ES2307735T3 - Filtro de carbon vegetal activado para reducir la p-benzosemiquinona del humo de la corriente principal de un cigarrillo. - Google Patents
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Abstract
Un filtro para un dispositivo de inhalación/generación/producción de humo de tabaco, comprendiendo dicho filtro tres secciones situadas longitudinalmente una después de otra, en donde: una primera sección que comprende fibra de acetato de celulosa actúa como una boquilla, una segunda sección que comprende cantidades requeridas de tamaños de malla específicos de carbón vegetal activado seleccionado del grupo que consiste en partículas de carbón vegetal que tienen un tamaño de malla de BS 44/52, BS 52/60, BS 60/72 y BS 72/85, para reducir eficazmente la p-benzosemiquinona, un importante oxidante nocivo altamente reactivo procedente de la corriente principal de humo de cigarrillo; y una tercera sección que comprende fibra de acetato de celulosa situada más cerca de la porción de tabaco del cigarrillo, que actúa además como barrera entre el carbón vegetal activado y el tabaco.
Description
Filtro de carbón vegetal activado para reducir
la p-benzosemiquinona del humo de la corriente principal de
un cigarrillo.
La presente invención se refiere a un
dispositivo de filtración de humo de tabaco basado en carbón vegetal
activado para reducir eficazmente el nivel de
p-benzosemiquinona (p-BSQ), un importante oxidante
nocivo altamente reactivo, del humo de la corriente principal de un
cigarrillo, mientras que proporciona una bocanada de humo y un
aporte de nicotina satisfactorios con una reducción considerable en
el riesgo sanitario para los fumadores. Dicho dispositivo también
reduce otros componentes del humo del tabaco tales como óxido
nítrico, nicotina, etc.
El hábito de fumar cigarrillos es la causa
mundial individual más previsible de enfermedad y muerte. En todo
el mundo, aproximadamente 36 por ciento de todos los adultos fuman
cigarrillos. De acuerdo con una estimación de la Organización
Mundial de la Salud de 1999, existen 4 millones de muertes al año
provocadas por el tabaco. El humo del tabaco contiene más de 4000
compuestos. Entre esto, la nicotina es el agente farmacológico
formador del hábito. Otros son toxinas, mutágenos y carcinógenos
que provocan o potencian diversas enfermedades degenerativas
incluyendo el cáncer de pulmón y otros órganos, la enfermedad
pulmonar obstructiva crónica, tal como bronquitis y enfisema, así
como enfermedad cardíaca y apoplejía. Puesto que los enfoques para
dejar de fumar mediante campañas de salud pública y leyes
antitabaco establecidas por los gobiernos locales han tenido un
éxito limitado, el enfoque más práctico es la prevención de los
efectos peligrosos provocados por el humo de los cigarrillos. La
modificación del cigarrillo es en sí misma un enfoque práctico para
reducir los compuestos tóxicos contenidos en el humo del
cigarrillo. Uno de los enfoques fue usar filtros para cigarrillos.
Esto es lo que los fabricantes de cigarrillos han estado tratando
de hacer durante las últimas décadas.
Las compañías fabricantes de cigarrillos han
introducido cigarrillos con embocaduras filtrantes para reducir los
compuestos nocivos del humo, aparentemente para producir cigarrillos
más seguros sin afectar al aroma y al contenido de nicotina del
humo. Existen cuatro tipos principales de filtros que se usan
actualmente, a saber, acetato de celulosa, polipropileno, celulosa
pura y filtros que contienen aditivos granulares, principalmente
carbón vegetal activado (1). El acetato de celulosa domina el
mercado de filtros global con 68 por ciento. Siguen los filtros de
polipropileno con 21 por ciento (casi todos los cuales están en
China), los filtros de carbón vegetal comprenden 10 por ciento y
los filtros de celulosa comprenden menos de 1 por ciento. Puesto
que existe dificultad para reducir selectivamente compuestos
específicos, las compañías se han dirigido a reducir los
componentes de alquitrán, que se cree que contienen la mayoría de
los compuestos nocivos. Esta fue la razón de la utilización
extendida de embocaduras filtrantes de acetato de celulosa. Aunque
este procedimiento es eficaz para reducir una pequeña porción del
alquitrán, no es en absoluto selectivo para compuestos individuales,
particularmente los componentes gaseosos y en fase de vapor del
humo del cigarrillo. Sin embargo, el alquitrán es un concepto pobre
como una base para regular el tabaco. Se sabe que diferentes marcas
de cigarrillos producen alquitranes con concentraciones muy
variables de toxinas clave. Muchas personas fuman productos bajos en
alquitrán/bajos en nicotina creyendo que fumar estos productos es
más seguro o reducirá sus riesgos de cáncer y otras enfermedades.
Sin embargo, al hacerlo típicamente cambian el modo en el que fuman
para obtener más nicotina. Para compensar los niveles inferiores de
nicotina, muchos fumadores a menudo toman caladas mayores, más
profundas o más frecuentes o fuman más cigarrillos para obtener sus
niveles de nicotina necesarios. Por lo tanto, su exposición a
toxinas no se reduce realmente.
Esto es por lo que los científicos expertos en
salud no consideran a los cigarrillos "ligeros" o
"ultraligeros" fiablemente menos peligrosos. De hecho, hasta
la fecha, no existe algo tal como un cigarrillo seguro. Obviamente,
tales cigarrillos con un contenido de alquitrán y nicotina menor
pueden ser una ilusión de peligro reducido que distrae la atención
y no pueden dar ningún beneficio sanitario. Esto es particularmente
debido a que los factores del humo de los cigarrillos, que
contribuyen a los riesgos conocidos, todavía no están claramente
definidos. Se considera en la presente memoria que reducir los
compuestos no deseables en el humo es ciertamente de gran
importancia, pero es probable que
reducir selectivamente el compuesto más indeseable sea el modo más eficaz de disminuir el riesgo del hábito de fumar.
reducir selectivamente el compuesto más indeseable sea el modo más eficaz de disminuir el riesgo del hábito de fumar.
Los filtros de carbón vegetal activado parecen
ser mejores que los filtros de acetato de celulosa. Estos filtros
retiran cantidades significativas de algunos gases tóxicos e
irritantes y compuestos orgánicos semivolátiles, que los filtros de
celulosa no retiran. Sin embargo, no existen actualmente datos que
relacionen directamente el uso de filtros de carbón vegetal
disponibles comercialmente con un riesgo disminuido del hábito de
fumar. Habría sido ideal concretar un compuesto o un grupo de
compuestos como el principal responsable en el humo del cigarrillo
y usar un filtro para reducir selectivamente este. Puesto que los
factores en el humo del cigarrillo que contribuyen a los riesgos
conocidos no se conocen claramente, no existe una definición clara
de cigarrillos más seguros o de menor riesgo. De hecho, no existe
un parámetro existente por el que pueda medirse la toxicidad o el
potencial carcinogénico de una marca particular de cigarrillos.
Con todo, en la actualidad, los carcinógenos y
las toxinas más analizados son las nitrosaminas específicas del
tabaco (TSNA), particularmente N-nitrosonomicotina
(NNN) y
4-(metilnitrosamino)-1-(3-piridil)-1-butanona
(NNK), los hidrocarburos aromáticos polinucleares (PAH), tales como
benzo(a)pireno, los aldehídos (por ejemplo,
acetaldehído, protonaldehído), los hidrocarburos volátiles (benceno,
tolueno), las aminas aromáticas, materiales traza, así como
monóxido de carbono, óxido nítrico, acroleína y fenol. Sin embargo,
no se sabe todavía cual de estos carcinógenos y toxinas es el más
nocivo y si la retirada de todos estos reducirá los riesgos del
hábito de fumar y la incidencia del cáncer. Se ha creído durante
muchos años que los hidrocarburos aromáticos policíclicos,
particularmente el benzo(a)pireno, representan un
papel principal en el desarrollo del cáncer de pulmón.
Hoy en día, las TSNAs son el foco de una gran
atención. Sin embargo, solo debido a que estos compuestos puedan
provocar cáncer y otras enfermedades por sí mismos, no son
necesariamente responsables de cánceres u otras enfermedades
resultantes del humo del tabaco. Los carcinógenos presentes en el
humo del tabaco están en tales concentraciones pequeñas que es
altamente improbable que uno pudiera provocar cáncer u otras
enfermedades por sí mismo. Por ejemplo, la concentración de
benzo(a)pireno en el humo de la corriente principal de
un cigarrillo está en el intervalo de 10 a 40 ng (2) y la cantidad
media tanto de NNK como de NNN es 200 ng por cigarrillo (3). Por
otra parte, no se ha identificado hasta la fecha ningún compuesto
individual como más responsable que otros de los riesgos asociados
con el hábito de fumar. Según se indica anteriormente, habría sido
ideal concretar el compuesto más peligroso en el humo del
cigarrillo y eliminarlo mediante el uso de filtros.
Los solicitantes han presentado anteriormente
(4) que el extracto acuoso de humo de cigarrillo contiene algún
oxidante estable, que provoca un daño oxidativo intensivo de
proteínas. Muy recientemente, los solicitantes han aislado el
oxidante de solución de humo/alquitrán de cigarrillo y lo han
identificado como un importante compuesto potencialmente peligroso,
que casi cuantitativamente responde del daño oxidativo de proteínas
provocado por la solución de humo de cigarrillo. Se ha establecido
que la estructura química del oxidante es
p-benzosemiquinona (p-BSQ), según
se evidencia por análisis elemental, espectro de masas, espectros
UV, IR, NMR y ESR así como por las propiedades químicas (5). La
p-BSQ es un radical libre relativamente estable,
aparentemente debido a que el electrón desapareado está
deslocalizado a lo largo de una estructura aromática que contiene
heteroátomos que conducen a diferentes formas mesómeras, a saber,
formas aniónicas, neutras y catiónicas. La semivida de la
p-BSQ, según se determina por su actividad oxidante,
es 48 horas en estado sólido a temperatura ambiente y
aproximadamente 1,5 horas en solución acuosa a pH 7,4. Los presentes
solicitantes han examinado 12 marcas diferentes de cigarrillos,
incluyendo cigarrillos indios, americanos, británicos, rusos y
japoneses. El contenido de p-BSQ en el humo de la
corriente principal de estas diferentes marcas varía de 104 \mug a
200 \mug dependiendo de la marca de cigarrillo. Así, su
concentración en el humo es de aproximadamente 5.000 a 11.000 veces
la de benzo(a)pireno y de 520 a 1000 veces la de tanto
NNK como NNN. A diferencia de los PAH y las TSNA, la
p-BSQ es un oxidante fuerte altamente reactivo que
reacciona directamente con proteínas. Además de ser responsable de
la oxidación de proteínas, la p-BSQ también es
responsable del daño oxidativo del DNA. Puesto que la oxidación del
DNA está implicada en la mutación y el cáncer, la
p-BSQ puede ser un factor principal para la causa
de cáncer por el humo de cigarrillos. Nagata y otros han mostrado
que la semiquinona daña el DNA (6). Pryor ha mostrado que los
radicales libres de semiquinona están implicados críticamente en
provocar el daño a DNA de un tipo que no es reparado fácilmente y
por lo tanto pueden conducir a mutación y cáncer (7). Los
solicitantes han considerado que la toxicidad de una marca
particular de cigarrillo puede determinarse midiendo el nivel de
p-BSQ en el humo de la corriente principal. Cuanto
menor es el nivel de p-BSQ, menor es la
toxicidad.
Observaciones previas de Pryor y sus asociados
(8) sugirieron que el principal radical relativamente estable en
alquitrán de cigarrillos podría ser un complejo de
quinona/hidroquinona/semiquinona que era un sistema redox activo y
que este sistema redox era capaz de reducir el oxígeno molecular
para producir superóxido, conduciendo a peróxido de hidrógeno y
radicales hidroxilo, que finalmente pueden conducir a daño oxidativo
de macromoléculas biológicas. Puesto que el alquitrán de
cigarrillos era una mezcla increíblemente compleja y puesto que los
radicales del alquitrán no se aislaron e identificaron
inequívocamente, la conclusión de Pryor y sus asociados (8)
relativa a la química o la bioquímica de los radicales del alquitrán
se consideraba provisional. Los autores creían que el radical
principal en el alquitrán no era realmente un monorradical y
probablemente no una única especie. Sin embargo, según se menciona
anteriormente, los presentes solicitantes han observado que el
principal oxidante peligroso estable en el humo del cigarrillo es
una sola especie, a saber p-BSQ. El daño oxidativo
de proteínas producido por p-BSQ no es inhibido por
SOD o catalasa, afirmando que el daño oxidativo no está mediado por
superóxido y peróxido de hidrógeno producidos secundariamente. Los
presentes solicitantes han observado además que la
p-BSQ oxidaba la proteína en atmósfera de nitrógeno
en ausencia de oxígeno molecular (4), indicando que existía una
interacción directa de p-BSQ y macromoléculas
biológicas.
Los resultados mencionados anteriormente
indicarían que la p-BSQ es un importante oxidante
nocivo altamente reactivo que está presente en altas
concentraciones en humo de cigarrillos, y posiblemente es
responsable del daño oxidativo de proteínas y DNA conduciendo a
enfermedades degenerativas y cáncer. Así, parecería que, por una
parte, el contenido de p-BSQ en el humo podría ser
un parámetro de toxicidad de una marca particular de cigarrillo y,
por otra parte, la eliminación de p-BSQ del humo de
la corriente principal produciría cigarrillos más seguros
potencialmente menos peligrosos. Los presentes solicitantes han
observado que el filtro de acetato de celulosa es ineficaz para
absorber p-BSQ, pero los filtros de carbón vegetal
activado la adsorben. Demasiado carbón vegetal en el filtro no solo
elimina la p-BSQ sino que también reduce
drásticamente la bocanada de humo, el contenido de nicotina así
como el aroma y el sabor del humo. En contrate, demasiado poco
carbón vegetal es ineficaz en una reducción significativa de
p-BSQ. De hecho, la eliminación de
p-BSQ del humo depende de la cantidad de tamaño de
grano particular o tamaños de grano o la combinación de tamaños de
grano de carbón vegetal activado usada. Así, los presentes
solicitantes han ideado filtros para cigarrillos usando cantidades
estipuladas de tamaños de grano específicos y también la combinación
de tamaños de grano de carbón vegetal activado para encontrar
dispositivos filtrantes óptimos para la reducción eficaz de
p-BSQ del humo de la corriente principal. Puesto
que se sabe que el carbón vegetal activado adsorbe cantidades
significativas de muchos de los componentes gaseosos y en fase de
vapor tóxicos del humo del cigarrillo, se espera que dichos filtros
de carbón vegetal activado no solo retiren la p-BSQ,
que se cree que plantea el mayor riesgo sanitario, sino también
muchos otros componentes tóxicos, produciendo de ese modo
cigarrillos potencialmente menos peligrosos.
El uso de un filtro de carbón vegetal activado
no es nuevo. Las formas más predominantes de filtros de carbón
vegetal son filtros de cavidad y dobles elaborados con gránulos de
carbono. Los filtros de cavidad se fabrican poniendo gránulos de
carbono en un espacio hueco entre dos segmentos del haz filtrante de
acetato de celulosa. Los filtros dobles se producen esparciendo
gránulos de carbono en el haz filtrante de acetato de celulosa o en
malla de celulosa o papel. Existe un número bastante grande de
informes y patentes que describen cigarrillos con filtro de carbón
vegetal. En la mayoría de los casos, los filtros de carbón vegetal
de cavidad están comprendidos por carbón vegetal activado mezclado
con otros materiales granulares, incluyendo proteínas, gel de
sílice, zeolita, alúmina y gránulos molidos de trigo o almidón. En
los filtros de carbón vegetal doble, pequeñas cantidades de
gránulos de carbón vegetal activado se embeben dispersamente en el
haz filtrante de acetato de celulosa. Puesto que los filtros de
carbón vegetal pueden retirar cantidades significativas de algunos
gases y vapores tóxicos e irritantes, incluyendo cianuro de
hidrógeno, acroleína y benceno, de la fase de gas/vapor del humo,
muchos investigadores creen que es probable que reducir la
exposición a gases tóxicos tenga algún beneficio para el
consumidor.
Debe mencionarse que ninguno de dichos filtros
de cavidad o filtros de carbón vegetal dobles proporciona datos
relativos a la cantidad de tamaños de grano específicos o la
combinación de tamaños de grano de carbón vegetal activado usada en
relación con la longitud del cigarrillo seleccionado y el nivel de
p-BSQ en el humo de la corriente principal. El
concepto de que el nivel de p-BSQ en el humo de la
corriente principal del cigarrillo puede producir el mayor riesgo
sanitario no se conocía anteriormente. Según se indica previamente,
en la reciente investigación de los presentes solicitantes (5), se
ha indicado que la p-BSQ es un importante oxidante
nocivo altamente reactivo que está presente en altas
concentraciones en el humo. Se ha observado que solo aquellos
filtros de carbón vegetal que tienen cantidades estipuladas de
tamaños de grano específicos o una combinación específica de
tamaños de grano de carbón vegetal activado en relación con la
longitud del cigarrillo seleccionado son eficaces para reducir
notablemente el nivel de p-BSQ del humo de la
corriente principal. El carbón vegetal activado mezclado con otros
materiales granulares o el carbón vegetal activado esparcido en el
haz filtrante de acetato de celulosa es ineficaz para reducir
significativamente el nivel de p-BSQ del humo de la
corriente principal.
Anticipándose a la crisis sanitaria que había de
precipitarse por the Smoking and Health Report del US Surgeon
General's Committee, Philip Morris en los primeros sesenta
desarrolló un filtro de carbón vegetal denominado Saratoga. Sin
embargo, en ese momento, la relación entre la cantidad de tamaños de
grano específicos de carbón vegetal activado y el nivel de
p-BSQ en el humo no era conocida. Por otra parte, el
producto como prueba comercializada no tenía buen sabor y por
consiguiente fue abandonado (9).
La Patente de EE.UU. Nº 4.038.992 (10) se
refiere a una composición granular para usar en filtros para tabaco
en la que los gránulos son una combinación de 40 a 80 por ciento de
gránulos proteínicos, preparados bien a partir de proteína de suero
de leche o bien de proteína de clara de huevo, y de 20 a 60 por
ciento de gránulos de carbón vegetal activo que tienen un tamaño de
grano de malla 10 a 50, ocasionalmente mezclados con excipientes
incluyendo celulosa, almidón, azúcares, alúmina, zeolita y gel de
sílice. El objetivo era retirar compuestos no específicamente
dañinos del humo del tabaco con referencia particular al
benzopireno, el fenol y el alquitrán. No se hacía mención acerca de
la proporción de los diferentes tamaños de malla de carbón vegetal
activo usados. En la experiencia de los presentes solicitantes, el
carbón vegetal activado que tiene tamaños de grano por debajo de BS
44, y particularmente mezclado con dichos gránulos proteínicos u
otros materiales granulares, no es eficaz para reducir la
p-BSQ del humo de la corriente principal.
La Patente de EE.UU. Nº 5.909.736 (11) describe
un filtro para filtrar humo de tabaco que comprende carbón vegetal
activado impregnado con una sustancia biológica seleccionada del
grupo que consiste en hemoglobina, lisados de eritroticos y
combinaciones de los mismos. No se hacía mención acerca de los
tamaños de grano y la cantidad del carbón vegetal activado usados
en relación con la longitud del cigarrillo. Por otra parte, los
presentes solicitantes han observado que el carbón vegetal activado
impregnado con solución de hemoglobina o lisados de eritrocitos es
ineficaz para retirar p-BSQ del humo de la corriente
principal.
La Patente de EE.UU. Nº 4.373.539 (12) describe
un dispositivo de fumado que comprende un medio para mantener un
tubo helicoidal arrollado relleno con carbono comprimido o carbón
vegetal activado que tiene un diámetro interno de aproximadamente
3,125 mm (un octavo de pulgada) y una longitud de aproximadamente
31,25 mm (aproximadamente una pulgada y cuarto) que cuando se
desenrolla tiene aproximadamente 150 mm (seis pulgadas) de longitud.
El objetivo de la invención era eliminar el alquitrán nocivo. No se
daban datos ni acerca de los tamaños de grano del carbón vegetal
activado usados ni del aporte de nicotina en el humo de la corriente
principal. Además, no se proporcionaban datos experimentales
biológicos que indicaran que el humo que salía de dicho filtro fuera
menos tóxico. Es obvio que el humo que pasa a través de carbón
vegetal activado de tal ruta de filtración más larga tendría un
nivel de nicotina mínimo en el humo. Puesto que el valor de un
filtro depende de la extensión en que pueda retirar selectivamente
constituyentes de alquitrán sin retirar nicotina, dicha Patente de
EE.UU. Nº 5.423.336 describe un cigarrillo con filtro ventilado que
tiene un filtro con tres cámaras, incluyendo una cámara que
contiene un absorbente que retira impurezas del humo del cigarrillo.
Esta cámara está hecha habitualmente de 60-80 por
ciento en volumen de carbono activado con un volumen de poros de 0,7
a 0,8 cm^{3}/g, un radio del poro de 0,9 a 1 nm y una
distribución del tamaño del grano correspondiente a una anchura de
malla de tamiz en el intervalo de 177 \mum a 500 \mum.
La Patente WO Nº 94/14346 describe una
embocadura filtrante para cigarrillos de múltiples componentes que
incluye una parte de carbono activado y al menos una parte que
contiene material filtrante fibroso basado en celulosa.
La Patente de EE.UU. Nº 4.373.539 (12) describe
un dispositivo de fumado que comprende un medio para mantener un
tubo helicoidal arrollado relleno con carbono o carbón vegetal
activado comprimido que tiene un diámetro interno de
aproximadamente 3,125 mm (un octavo de pulgada) y una longitud de
aproximadamente 31,25 mm (aproximadamente una pulgada y cuarto)
que, cuando se desenrolla, tiene aproximadamente 150 mm (seis
pulgadas) de longitud. El objetivo de la invención era eliminar el
alquitrán nocivo. No se daban datos ni acerca de los tamaños de los
granos del carbón vegetal activado usado ni del aporte de nicotina
en el humo de la corriente principal. Además, no se proporcionaban
datos experimentales biológicos que indicaran que el humo que salía
de dicho filtro fuera menos tóxico. Es obvio que el humo que pasa a
través de carbón vegetal activado de tal ruta de filtración más
larga tendría un nivel de nicotina mínimo en el humo. Puesto que el
valor de un filtro depende de la extensión en la que pueda retirar
selectivamente constituyentes de alquitrán sin retirar nicotina,
dicho dispositivo de filtración de tubo helicoidal arrollado que
contiene carbón vegetal activado tiene poca aplicación práctica.
La Patente WO Nº 9600019 (13) se refiere a un
filtro que contiene carbón vegetal activado enriquecido con una
sustancia biológica que contiene Fe, Cu y/o complejos con un anillo
de porfirina y Fe unidos en moléculas proteínicas. No se
proporcionaban datos ni acerca de los tamaños de grano del carbón
vegetal ni de la cantidad de carbón vegetal usada en relación con
la longitud del cigarrillo. Según se indica anteriormente, los
presentes solicitantes han observado que el carbón vegetal activado
enriquecido con dichas sustancias biológicas es ineficaz para
reducir la p-BSQ del humo de la corriente principal
del cigarrillo.
La Patente de EE.UU. Nº 5360023 (14) describe un
filtro para cigarrillos en el que el elemento filtrante incluye
preferiblemente dos o más segmentos filtrantes de los cuales uno de
los segmentos incluye un material carbonoso, por ejemplo materiales
de carbono activado o un material de carbón vegetal activado en una
forma de polvo o grano fino. El material carbonoso se incorpora
preferiblemente en el segmento filtrante como un componente de un
papel, típicamente como una hoja de papel fruncida. El segmento
filtrante que incluye el material carbonoso está construido a fin
de tener un número de canales o pasajes de aire que se extienden
longitudinalmente, que se extienden a través de ese segmento
filtrante. Los canales o pasajes de aire son de un área de la
sección transversal tal que los componentes de una fase particular
del humo de la corriente principal que pasan a través del segmento
filtrante no son filtrados por o no interactúan en un grado
significativo con el material carbonoso. En este caso, además, en
dicho segmento filtrante que contiene el material carbonoso ni se
describen los tamaños de los granos del carbón vegetal ni la
cantidad de carbón vegetal usada en relación con la longitud del
cigarrillo. Por otra parte, desde los canales de aire un tubo
filtrado denominado "tubo filtrante de carbón vegetal activado
Giseh Silvertip Charbon de Gizeh" ha sido producido por RYO (17).
Estos tubos de embocadura plateada son costosos y se fabrican para
un uso repetido. Sin embargo, los presentes solicitantes han
observado que los filtros de carbón vegetal, cuando se usan más de
una vez, se vuelven ineficaces para reducir el nivel de
p-BSQ del humo de la corriente principal. Por otra
parte, no se dan datos sobre la cantidad de tamaños de grano
específicos del carbón vegetal usada con relación a la longitud del
cigarrillo seleccionado.
Un filtro de cavidad, denominado CAVIFLEX, ha
sido desarrollado por Baumgartner, donde bajas cantidades de carbón
activado, ocasionalmente mezcladas con cierto material inerte, por
ejemplo trigo molido, se usan para rellenar la cavidad (18). Sin
embargo, no se conocen la cantidad de tamaños de grano específicos
de carbón vegetal usada con relación a la longitud del cigarrillo
ni el nivel de p-BSQ en el humo de la corriente
principal.
Entre los cigarrillos con filtro de carbón
vegetal comerciales disponibles en el mercado, aproximadamente
menos de 1 por ciento de cigarrillos americanos y 2 por ciento de
cigarrillos rusos usan filtros de carbón vegetal. Sin embargo, el
carbón vegetal es el más popular en Japón. Del mercado de
cigarrillos japonés total, aproximadamente 95 por ciento tienen
filtros de carbón vegetal. El carbón vegetal también es popular en
Corea del Sur, donde los filtros de carbón vegetal más ampliamente
usados (aproximadamente 90 por ciento) contienen carbono activado
combinado con zeolita. En el mercado de cigarrillos de Hungría y
Venezuela, 90-95 por ciento tienen filtros de
carbón vegetal. En la mayoría de los casos, el filtro de carbón
vegetal contiene una pequeña cantidad de gránulos de carbón vegetal
activado distribuida en algún material poroso o embebida dentro de
un haz filtrante de acetato de celulosa. Los filtros de carbón
vegetal reducen en general toxinas gaseosas en el humo. Pero no
existe una evidencia de que los cigarrillos con filtro de carbón
vegetal comerciales ya disponibles sean significativamente menos
nocivos para los usuarios. Los presentes solicitantes han examinado
una marca de cigarrillo ruso con filtro de carbón vegetal y una
marca de cigarrillo japonés suave con filtro de carbón vegetal que
contiene poco alquitrán y poca nicotina. El cigarrillo ruso tenía
aproximadamente 16 mg de alquitrán, 590 \mug de nicotina y 128
\mum de p-BSQ en el humo de la corriente
principal. El cigarrillo japonés tenía aproximadamente 12 mg de
alquitrán, 500 \mug de nicotina y 104 \mug de
p-BSQ en el humo. El cigarrillo ruso contenía
aproximadamente 10 mg de carbón vegetal y el cigarrillo japonés
aproximadamente 30 mg de carbón vegetal embebido dispersamente en
el haz filtrante de acetato de celulosa. Los solicitantes
observaron que el contenido de p-BSQ del humo
procedente de ambos cigarrillos permanecía inalterado
independientemente de si estaba presente el filtro de carbón
vegetal o se reemplazaba por una longitud similar de filtro de
acetato de celulosa convencional. Esto indicaría que los filtros de
carbón vegetal incorporados en los cigarrillos tanto ruso como
japonés eran ineficaces para reducir el contenido de
p-BSQ del humo de la corriente principal. Como
podría esperarse, la oxidación de BSA por el extracto acuoso de humo
de cigarrillo (CS) procedente tanto del cigarrillo ruso (7,5 \pm
0,2 nmoles de carbonilo/mg de BSA) como del cigarrillo japonés suave
(6,2 \pm 0,2 nmoles de carbonilo/mg de BSA) permanecería
inalterada independientemente de si estaban presentes los filtros
de carbón vegetal o se reemplazaban por una longitud similar de
filtro de acetato de celulosa convencional.
\global\parskip0.900000\baselineskip
Aunque están disponibles comercialmente filtros
de carbón vegetal, esos no son eficaces para reducir la
p-BSQ del humo. Sin embargo, esta invención puede
considerarse una reevaluación y una mejora del estado de la técnica
existente. Puesto que el carbón vegetal activado no solo adsorbe
p-BSQ sino que también algo de alquitrán y
nicotina, dichos cigarrillos con filtros de carbón vegetal pueden
clasificarse como cigarrillos suaves relativamente bajos en
alquitrán y bajos en nicotina. Considerando que podría haber algunos
fumadores a los que no les gustaran los cigarrillos suaves con bajo
aporte de nicotina, el tabaco de algunos de dichos cigarrillos con
filtro de carbón vegetal se fortificaría con nicotina para producir
cigarrillos normales con un contenido de nicotina comparable sin
ningún incremento en el nivel de p-BSQ del humo.
El objetivo de la presente invención es
proporcionar filtros de carbón vegetal activado especiales,
principalmente para reducir del humo de la corriente principal
p-benzosemiquinona (p-BSQ), un
importante oxidante nocivo altamente reactivo, que es
individualmente responsable del daño oxidativo de proteínas y
probablemente también DNA, que se cree así que plantear el mayor
riesgo sanitario.
Otro objetivo de la invención es usar cantidades
estipuladas de tamaños de grano específicos o mezclas de tamaños de
grano específicos de carbón vegetal activado para producir
cigarrillos potencialmente menos peligrosos, sin afectar
significativamente al sabor y al aroma mientras que proporciona una
bocanada de humo y un aporte de nicotina satisfactorios.
Otro objetivo más de la invención es que dichos
cigarrillos con filtros de carbón vegetal sean aceptables para los
fumadores con una reducción notable en el riesgo sanitario.
Otro objetivo de la invención es proporcionar un
dispositivo filtrante útil para reducir el nivel de
p-BSQ, que pueda usarse en cualquier tipo de
dispositivo de fumado.
De acuerdo con esto, la presente invención
proporciona un dispositivo filtrante para humo de tabaco basado en
carbón vegetal activado, para reducir eficazmente el nivel de
p-benzosemiquinona (p-BSQ), un importante
oxidante nocivo altamente reactivo, del humo de la corriente
principal del cigarrillo mientras que proporciona una bocanada de
humo y un aporte de nicotina satisfactorios con una reducción
considerable en el riesgo sanitario para los fumadores. Dicho
dispositivo también reduce otros componentes del humo del tabaco,
tales como óxido nítrico, nicotina, etc.
De acuerdo con la presente invención se
proporciona un filtro para humo de cigarrillo que comprende
cantidades estipuladas de tamaños de grano específicos o una
combinación específica de tamaños de grano de carbón vegetal
activado para reducir eficazmente la
p-benzosemiquinona (p-BSQ) de la
corriente principal de cigarrillos peligrosos, sin afectar
significativamente al sabor y al aroma mientras que proporciona una
bocanada de humo y un aporte de nicotina satisfactorios.
Otro objetivo más de la invención es que dichos
cigarrillos con filtros de carbón vegetal sean aceptables para los
fumadores con una reducción notable en el riesgo sanitario.
Otro objetivo de la invención es proporcionar un
dispositivo filtrante útil para reducir el nivel de
p-BSQ, que pueda usarse en cualquier tipo de
dispositivo de fumado.
De acuerdo con esto, la presente invención
proporciona un dispositivo filtrante para humo de tabaco basado en
carbón vegetal activado, para reducir eficazmente el nivel de
p-benzosemisquinona (p-BSQ), un importante
oxidante nocivo altamente reactivo, del humo de la corriente
principal del cigarrillo mientras que proporciona una bocanada de
humo y un aporte de nicotina satisfactorios con una reducción
considerable en el riesgo sanitario para los fumadores. Dicho
dispositivo también reduce otros componentes del humo del tabaco,
tales como óxido nítrico, nicotina, etc.
De acuerdo con la presente invención se
proporciona un filtro para humo de cigarrillo que comprende
cantidades estipuladas de tamaños de grano específicos o una
combinación específica de tamaños de grano de carbón vegetal
activado para reducir eficazmente la
p-benzosemiquinona (p-BSQ) del humo
de la corriente principal, sin afectar significativamente al sabor
y al aroma mientras que proporciona una bocanada de humo y un aporte
de nicotina satisfactorios. La p-BSQ es un radical
libre relativamente estable y un importante oxidante nocivo
altamente reactivo presente en el humo de cigarrillos, que es
principalmente responsable del daño oxidativo de proteínas así como
DNA. Los diferentes tamaños de grano o la combinación de diferentes
tamaños de grano de carbón vegetal activado se han seleccionado de
BS (malla de patrón británico) 25/44, 44/52, 52/60, 60/72, 72/85 y
85/100. El nivel de p-BSQ en el humo procedente de
diferentes cigarrillos con filtros de carbón vegetal se reduce de
55 a 85 por ciento, lo que se efectúa mediante inhibición de la
oxidación de BSA hasta la extensión de 55 a 82 por ciento. Los
filtros de carbón vegetal también reducen eficazmente el óxido
nítrico de 44 a 68 por ciento y el alquitrán de 10 a 50 por ciento
del humo de la corriente principal. El aporte de nicotina, que se
reduce en alguna extensión mediante los filtros de carbón vegetal,
se repone mediante la fortificación del tabaco con nicotina sin
ningún incremento en el nivel de p-BSQ del humo,
aparentemente debido a que la nicotina no es un precursor de
p-BSQ.
\global\parskip1.000000\baselineskip
De acuerdo con esto, la presente invención
proporciona un filtro para un dispositivo de inhalación/generación/
producción de humo de tabaco, dicho filtro comprende tres secciones
colocadas longitudinalmente una después de otra, en las que la
primera sección comprende fibra de acetato de celulosa que actúa
como una boquilla, la segunda sección comprende carbón vegetal
activado seleccionado del grupo que consiste en partículas de carbón
vegetal que tienen un tamaño de malla de BS 44/52, BS 52/60, BS
60/72 y BS 72/85, para reducir eficazmente
p-benzosemiquinona, un importante oxidante nocivo
altamente reactivo procedente de la corriente principal de humo de
cigarrillos, y la tercera sección comprende fibra de acetato de
celulosa situada más cerca de la porción de tabaco del cigarrillo,
actuando además como una barrera entre el carbón vegetal activado y
el tabaco.
En una realización de la invención, la longitud
de la primera sección está en el intervalo de 10 a 14 mm, la
longitud de la segunda sección de 4,5 mm a 35 mm, lo que depende del
tamaño de grano y/o la cantidad de carbón vegetal usados, y la
longitud de la tercera sección está en el intervalo de 2 a 3 mm.
En otra realización de la invención, la longitud
de la segunda sección está en el intervalo de 4 a 5 mm a 35 mm,
consistiendo en una o más partículas de carbón vegetal activado.
En otra realización de la invención, las tres
secciones se unen entre sí linealmente en sucesión usando un tubo
de paredes delgadas hecho de un material ligero seleccionado del
grupo que consiste en un tubo de plástico de paredes delgadas,
papel, plástico, papel recubierto y papel de aluminio.
En otra realización más de la invención, el
filtro de carbón vegetal activado consiste en gránulos de carbón
vegetal que están situados en un espacio hueco entre las secciones
de filtros de acetato de celulosa, a saber la boquilla y la
barrera.
En otra realización más de la invención, la
cantidad de carbón vegetal usada está en el intervalo entre 0,1 g y
0,6 g.
En otra realización adicional de la invención,
cada lecho de carbón vegetal de una longitud de 5,0 \pm 0,5 mm
está relleno con 0,1 g de gránulos de carbón vegetal.
En otra realización adicional de la invención,
el carbón vegetal activado se selecciona del grupo que consiste en
partículas de carbón vegetal con un tamaño de grano que varía entre
malla 25 y malla 150, preferiblemente malla 100.
En otra realización adicional de la invención,
el carbón vegetal activado usado se selecciona del grupo que
consiste en BS 25/44, BS 44/52, BS 52/60, BS 60/72, 72/85 y 85/100,
para reducir eficazmente p-BSQ del humo de la
corriente principal.
En otra realización adicional de la invención,
la cantidad de carbón vegetal de tamaño de grano BS 44/52 está en el
intervalo de 0,2 a 0,3 g.
En otra realización adicional de la invención,
la cantidad de carbón vegetal de tamaño de grano BS 44 es de hasta
0,4 g.
En otra realización adicional de la invención,
la mezcla de carbones vegetales activados usada consiste en 0,1 g de
BS 52/60 y 0,1 g de BS 60/72.
En otra realización adicional de la invención,
la mezcla de carbones vegetales activados usada consiste en 0,1 g
de BS 52/60 y 0,1 g de BS 72/85.
En otra realización adicional de la invención,
la mezcla de carbones vegetales activados usada consiste en 0,1 g
de BS 60/72 y 0,1 g de BS 72/85.
En otra realización adicional de la invención,
la mezcla de carbones vegetales activados usada consiste en 0,1 g
de 52/60 y 0,05 g de BS 72/85.
En otra realización adicional de la invención,
la mezcla de carbones vegetales activados usada consiste en 0,1 g
de BS 60/72 y 0,05 g de BS 72/85.
En otra realización adicional de la invención,
dicho filtro inhibe la p-benzosemiquinona
(p-BSQ) del humo de la corriente principal hasta 85
por ciento.
En otra realización adicional de la invención,
dicho filtro inhibe la oxidación de proteína, según se evidencia
por formación de carbonilo en BSA mediante la solución de humo de
cigarrillo de la corriente principal, hasta 89 por ciento.
En otra realización adicional de la invención,
dicho filtro reduce el óxido nítrico (NO) del humo de la corriente
principal hasta 68 por ciento.
En otra realización adicional de la invención,
el aporte de nicotina en el humo de la corriente principal se
reduce de 935 \mug a 350-400 \mug por
cigarrillo.
En otra realización adicional de la invención,
la solución de humo de la corriente principal es incapaz de
producir daño oxidativo significativo a proteínas microsomáticas
pulmonares de cobaya in vitro.
Una realización más de la invención se refiere
al uso de tabaco fortificado con nicotina, que da como resultado un
incremento en el aporte de nicotina sin incrementar el nivel de
p-BSQ.
En otra realización de la invención, el tabaco
fortificado con de 2 a 4 mg de nicotina incrementa el aporte de
nicotina sin incrementar el nivel de p-BSQ.
En otra realización más de la invención, el
tabaco fortificado con de 2 a 4 mg de nicotina incrementa el aporte
de nicotina en el humo de la corriente principal desde
350-400 \mug hasta 575-700 \mug
sin incrementar el nivel de p-BSQ.
En otra realización más de la invención, el
tabaco fortificado con nicotina con de 2 a 4 mg de nicotina aporta
nicotina hasta 90 por ciento sin incrementar el nivel de
p-BSQ.
En otra realización más de la invención, dicho
dispositivo filtrante de inhalación de tabaco puede usarse en
cigarrillos, puros, pipas, "bedi" (cigarrillos liados con hoja
de temburni), soportes para puros y cualesquiera otros dispositivos
de fumado convencionales.
Una realización más de la invención proporciona
un dispositivo de fumado para el uso en un cigarrillo, comprendiendo
dicho cigarrillo una unidad de tabaco y una unidad filtrante, dicha
unidad de tabaco rellena con partículas de tabaco y comprendiendo
dicha unidad filtrante tres secciones puestas longitudinalmente una
después de otra, en las que la primera sección comprende fibra de
acetato de celulosa que actúa como una boquilla, la segunda sección
comprende carbón vegetal activado y la tercera sección comprende
fibra de acetato de celulosa situada en contacto con la porción de
tabaco del cigarrillo, actuando esta como una barrera entre el
carbón vegetal activado y el
tabaco.
tabaco.
En otra realización adicional de la invención,
el humo procedente del filtro de carbón vegetal activado de
cigarrillos, puros, pipas, soportes para puros o cualesquiera otros
dispositivos de fumado convencionales exhalado por los fumadores
que contiene un nivel notablemente inferior de p-BSQ
es potencialmente menos nocivo para los fumadores pasivos.
En otra realización adicional de la invención,
el humo de la corriente principal de un cigarrillo que contiene un
nivel muy bajo de p-BSQ es incapaz de producir un
daño oxidativo significativo a las proteínas microsomáticas
pulmonares de cobayas in vivo cuando los animales son
expuestos a humo emitido desde dichos cigarrillos con filtro de
carbón vegetal en contraste con el daño notable del tejido pulmonar
cuando el animal es expuesto a humo procedente de cigarrillos que
no tienen dicho filtro de carbón vegetal.
La invención se describe con referencia a los
ejemplos, que se proporcionan solamente a modo de ilustración, y no
debe considerarse que estos ejemplos limiten el alcance de la
presente invención.
la Figura 1 representa un cigarrillo con filtro
de carbón vegetal típico, en el que
(1) Filtro de fibra de acetato de celulosa
convencional, que actúa como la boquilla, cuya longitud puede variar
de acuerdo con la conveniencia, por ejemplo 10-15
mm. (2) Filtro de fibra de acetato de celulosa convencional, que
actúa como una barrera entre el lecho de carbón vegetal y la porción
de tabaco para evitar la infiltración de carbón vegetal en el
tabaco, cuya longitud puede ser 2-4 mm. La longitud
del lecho de carbón vegetal activado puede variar dependiendo de la
cantidad de carbón vegetal usada, por ejemplo
4,5-5,5 mm por 100 mg, 9-11 mm por
200 mg y 13-16 mm por 300 mg de carbón vegetal,
etc.
la Figura 2 representa una representación
gráfica de la formación de carbonilo en BSA por
p-BSQ.
la Figura 3 representa SDS-PAGE
que muestra el efecto protector de los filtros de carbón vegetal
sobre la degradación oxidativa inducida por humo de cigarrillo de
proteínas microsomáticas pulmonares de cobaya, en donde, carril 1,
microsomas incubados en ausencia de solución de humo de cigarrillos;
carril 2, microsomas incubados en presencia de solución de humo de
cigarrillos sin filtro de carbón vegetal; carriles
3-5, microsomas incubados con solución de humo
procedente de cigarrillos que tienen filtros de carbón vegetal;
carril 3, BS 52/60, 0,3 g; carril 4, una mezcla de BS 44/52, 0,2 g,
y BS 72/85, 0,1 g; carril 5, una mezcla de BS 60/72, 0,1 g, y BS
72/5, 0,1 g. En cada caso, la suspensión microsomática (1 mg de
proteína) se incubó con 50 \mul de solución de humo en un volumen
final de 20 \mul de tampón de fosfato potásico 50 mM, pH 7,4,
durante 2 horas a 37ºC. Después de la incubación, 40 \mul de la
mezcla de incubación se sometieron a SDS al 10%-PAGE. El gel se
tiñó con azul brillante de Coomassie R-250.
\newpage
la Figura 4 representa SDS-PAGE
de proteínas microsomáticas de cobayas normales y cobayas expuestas
a humo procedente de cigarrillos con y sin filtro de carbón
vegetal, en donde,
- Carril 1 -
- microsomas pulmonares de cobayas normales
- Carril 2 -
- microsomas pulmonares de cobayas expuestas a humo de cigarrillos sin filtro de carbón vegetal
- Carril 3 -
- microsomas pulmonares de cobayas expuestas a humo de cigarrillos equipados con filtro de carbón vegetal activado que contiene una mezcla de 0,1 g de BS 52/60 y 0,1 g de BS 60/72.
\vskip1.000000\baselineskip
- Tabla 1.
- p-Benzosemiquinona (p-BSQ), oxidación de BSA, aporte de nicotina y contenido de alquitrán en la solución de humo procedente de un cigarrillo comercial indio con cantidades estipuladas de diferentes tamaños de grano de carbón vegetal activado.
- Tabla 2.
- Efecto de la fortificación del tabaco de los cigarrillos con filtro de carbón vegetal con nicotina sobre el aporte de p-BSQ, alquitrán y nicotina en la solución de humo del humo procedente de un cigarrillo comercial indio.
- Tabla 3.
- Efecto de los filtros de carbón vegetal sobre el nivel de óxido nítrico en la solución de humo procedente de un cigarrillo comercial indio.
- Tabla 4.
- Inactivación del aporte del principal oxidante nocivo de humo de cigarrillo y nicotina en humo de cigarrillos usando filtro de carbón vegetal activado.
\vskip1.000000\baselineskip
El filtro de carbón vegetal activado se
construyó poniendo cantidades estipuladas de diferentes tamaño de
grano o una mezcla de tamaños de grano de carbón vegetal activado en
un tubo de plástico delgado, cuyo diámetro interno era el mismo que
el diámetro externo de la porción de tabaco del cigarrillo del
filtro de acetato de celulosa convencional. El tubo de plástico
podría reemplazarse por tubos fabricados de materiales de tipo
ligero, a saber un tubo de papel duro, un tubo de papel recubierto
de plástico o un tubo hecho de papel de aluminio. En el extremo del
tubo que contiene el carbón vegetal se insertó el filtro de acetato
de celulosa convencional (aproximadamente 10-14 mm)
que constituye la boquilla y en el otro extremo se insertó la
porción de tabaco del cigarrillo (aproximadamente 63 mm). Una
sección delgada de filtro de acetato de celulosa (aproximadamente 3
mm) se puso en la cavidad entre la porción de tabaco y el lecho de
carbón vegetal según se representa en el dibujo (Fig. 1).
Esencialmente, el filtro de carbón vegetal es un filtro de cavidad
en el que los gránulos de carbón vegetal activado se ponen en un
espacio hueco entre dos segmentos de filtros de acetato de celulosa.
Según se menciona anteriormente, una porción del filtro de acetato
de celulosa (\approx 10-14 mm) es la boquilla y
la otra porción (\approx 3 mm) constituye una barrera entre el
lecho de carbón vegetal y la porción de tabaco (Fig. 1). Las
porciones, a saber, la boquilla de acetato de celulosa, el filtro de
carbón vegetal, el filtro de acetato de celulosa delgado puesto
entre el carbón vegetal y la porción de tabaco y la porción de
tabaco, están construidas todas como una sola unidad (Fig. 1). El
filtro de acetato de celulosa no mejora necesariamente la
filtración de p-BSQ del humo. Sin embargo, su uso en
cooperación con el filtro de carbón vegetal se añade a la comodidad
de usarlo como una boquilla para la succión. La sección delgada del
filtro de acetato de celulosa puesta entre el carbón vegetal y la
porción de tabaco se usó para prevenir la infiltración de gránulos
de carbón vegetal en el tabaco del cigarrillo. La longitud del
carbón vegetal relleno en el filtro correspondía a aproximadamente
el peso del carbón vegetal usado. La proporción de peso a longitud
era habitualmente 100 mg de carbón vegetal correspondientes a 5 mm,
200 mg de carbón vegetal, 20 mm, etc. La longitud total de un
cigarrillo con filtro de carbón vegetal que usa 300 mg de carbón
vegetal es 91 mm [10 mm de filtro de acetato de celulosa como una
boquilla, 15 mm de lecho de carbón vegetal, 3 mm de acetato de
celulosa como una separación entre el lecho de carbón vegetal y la
porción de tabaco y 63 mm de porción de tabaco. La longitud del
acetato de celulosa puede variarse, debido a que es prácticamente
ineficaz para reducir la p-BSQ del tabaco. El
tamaño de grano del carbón vegetal usado se ha expresado en la malla
estándar británica (BS). El tamaño BS 25/44 significa que las
partículas pasan a través de la malla 25 pero se retienen sobre la
malla 44. De forma similar, BS 44/52 significa que las partículas
pasan a través de la malla 44 pero son retenidas sobre la malla 52.
Todos los otros tamaños de grano usados en esta invención, a saber
BS 52/60, 60/72 y 72/85, se explican del mismo modo. La longitud
del filtro de carbón vegetal puede variarse hasta 35 mm, la longitud
del filtro convencional, es decir el filtro de acetato de celulosa,
puede ser hasta 13 mm para una longitud del tabaco del cigarrillo
de aproximadamente 63 mm (Tabla 4).
\newpage
La p-BSQ se midió
cuantitativamente mediante HPLC según se describe anteriormente (5).
De cinco a diez microlitros de la solución de humo filtrada se
diluyeron con fase móvil y 20 \mul de esta solución diluida se
inyectaron en la columna de HPLC con el detector UV fijado a 294
nm. Los parámetros usados son como siguen.
- Instrumento
- : Simadzu 10A
- Columna
- : Columna de sílice (Lichrospher\registrado Si60, Merck)
- Fase móvil
- : Cloruro de metileno:metanol (90:10, v/v)
- Caudal
- : 0,5 ml/min
- Presión
- : 29 Kgf/cm^{2}
- Tiempo de retención
- : 8,808
\vskip1.000000\baselineskip
La cantidad de p-BSQ presente en
la solución de humo se calculó a partir del área del pico, tomando
100 ng de p-BSQ correspondientes a un área
arbitraria de 190.000 obtenida a partir de una curva estándar.
La eficacia de los filtros de carbón vegetal
activado también se determinó midiendo los rendimientos comparativos
de p-BSQ. La p-BSQ se aisló de
solución de humo de cigarrillo mediante extracción fraccionada con
disolvente seguida por TLC de bandas según se describe
anteriormente (5). Después de una dilución apropiada del extracto
de bandas de TLC con la fase móvil, 20 \mul de la solución diluida
se inyectaron en la columna de HPLC. La p-BSQ se
detectó a 288 nm, que es la \lambdamax de p-BSQ en
la fase móvil usada. Los parámetros usados son como siguen.
- Instrumento
- : Simadzu 10A
- Columna
- : Lichrospher\registrado 100 RP-18 con tapón (5 \mum), Merck
- Fase móvil
- : Agua:metanol (95:5, v/v)
- Caudal
- : 0,5 ml/min
- Presión
- : 38 Kgf/cm^{2}
- Tiempo de retención
- : 7,242 min
\vskip1.000000\baselineskip
La oxidación de proteínas que se evidencia por
la formación de carbonilo se midió mediante la reacción con
2,4-dinitrofenilhidrazina de forma similar a lo
realizado anteriormente en el laboratorio de los presentes
solicitantes (4). Cuando se usaba BSA, los valores se expresaban
como nmoles de carbonilo formado por mg de BSA. El sistema de
incubación contenía 1 mg de BSA y 50 \mul de solución de humo
obtenida de cigarrillos con o sin filtro de carbón vegetal en un
volumen final de 200 \mul de tampón de fosfato potásico 50 mM, pH
7,4. Después de la incubación durante 1 h a 37ºC, la proteína se
precipitó con 200 \mul de solución de ácido tricloroacético y el
resto del procedimiento se siguió como anteriormente (4). El daño
oxidativo de las proteínas también se midió mediante electroforesis
en gel de poliacrilamida en presencia de docecilsulfato sódico
(SDS-PAGE) de proteínas microsomáticas pulmonares de
cobaya según se describe anteriormente (4).
\vskip1.000000\baselineskip
Microsomas pulmonares de cobaya, lavados libres
de ácido ascórbico, se prepararon como se describe anteriormente
(4).
\vskip1.000000\baselineskip
La SDS-PAGE de las proteínas
microsomáticas se realizó mediante procedimientos similares al
descrito anteriormente (4).
Humo procedente de un cigarrillo encendido se
dejó disolver en 2 ml de tampón de fosfato potásico 50 mM, pH 7,4,
y se filtró a través de un filtro Millipore de 0,45 \mum, según se
describe anteriormente (5). Un mililitro del filtrado de color
amarillo se extrajo con un mililitro de cloruro de metileno mediante
turbulencia vigorosa para extraer la nicotina en la capa de cloruro
de metileno. Quinientos microlitros de la capa de cloruro de
metileno que contenía la nicotina se sometieron a continuación a
turbulencia con 500 \mul de solución de HCl 50 mM y la nicotina
de la solución de HCl se estimó mediante análisis por HPLC a 254 nm.
De 5 de 10 \mul de la solución de nicotina se diluyeron hasta 200
\mul con la fase móvil y 20 \mul de esta solución diluida se
inyectaron en la columna de HPLC. Una solución estándar de nicotina
se preparó de un modo similar y se analizó. Los parámetros usados
eran:
- Instrumento
- : Shimadzu 10A
- Columna
- : Lichrospher\registrado 100 RP-18 con tapón (5 \mum), Merck
- Fase móvil
- : Solución de KH_{2}PO_{4} 50 mM:acetonitrilo:metanol (78:17:5, v/v) que contiene heptanosul- {}\hskip0,1cm fonato sódico 1 mM, pH 5,0
- Caudal
- : 0,3 ml/min
- Presión
- : 24 Kgf/cm^{2}
- Temperatura
- : 25^{o}C
- Tiempo de retención
- : 4,185 min
\vskip1.000000\baselineskip
La cantidad mínima de nicotina que podría
detectarse mediante el análisis por HPLC bajo las condiciones era
\hbox{10 ng.}
\vskip1.000000\baselineskip
Se recogió alquitrán poniendo una unidad
filtrante Millipore entre el cigarrillo encendido con o sin filtro
de carbón vegetal y el tubo conectado a una bomba de vacío (LKB,
Suecia) usando una succión de 30 cm de agua. El filtro Millipore
(0,22 \mum) se cambió cada dos minutos para evitar la obturación
del filtro. Para cada cigarrillo, se usaron 4 filtros. Después de
terminar la combustión del tabaco, los filtros se secaron en un
desecador de vacío y se pesaron. La diferencia en peso de los
filtros antes y después de recoger la porción en partículas era el
peso del alquitrán.
\vskip1.000000\baselineskip
Diez mililitros de tampón de fosfato potásico 50
mM, pH 7,4, saturado con aire se recogieron en un tubo de
ebullición de 50 ml con un brazo lateral y un tapón con un orificio.
Un cigarrillo comercial indio se montó en un tubo que penetraba en
el orifico del tapón y se sumergió en la solución tamponadora. El
brazo lateral se conectó a una bomba de agua. El cigarrillo se
encendió y el humo procedente de todo el cigarrillo se burbujeó a
través de la solución tamponadora aplicando una succión de 4 cm de
agua. Una porción de la solución de humo de cigarrillo así
producida se filtró a través de un filtro Millipore de 0,45 \mum y
se extrajo tres veces con un volumen igual de cloruro de metileno.
La concentración de nitrito potásico en la capa acuosa se midió
después de una dilución apropiada mediante diazotización usando
reactivo de Griess. Una solución estándar de NaNO_{2} se hizo
pasar de un lado a otro.
\vskip1.000000\baselineskip
La exposición de los animales a humo de
cigarrillo se realizó de acuerdo con un procedimiento estandarizado
en el laboratorio de los presentes solicitantes (19). Las cobayas se
agruparon como sigue:
- Grupo 1:
- Cobayas de control
- Grupo 2:
- Cobayas sometidas a humo procedente de cigarrillos sin filtro de carbón vegetal
- Grupo 3:
- Cobayas sometidas a humo procedente de cigarrillos equipados con filtro de carbón vegetal activado que contiene una mezcla de 0,1 g de BS 52/60 y 0,1 g de BS 60/72.
\newpage
Los animales se expusieron a humo de cigarrillo
procedente de cinco cigarrillos/animal/día durante siete días
después del procedimiento publicado anteriormente (19). Se hizo que
los animales ayunaran durante la noche, se sacrificaron al octavo
día, el tejido se extirpó, los microsomas se prepararon y se
sometieron subsiguientemente a SDS-PAGE según se
describe previamente (19).
\vskip1.000000\baselineskip
Usando filtros de carbón vegetal que comprenden
cantidades estipuladas de diferentes tamaños de grano o una mezcla
de tamaños de grano de carbón vegetal activado, el contenido de
p-BSQ del humo de la corriente principal se reduce
notablemente (Tabla 1). Los presentes solicitantes han indicado
anteriormente (5) que entre todos los compuestos presentes en la
solución de humo, solo la p-BSQ es individualmente
responsable de oxidación de proteínas. La Fig. 2 muestra que la
oxidación de BSA, según se evidencia por la formación de carbonilo,
se relaciona casi cuantitativamente con el contenido de
p-BSQ presente en el medio de incubación. Como se
esperaría, la reducción del contenido de p-BSQ en el
humo mediante el uso de un filtro de carbón vegetal está acompañada
por una notable inhibición de la oxidación de BSA (Tabla 1). El uso
de un filtro de carbón vegetal también da como resultado la
reducción de algo de alquitrán y nicotina (Tabla 1). Los tamaños de
grano más eficaces del carbón vegetal activado, expresados en malla
estándar británica (BS), son 44/52, 52/60, 60/72 y 70/85, usados
individualmente o en combinación. Los tamaños de grano mayores de
44/52, a saber 25/44 y 10/25, no son eficaces aun cuando se usen en
cantidades comparativamente grandes. El uso de grandes cantidades de
carbón vegetal (de 0,4 g a 1,0 g) causa problemas en la succión del
humo. El uso de carbón vegetal activado con cáscara de coco no
tenía ninguna ventaja añadida sobre el carbón vegetal activado
disponible comercialmente. Los filtros de carbón vegetal más
eficaces, los que reducen notablemente el contenido de
p-BSQ en el humo sin afectar significativamente a
la succión y proporcionan una bocanada de humo satisfactoria, según
se evidencia por un grupo de fumadores de mediana edad, se dan en
la Tabla 1. Los filtros de carbón vegetal comprenden 0,2 y 0,3 g de
BS 44/52, 0,2 y 0,3 g de BS 52/60, 0,15 y 0,2 g de BS 60/72, 0,1 y
0,15 g de BS 72/85, una mezcla de 0,2 g de BS 44/52 y 0,1 g de BS
52/60, una mezcla de 0,2 g de BS 44/52 y 0,1 g de BS 60/72, una
mezcla de 0,1 g de BS 44/52 y 0,1 g de BS 72/85, una mezcla de 0,2 g
de BS 44/52 y 0,1 g de BS 72/85, una mezcla de 0,15 g de BS 44/52 y
0,1 g de BS 72/85, una mezcla de 0,1 g de BS 52/60 y 0,1 g de BS
60/72, una mezcla de 0,1 g de BS 52/60 y 0,1 g de 72/85 y una
mezcla de 0,1 g de BS 60/72 y 0,1 g de BS 72/85, una mezcla de 0,1
g de BS 52/60 y 0,05 g de BS 72/85 y una mezcla 0,1 g de BS 60/72 y
0,05 g de BS 72/85. Con dichos filtros de carbón vegetal, la
reducción de p-BSQ estaba en el intervalo de 55 a 85
por ciento, con una inhibición correspondiente de la oxidación de
BSA que estaba en el intervalo de 55 a 82 por ciento.
\vskip1.000000\baselineskip
La Tabla 1 muestra que los cigarrillos con
filtro de carbón vegetal mencionados en esta invención son muy
eficaces para reducir notablemente el contenido de
p-BSQ, el principal oxidante nocivo presente en el
humo de la corriente principal. La Tabla 1 muestra además que el
aporte de alquitrán y nicotina de estos cigarrillos con filtro de
carbón vegetal también se reduce considerablemente. Estos
cigarrillos con filtro de carbón vegetal pueden considerarse por lo
tanto un cigarrillo suave potencialmente más seguro. Considerando
que podría haber algunos fumadores empedernidos a los que no les
gustaría un cigarrillo suave con poco aporte de nicotina, el tabaco
de alguno de los cigarrillos con filtro de carbón vegetal se ha
fortificado con 2 mg de nicotina por cigarrillo y los resultados se
dan en la Tabla 2. Los resultados indican que la fortificación de
tabaco con 2 mg de nicotina por cigarrillo conducía a incrementar
el aporte de nicotina del humo considerablemente. El incremento en
el aporte de nicotina está acompañado por un incremento en el
contenido de alquitrán (Tabla 2). La fortificación de tabaco con
3-4 mg de nicotina produce aproximadamente
30-50 por ciento más de aporte de nicotina
(resultados no mostrados). Sin embargo, la fortificación de tabaco
con nicotina no conduce a un incremento del contenido de
p-BSQ del humo, aparentemente debido a que la
nicotina no es un precursor de p-BSQ y no
contribuye ni al nivel de p-BSQ en el humo ni a la
oxidación de BSA por la solución de humo (Tabla 2). Los resultados
indicarían que aunque la fortificación de tabaco con nicotina de los
cigarrillos con filtro de carbón vegetal de como resultado un
aporte de nicotina incrementado, dichos cigarrillos con filtro de
carbón vegetal siguen siendo cigarrillos potencialmente más
seguros.
\vskip1.000000\baselineskip
El óxido nítrico (NO) es uno de los radicales
libres más importantes en la fase gaseosa del humo de cigarrillos.
Algunos científicos creen que el NO puede estar implicado en el
desarrollo de enfermedad pulmonar obstructiva crónica y enfisema en
los fumadores. Los resultados presentados en la Tabla 3 indican que
el filtro de carbón vegetal activado es muy eficaz para reducir el
nivel de NO en el humo de la corriente principal. Usando una mezcla
de 0,2 g de BS 44/52 y 0,1 g de BS 72/85, el porcentaje de
inhibición en el NO es tan alto como 68.
La Fig. 3 (carril 2) muestra que la solución de
humo de cigarrillo obtenida de un cigarrillo comercial indio
provoca un daño intensivo de proteínas microsomáticas pulmonares de
cobaya según se evidencia por SDS-PAGE. La figura
muestra además que el daño oxidativo de proteínas microsomáticas se
reduce notablemente cuando dicho cigarrillo estaba equipado con
filtros de carbón vegetal activado, a saber, BS 52/60, 0,3 g (carril
3); una mezcla de BS 44/52, 0,2 g y BS 72/85, 0,1 g (carril 4); una
mezcla de BS 60/72, 0,1 g y BS 72/85, 0,1 g (carril 5).
\vskip1.000000\baselineskip
La Fig. 4 (carril 2) muestra que después de la
exposición de las cobayas a humo de cigarrillos, las proteínas
microsomáticas pulmonares están discerniblemente dañadas, según se
evidencia por SDS-PAGE. El daño oxidativo se
protege significativamente cuando los animales se exponen a humo
procedente de cigarrillos equipados con un filtro de carbón vegetal
activado que contiene una mezcla de 0,1 g de BS 52/60 y 0,1 g de BS
60/72.
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
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Claims (28)
1. Un filtro para un dispositivo de
inhalación/generación/producción de humo de tabaco, comprendiendo
dicho filtro tres secciones situadas longitudinalmente una después
de otra, en donde:
- \quad
- una primera sección que comprende fibra de acetato de celulosa actúa como una boquilla,
- \quad
- una segunda sección que comprende cantidades requeridas de tamaños de malla específicos de carbón vegetal activado seleccionado del grupo que consiste en partículas de carbón vegetal que tienen un tamaño de malla de BS 44/52, BS 52/60, BS 60/72 y BS 72/85, para reducir eficazmente la p-benzosemiquinona, un importante oxidante nocivo altamente reactivo procedente de la corriente principal de humo de cigarrillo; y
- \quad
- una tercera sección que comprende fibra de acetato de celulosa situada más cerca de la porción de tabaco del cigarrillo, que actúa además como barrera entre el carbón vegetal activado y el tabaco.
2. El filtro de acuerdo con la reivindicación 1,
en el que la longitud de la primera sección está en el intervalo de
10 a 14 mm.
3. El filtro de acuerdo con la reivindicación 1,
en el que la longitud de la segunda sección depende del tamaño de
malla y/o la cantidad de carbón vegetal usado.
4. El filtro de acuerdo con la reivindicación 1,
en el que la longitud de la segunda sección está en el intervalo de
4,5 mm a 35 mm, consistiendo en una o más partículas de carbón
vegetal activado.
5. El filtro de acuerdo con la reivindicación 1,
en el que la longitud de la tercera sección está en el intervalo de
2 a 3 mm.
6. El filtro de acuerdo con la reivindicación 1,
en el que las tres secciones están unidas linealmente entre sí en
sucesión usando un tubo de paredes delgadas elaborado de un material
ligero seleccionado del grupo que consiste en un tubo de plástico
de paredes delgadas, papel, papel recubierto de plástico y papel de
aluminio.
7. El filtro de acuerdo con la reivindicación 1,
en el que cantidades requeridas de malla específica de carbón
vegetal activado que varían entre BS 44/52 y BS 72/85 se ponen en un
espacio hueco entre las secciones de filtros de acetato de
celulosa, a saber la boquilla y la barrera.
8. El filtro de acuerdo con la reivindicación 1,
en el que la cantidad de carbón vegetal usada está en el intervalo
entre 0,1 g y 0,3 g, dependiendo de los tamaños de malla específicos
que varían entre BS 44/52 y BS 72/85.
9. El filtro de acuerdo con la reivindicación 1,
en el que cada lecho de carbón vegetal de una longitud de 5,0 \pm
0,5 mm está relleno con 0,1 g de gránulos de carbón vegetal.
10. El filtro de acuerdo con la reivindicación
1, en el que la partícula de carbón vegetal activado consiste en
0,2 g del tamaño de malla BS (malla estándar británica) 44/52, 0,3 g
del tamaño de malla BS 44/52, 0,2 g del tamaño de malla BS 52/60,
0,3 g del tamaño de malla BS 52/60, 0,15 g del tamaño de malla BS
60/72, 0,2 g del tamaño de malla BS 60/72, 0,1 g del tamaño de
malla BS 72/85 ó 0,15 g del tamaño de malla BS 72/85.
11. El filtro de acuerdo con la reivindicación
1, en el que la mezcla de carbón vegetal activado usada consiste en
0,2 g de tamaño de malla BS 44/52 y 0,1 g de tamaño de malla BS
52/60, 0,2 g de tamaño de malla BS 44/52 y 0,1 g de tamaño de malla
BS 60/72, 0,1 g de tamaño de malla BS 44/52 y 0,1 g de tamaño de
malla BS 72/85, 0,2 g de tamaño de malla BS 44/52 y 0,1 g de tamaño
de malla BS 72/85, 0,15 g de tamaño de malla BS 44/52 y 0,1 g de
tamaño de malla BS 72/85, 0,1 g de tamaño de malla BS 52/60 y 0,1 g
de tamaño de malla BS 60/72, 0,1 g de tamaño de malla BS 52/60 y
0,1 g de tamaño de malla BS 72/85, 0,1 g de tamaño de malla BS 60/72
y 0,1 g de tamaño de malla BS 72/85, 0,1 g de tamaño de malla BS
52/60 y 0,05 g de tamaño de malla BS 72/85 ó 0,1 g de tamaño de
malla BS 60/72 y 0,05 g de tamaño de malla BS 72/85.
12. El filtro de acuerdo con la reivindicación
1, en el que dicho filtro inhibe la
p-benzosemiquinona (p-BSQ) del humo
de la corriente principal hasta 85 por ciento.
13. El filtro de acuerdo con la reivindicación
1, en el que dicho filtro inhibe la oxidación de proteína, según se
evidencia por la formación de carbonilo en BSA mediante el humo de
la corriente principal del cigarrillo, hasta 89 por ciento.
14. El filtro de acuerdo con la reivindicación
1, en el que dicho filtro reduce el óxido nítrico (NO) de la
corriente principal de humo de cigarrillo hasta 68 por ciento.
15. El filtro de acuerdo con la reivindicación
1, en el que el aporte de nicotina en la corriente principal de
humo de cigarrillo se reduce desde 935 \mug hasta
350-400 \mug en un cigarrillo.
16. El filtro de acuerdo con la reivindicación
1, en el que el uso de tabaco fortificado con nicotina da como
resultado un aporte incrementado de nicotina sin incrementar el
nivel de p-BSQ.
17. El filtro de acuerdo con la reivindicación
16, en el que el tabaco fortificado con de 2 a 4 mg de nicotina
incrementa el aporte de nicotina sin incrementar el nivel de
p-BSQ.
18. El filtro de acuerdo con la reivindicación
16, en el que el tabaco fortificado con de 2 a 4 mg de nicotina
incrementa el aporte de nicotina en el humo de la corriente
principal desde 350-400 \mug hasta
575-700 \mug sin incrementar el nivel de
p-BSQ.
19. El filtro de acuerdo con la reivindicación
18, en el que el tabaco fortificado con nicotina con de 2 a 4 mg de
nicotina aporta nicotina hasta 90 por ciento sin incrementar el
nivel de p-BSQ.
20. El filtro de acuerdo con la reivindicación
1, en el que la solución de humo de la corriente principal es
incapaz de producir un daño oxidativo significativo a proteínas
microsomáticas pulmonares de cobaya in vitro.
21. El dispositivo de acuerdo con la
reivindicación 1, en el que dicho filtro que comprende cantidades
requeridas de partículas de carbón vegetal que tienen un tamaño de
malla que varía entre malla BS 44/52 y BS 72/85 es proporcional a
la longitud del cigarrillo.
22. El dispositivo de acuerdo con la
reivindicación 1, en el que dicho filtro que comprende cantidades
requeridas de partículas de carbón vegetal que tienen tamaños que
varían entre malla BS 44/52 y malla BS 72/8 se proporciona para
reducir eficazmente el nivel de p-benzosemiquinona
(p-BSQ), un importante oxidante nocivo altamente
reactivo, procedente del humo de la corriente principal del
cigarrillo, mientras se proporciona una bocanada de humo y un
aporte de nicotina satisfactorios.
23. Un dispositivo de fumado de acuerdo con la
reivindicación 1 que se usa en dispositivos de fumado seleccionados
del grupo que consiste en un cigarrillo, soportes de cigarrillos,
pipas y cualesquiera otros dispositivos de fumado.
24. Un dispositivo de fumado de acuerdo con la
reivindicación 1, que comprende carbón vegetal activado para
reducir eficazmente la p-BSQ del humo de tabaco de
la corriente principal, en el que dicho elemento filtrante se
incorpora en un filtro de un dispositivo de fumado de tabaco tal
como un cigarrillo, un puro, una pipa o en un filtro separado a
través del cual pasa el humo del tabaco antes del proceso de
inhalación.
25. El dispositivo de acuerdo con la
reivindicación 1, en el que la p-BSQ del humo de
tabaco de la corriente principal se reduce significativamente.
26. El filtro de acuerdo con la reivindicación
1, en el que el humo procedente de cigarrillos con filtro de carbón
vegetal exhalado por fumadores que contiene un nivel notablemente
bajo de p-BSQ es potencialmente menos nocivo para
los fumadores pasivos.
27. El filtro para cigarrillos de acuerdo con la
reivindicación 1, en el que la solución de humo de la corriente
principal es incapaz de producir daño oxidativo significativo a
proteínas microsomáticas pulmonares de cobaya in vitro.
28. El filtro de acuerdo con la reivindicación
1, que comprende carbón vegetal activado, en el que el humo de la
corriente principal del cigarrillo que contiene un nivel muy bajo de
p-BSQ es incapaz de producir daño oxidativo
significativo a las proteínas microsomáticas pulmonares de cobayas
cuando los animales son expuestos a humo emitido de dichos
cigarrillos con filtro de carbón vegetal, en contraste con el daño
notable del tejido pulmonar cuando los animales son expuestos a
humo procedente de cigarrillos que no tienen dicho filtro de carbón
vegetal.
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