Цигарковий фільтр

Реферат: Даний винахід стосується спеціального, високоефективного цигаркового фільтра. Зокрема, даний винахід стосується нового цигаркового фільтра, в якому використовуються матеріали природного походження, що не були застосовані в даній спеціалізованій сфері раніше. Зокрема, даний винахід стосується спеціального, високоефективного цигаркового фільтра, який в поєднанні з відомими целюлозоацетатним фільтром може бути використаний сприятливо для адсорбції токсичних компонентів цигаркового диму і нейтралізації вільних радикалів, що утворюються при спалюванні цигарок. UA 100340 C2 (12) UA 100340 C2 UA 100340 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Даний винахід стосується спеціального, високоефективного цигаркового фільтру. Зокрема, даний винахід стосується нового цигаркового фільтру, в якому використовуються матеріали природного походження, що не були застосовані в даній спеціалізованій сфері раніше. Зокрема, даний винахід стосується спеціального, високоефективного цигаркового фільтру, який в поєднанні з відомими целюлозоацетатним фільтром може бути сприятливо використаний для адсорбції токсичних компонентів цигаркового диму і нейтралізації вільних радикалів, що утворюються при спалюванні цигарок. Головним чином цигарковий фільтр відповідно до цього підходить також для усунення генотоксичності в біологічних зразках та усунення вільних радикалів через їх високу антиоксидантну дію (ОСХ = обмін сестринськими хроматидами, ФАСК = флуоресцентно210 активований сортувальник клітин, AOК = антиоксидант); істотного зменшення кількості Po, одного з основних факторів відповідальних за рак, що виникає внаслідок тютюнопаління, зменшення кількості поліциклічних ароматичних вуглеводнів (ПАВ), особливо бензо(а)пірену, зниження кількості важких металів. Куріння тютюну є широко поширеною шкідливою звичкою людини, яка, як відомо, наносить серйозну і незворотну шкоду здоров'ю. В даний час куріння є основною причиною, серед різних факторів, виникнення невиліковних ракових захворювань. Шкода здоров'ю, що викликана курінням, породжує серйозні соціальні та фінансові проблеми у всьому світі. Наприклад, тільки в країнах ЄС передчасна смерть більше ніж 500 000 людей була викликана негативними наслідками куріння. Як наслідок вищесказаного цілком природно, що весь світ намагається знизити куріння і зменшити шкоду, викликану тютюновим димом. Це може бути частково досягнуто за рахунок відмови від куріння або відучування людей від куріння і частково за допомогою засобів, які максимально фільтрують тютюновий дим перед потраплянням в організм людини. Протягом багатьох десятиліть найбільш поширеними і загальнозастосовуваними засобами для вирішення останнього були цигаркові фільтри. В даний час фільтр є сегментом інтегрованим безпосередньо в цигарку, на одному її кінці, який встановлюється таким чином, що цигарковий дим може потрапити в дихальні шляхи і легені тільки через нього. Кількість шкідливих речовин в тютюновому димі може бути досить ефективно зменшене цигарковими фільтрами. Таким чином, дослідники зацікавлені в розробці цигаркового фільтру, який значно скоротить або перешкодить згубним наслідкам куріння. Відомо, що тютюновий дим містить кілька тисяч хімічних речовин, серед яких головним чином наступні викликають розвиток багатьох захворювань.(Наприклад. серцево-судинних захворювань, респіраторних, раку і т.д. …) - Нікотин - Смола - Чадний газ - Нітрозаміни - Поліциклічні ароматичні вуглеводні (бензо(а)пірен) - Оксид азоту - Ціанід водню - Важкі метали - Радіоізотоп полонію (накопичений в тютюні) - і т.і. Попередні розробки включають в себе декілька варіантів спрямованих на фільтрацію шкідливих речовин тютюнового диму, а також велика кількість патентних заявок в цій галузі були подані в останні десятиліття. До цих пір різні матеріали або добавки застосовувались для поліпшення цигаркових фільтрів. JP 59-71677 описує компонент фільтру, який складається з пористих природних речовин, що містять силікат магнію в якості основного компонента, екстракт чайного листа, кавові зерна, екстракт каштану і дубильні речовини на поверхні. JP-5-115273A описує тютюн отриманий шляхом змішування епігаллокатехінгаллату із зеленого чаю з тютюном та з частинами фільтру. JP-5-2315991A описує тютюновий фільтр, що включає еллагову кислоту. Проте неможливо ефективно усунути компоненти смоли зі збереженням аромату і смакових якостей. З іншого боку, JP-63-248380A припускає використання активованого вугілля. Активоване вугілля є чудовим адсорбентом для багатьох інгредієнтів диму, навіть для вільних радикалів, але також негативно впливає на смак і смакові якості. Китайський патент № 1145206A описує фільтр, що містить поліфеноли отримані з чаю, вітамін С і активоване вугілля. 1 UA 100340 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Патент США № 7302954 описує цигаркові фільтри з екстрактами виноградного проантоцианідину з використанням пористих матеріалів або фільтру з ацетату целюлози як носія. Чистий проантоцианідин має відмінну дію в усуненні вільних радикалів з тютюнового диму. Тим не менше, цей патент передбачає трудомістку і дорогу процедуру виготовлення з використанням води та гідратованого спирту, очищення екстракту, який забезпечує рідкий або напівтвердий формований матеріал. Цей матеріал може бути використаний як конденсат, що містить проантоцианідин або висушений проантоцианідин шляхом видалення розчинника з екстракту вакуумом, сушкою розпилюванням або ліофілізацією. Всі ці процедури тривалі і вимагають великої кількості енергії. Крім того, патент не припускає, що відповідні компоненти винограду можуть бути використані в інших формах, що має значно покращити ефект. Недавні дослідження зосередилися не лише на зниженні кількості смоли, нікотину і окису вуглецю, але і на інших компонентах цигаркового диму в основному для усунення вільних радикалів, які в основному відповідають за розвиток захворювань дихальних шляхів. Було встановлено, що близько 600,000 вільних радикалів потрапляють в легені з однією затяжкою. Цей ефект може бути точно виміряний відповідним способом, наприклад, шляхом визначення хемілюмінесценції з дослідженням хромосомної аберації, або за допомогою тестів Ames і Comet, SCE, FACS. Добре відомо, що сильна хемілюмінесценція поліциклічних ароматичних вуглеводнів, канцероген бензо(а)пірен, дибензантрацен і диметил-бензантрацен були продемонстровані Андерсоном кілька років тому [W. Anderson, Nature (Lond.), 160, 892 (1947)]. Він передбачив, що метаболічні гідроксилювання поліциклічних ароматичних вуглеводнів супроводжується хемілюмінесценцією, яка може викликати злоякісні трансформації. Це була оригінальна ідея "темних" хімічних, зокрема, біохімічних реакцій, у процесі яких розвивається збуджений стан, сприяючи мутагенному і канцерогенному впливу поліароматичних вуглеводнів. Ідея Андерсона була повторена кількома дослідниками і його результати були підтверджені [C. S., Foote and S. Wexlker: J. Am. Chem Soc., 86, 3879 (1964); E. H. White, J. Wiecke, D. R. Roswell: J. Am. Chem. Soc., 91, 5194 (1969); E. H. White, and C. C. Wei: J. Am. Chem. Soc., 92, 2167 (1970); E. H. White, E. Rapaport, H. H. Seliger, T. A. Hopkins: Bioorg. Chem., 1, 92 (1971); A. A. Lamola: Biochem. Biophys. Res. Commun. 43, 893 (1971)]. Згодом багато досліджень продемонструвало, що цигарковий дим містить нестійкі молекули у високій концентрації, які в реакції з киснем викликають хемілюмінесценцію. Хемілюмінесценція концентрується в аерозольній фазі, він може бути поглинутий фільтрами зі скловолокна в системі спалювання, і може бути вилучений за допомогою органічних розчинників для вимірювання. Тут повинні бути висвітлені дослідження Селігера і його колег [H. H. Seliger, W. H. Biggley, J. P. Hamman, Science, 185 (147) 253-6 (1974)], який показав кисневу залежність хемілюмінесцентних реакцій, визначив їх кінетику, енергію активації, вивчив спектр випромінювання і абсолютної інтенсивності фотонів. Було встановлено, що не тільки цигарковий дим показує спонтанну хемілюмінесценцію, а і попутний потік цигаркового диму: дим люльки, дим листя дуба, клена, дерену та чаю. Дим цигаркового паперу або деревної стружки проявляє набагато нижчу хемілюмінесценцію. Але вона може бути виміряна через проби повітря взяті з повітря приміщення забрудненого тютюновим димом і пропущені через скловолокно. Щойно випущений цигарковий дим містить набагато більше вільних радикалів, ніж той який застоявся. Органічні складові прискорюють атаку кисню на вільні радикали, що походять з диму і поліциклічні ароматичні вуглеводні. Не обов'язково пов'язувати хемілюмінесценцію з виробництвом синглетного кисню. Продукти піролізу містять достатню кількість нестабільних радикалів, щоб реагувати безпосередньо з основним станом (триплетом) кисню. Кінетичний порядок хемілюмінесценції визначає радикальний ланцюговий механізм реакції. Смоли та інші канцерогенні молекули, які - в основному в курців - вже присутні в легенях і попередники хемілюмінесценції, що виділяються з цигаркового диму, генерують збуджений стан цих молекул, які сприяють канцерогенезу. Тривала хемілюмінесценція, що походить з цигаркового диму, показує однозначно, що при вдиханні диму курці отримують високі дози інтенсивної хемілюмінесценції через утримання. Відповідно, даний винахід стосується спеціального, високоефективного цигаркового фільтру, який має переваги перед сучасними, але в той же час максимально усуває їх недоліки. Крім того, винахід стосується розробки цигаркового фільтру, з яким хемілюмінесценція може бути зменшена. Було несподівано встановлено, що якщо деякі природні речовини, згадані нижче, застосовуються в цигарковому фільтрі, мета винаходу може бути легко і успішно досягнута. У наших дослідженнях було встановлено, що зменшення кількості вільних радикалів, нікотину, смоли, бензо(а)пірену і інших шкідливих речовин може бути реалізована 2 UA 100340 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 найуспішніше, якщо у фільтрах використовується поєднання антиоксидантних поліфенолів. В даному винаході кісточки винограду і перемелена шкірка використовуються у фільтрах в якості антиоксиданту. Далі у фільтрах в якості антиоксидантів використовуються астаксантин та/або журавлина. Кісточки винограду і перемелена шкірка можуть використовуватись окремо або краще змішувати їх з іншими компонентами, що зазначені нижче. Астаксантин є природним пігментом каротиноїдом, який має сильну антиоксидантну активність. Крім того астаксантин проявляє сильну активність видалення вільних радикалів і захищає від перекисного окиснення ліпідів, окислювального пошкодження холестерину ліпопротеїдів низької щільності, клітинних мембран, клітин і тканин. Потужність антиоксиданту астаксантину в 40 разів вища, ніж у бета-каротину і в 1000 разів вища, ніж у вітаміну Е. Астаксантин можна приготувати, наприклад, з мікроводоростей або лосося і в багатьох країнах він знаходиться на ринку в якості харчових добавок, він не містить шкідливих для здоров'я речовин. Астаксантин можна придбати в компанії AHD International LLC (Атланта, США). Астаксантин може використовуватись окремо або краще в суміші з іншими компонентами, що зазначені нижче. Журавлина є природним плодом. Вона дуже багата антиоксидантами (анти-цианідинами, дубильними речовинами), які захищають наш організм від шкідливих окислювальних процесів, оберігають наш організм від старіння. Рекомендується для профілактики серцево-судинних захворювань, а завдяки її антибактеріальному ефекту, для профілактики і лікування бактеріальних інфекцій, які зазвичай призводять до запалень, для зміцнення імунної системи і як засіб для збудження апетиту. З фруктів можна приготувати свіжий сік або концентрат, але також і сушені фрукти або фруктовий чай. У фільтрах винаходу журавлина використовується в формі помелу. Помел з журавлини можна використовувати окремо або краще в суміші з іншими компонентами, що зазначені нижче. В одному аспекті винаходу компоненти винограду використовуються як компоненти з антиоксидантною активністю. Переважно використовуються кісточки і шкірка. Виноградні кісточки і шкірка є побічними продуктами переробки винограду і можуть бути отримані на виноградно-переробних підприємствах. Великою перевагою винаходу є те, що помел виноградних кісточок доступний у великих кількостях за дуже низькою ціною всюди в світі, де існує виноградарство і виноробство. Так як цей вихідний матеріал зазвичай розглядається як відходи чи сміття, даний винахід також поширюється на покращення переробки відходів. Кісточки і шкірка можуть використовуватись у вигляді помелу. Помел з кісточок здатний розчиняти ПАВ (поліциклічні ароматичні вуглеводні) маючи ліпофільний характер та разом з усуненням хемілюмінесценції викликаної ПАУ в активному стані, він також видаляє ПАВ. Також виявлено, що помел виноградних кісточок, що використовується разом з екстрактом виноградної шкірки, підходить також для отримання бажаного рівня антиоксиданту. Приготування таких помелів та використання їх разом з вищевказаним екстрактом добре відомі для фахівців в даній галузі і можуть бути виділені відповідно з методами, які зазвичай використовуються в харчовій і фармацевтичній промисловості. Помел можна застосовувати у вигляді двокомпонентних сумішей, переважно однорідних сумішей. Як другий компонент суміші можуть бути використані, наприклад, AIOOH.H2O та/або Al2O3 та/або силікоалюмінат. Крім того, в якості другого компонента можуть також використовуватися активоване вугілля, силікагель, оксид алюмінію, цеоліти, оксид кремнію, целюлоза, ацетат целюлози, глини, спечений вулканічний попіл, крохмаль і їх суміші, тощо. Цей другий компонент присутній в суміші в кількості 1-99 % в/в. Вищезазначені матеріали, що підходять в якості другого компонента, комерційно доступні, наприклад, в MAL Rt. (Айка, Угорщина). Для кращих результатів другий компонент можна використовувати з інертними газами. Питома поверхня других компонентів може бути обрана з широкого діапазону, що не позначається негативно на активності кісточок і шкірки винограду, наприклад, від 1 до 2 2 2 10000 м /г, переважно від 10 до 4000 м /г (наприклад, від 10 до 2000 м /г). Середній розмір часточок однорідної суміші, яка містить антиокислювач, а другий компонент може бути 0,02-0,9 мм, є наприклад 0,2-0,5 мм. Найголовніша перевага цигаркових фільтрів винаходу є те, що вони поглинають не тільки продукти фази часточок (смолу, нікотин і т.д.), а й продукти парової фази, тому що в процесі горіння, як наслідок його структурний вміст води, він перетворюється на гідрофільний гель, який може розчинити токсичні компоненти тютюнового диму, нейтралізує вільні радикали з ефективністю, яка знижує кількість цих шкідливих компонентів набагато нижче значення межі здоров'я. Помел з кісточок здатний поглинати ПАВ (поліциклічні ароматичні вуглеводні), що 3 UA 100340 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 мають ліпофільний характер, а також окрім усунення хемілюмінесценції викликаної ПАУ в збудженому стані, він також видаляє ПАУ. Далі перевагою винаходу є те, що використання антиоксидантів у поєднанні з другим компонентом згаданим вище, дає синергічний ефект, що спричиняє значно вищу тонкість фільтрації, що далеко перевищує попередні фільтри. Далі перевагою винаходу є те, що фільтр не змінює смак цигарок під час паління на противагу відомим варіантіам. Для підтримки вищезазначеного були підготовлені нові види комбінованих фільтрів цигаркового диму. Двокомпонентна суміш, що містить антиоксидант і другий компонент згаданий вище гомогенізують і заповнюють порожнину фільтру. Хоча в експериментальних цілях були використані порожнинні фільтри, для фахівця в даній області очевидно, що винахід може використовуватись з усіма типами фільтрів, які підготовлені в будь-якому виді. Кількість двокомпонентної суміші, яка містить антиоксидант і другий компонент, який використовується у фільтрах, залежить від конкретної цигарки для куріння. Наприклад кількість суміші може становити 1-500 мг. Короткий опис малюнку Мал. 1. Показує діаграму, що демонструє зниження інтенсивності хемілюмінесценції порівняно з контролем у фільтрах винаходу. Верхня крива це контроль, нижня - фільтр винаходу. Матеріали Наступні речовини були використані в комбінованих фільтрах а) AIOOH.H2O з великою поверхнею Хімічний склад: AI2O3: 70 % мін 2 Питома поверхня: 270 м /г (принаймні) Питома вага: 250-350 г/л, Об'єм пор: 0,8 мл/г (принаймні) Розподіл часток по розмірах: