند». “ما می بینیم که آلدئیدها برای پروتئین های عملکردی بسیار سمی می شوند.”
مراحل بعدی
اوشی موافق است که این گام بعدی مهم است. او توضیح می‌دهد: «با استفاده از مجموعه داده‌های ترکیبات پیش‌بینی‌شده، نشانگرهای زیستی قرار گرفتن در معرض این مواد شیمیایی را می‌توان در کاربران ویپ بررسی کرد و نتایج را با غیر ویپ‌ها مقایسه کرد.
او اظهار داشت: درک اثرات سلامتی عطرها بسیار حیاتی است، به ویژه با توجه به اینکه مصرف کنندگان اساسا آنها را به صورت روزانه و اغلب برای سال ها استنشاق می کنند. هانو اریتروپل، یک شیمیدان تحلیلی که طعم های مایع الکترونیکی را در دانشگاه ییل در ایالات متحده مطالعه می کند. این رویکرد بسیار جالب است و نتایجی را به دست می‌دهد که به دلیل حجم زیاد، هرگز نمی‌توان آنها را به‌طور تجربی به دست آورد.»
با این حال، اریتروپل خاطرنشان می کند که باید ثابت شود که ترکیبات پیش بینی شده در واقع با تبخیر شدن به دلیل گرمایش و متغیرهای کاتالیزوری در بسیاری از دستگاه های سیگار الکترونیکی موجود، تشکیل می شوند. اما می‌تواند در هدایت محققان در جهت درست مفید باشد تا به دنبال ترکیبات خاص و مشکل‌ساز برای آزمایش تجربی باشند – هر رویکردی که به ما در درک بهتر اثرات طعم‌دهنده‌ها در سیگارهای الکترونیکی کمک کند مفید است.
O’Shea کار بیشتری را برای تأیید پیش‌بینی‌ها با مقایسه آنها با سایر مجموعه‌های آموزشی هوش مصنوعی و همچنین تجزیه و تحلیل تجربی ریزش‌های بخار در نظر می‌گیرد. او می‌گوید: «ما همچنین می‌خواهیم واکنش‌های شیمیایی را گسترش دهیم تا محصولات احتراق را شامل شود و پتانسیل کاتالیز از اجزای فلزی موجود در بخارسازها را متصور شویم.
