一支医疗吸入器可产生相当于30公斤二氧化碳的碳排放量
2022年，过敏和免疫学家乔蒂·蒂鲁马拉塞蒂发现，她工作的斯坦福医学中心忽略了一个对其气候影响的重大贡献因素。含有沙丁胺醇等药物的计量吸入器(MDIs)对哮喘患者至关重要，但令人惊讶的是，将药物喷入使用者肺部的推进剂是强效温室气体。一支在约两个月内使用的吸入器所产生的排放量，相当于一辆汽油动力家庭轿车行驶200英里的排放量。据蒂鲁马拉塞蒂回忆，似乎大多数美国医疗系统都未意识到这一点。
蒂鲁马拉塞蒂的一位同事希望减少他们医院（隶属于美国加利福尼亚州斯坦福大学的医疗系统）计量吸入器的温室气体排放。当他向蒂鲁马拉塞蒂寻求帮助并进行一些研究后，她记得告诉他说："我们不能这么做，因为我们不知道这里吸入器的具体排放量是多少。医院的碳足迹分析中没有包括这一点，美国全国碳足迹分析中也没有包括这一点。"
幸运的是，有些人已经意识到吸入器对气候的影响，其中包括制药公司，他们已经在开发使用替代推进剂的吸入器。今年5月，英国药品监管机构批准了英国制药公司阿斯利康生产的一种用于慢性阻塞性肺病(COPD)的吸入器。推进剂相对于我们燃烧化石燃料产生的二氧化碳所造成的变暖效应被称为其全球变暖潜能值(GWP)。阿斯利康使用的HFO-1234ze（反式-1,3,3,3-四氟丙烯）的GWP仅为现有推进剂的千分之一。
对于万托林(Ventolin)沙丁胺醇品牌吸入器的制造商、总部位于英国的制药巨头葛兰素史克(GSK)来说，该吸入器占其气候影响的近一半。万托林当前推进剂1,1,1,2-四氟乙烷（HFC-134a）的GWP为1530。总体而言，各种品牌的MDIs约占英国国家医疗服务体系(NHS)气候影响的3%。因此，GSK正在对使用1,1-二氟乙烷（HFC-152a）的更环保配方进行临床试验，其GWP仅为HFC-134a的十分之一。
这些有前景的新产品应该很快就能上市，但已经存在另一种类型的吸入器，其气候影响比当前推进剂更小。你可以向医生要求使用这种吸入器——但你可能得不到，因为它们通常更贵。患者可以加入蒂鲁马拉塞蒂等研究人员和倡导组织的行列，坚持要求医疗系统提供这些绿色吸入器。但避免使用对气候最不利气体所需的变革最终是由政府和法律推动的。与许多其他气候问题不同，这里有一个过去成功的例子可以借鉴。
从臭氧层消耗到全球变暖
1994年，曼彻斯特大学呼吸科医师阿什利·伍德科克接到了一个意想不到的电话，来自当时英国环境部。来电者提到了1987年禁止消耗臭氧层物质（如氯氟碳化物CFCs）的《蒙特利尔议定书》条约。"你们意识到这意味着将没有吸入器了吗？"伍德科克记得对方说。"我说，'这可能是个挑战。'"
CFCs用于气雾喷雾和制冷冷却剂，而大多数MDIs也使用二氯二氟甲烷（CFC-12）作为推进剂。除了破坏臭氧层的化学特性外，CFC-12的GWP为10,200。伍德科克帮助确保吸入器暂时豁免于禁令，直到公司证明使用氢氟碳化物(HFC)替代品（如HFC-134a和HFC-227ea，也称为1,1,1,2,3,3,3-七氟丙烷）的吸入器安全有效。"《蒙特利尔议定书》是一个重大成功，"他说，"它拯救了臭氧层，也防止了大约1摄氏度的气候变化。"
2014年，HFCs的变暖效应成为焦点。"我们意识到我们已经解决了臭氧消耗问题，但仍然存在气候问题，因为HFCs使用量的增加，特别是在制冷和空调领域，将加剧全球变暖。政府间气候变化专门委员会(IPCC)将这个问题转交给负责臭氧层的机构，说'我们在CO2方面已经有很多工作要做。你们在淘汰CFCs方面做得很好，能否逐步淘汰HFCs？'"
2016年，各国政府同意了《蒙特利尔议定书》的基加利修正案，该修正案将逐步淘汰所有HFCs。美国和欧洲也在引入限制这些物质的F-Gas法规，比基加利目标更快地逐步淘汰HFCs。从2025年开始，在欧洲，HFC生产商和进口商必须为其可投放市场的氢氟碳化物配额支付每吨二氧化碳当量3欧元（2.60英镑）的费用。"由于世界上一半的吸入器在欧洲制造，到2030年，制药级HFC的获取将受到挤压，"伍德科克说，"制药公司正在迅速开发低GWP的MDIs。"
测试低GWP替代品
Orbia Fluor & Energy Materials位于英国切斯特的制药应用开发经理谢丽尔·约翰逊解释说，三分之二的用于吸入器推进剂的HFC-134a来自该公司。这些物质作为推进剂有用的部分原因是它们在方便的温度和压力下在液态和气态之间转换。它们在吸入器中以液态存在，当用户按下罐体时，它们会膨胀成气体，帮助将药物输送到用户肺部表面。"你可以有经典的悬浮配方，如万托林，其中你将活性药物成分(API)悬浮在液化推进剂中，"约翰逊解释道，"在那里，你希望溶解度非常有限。然后有溶液配方，你希望将API主动溶解在推进剂中。"
Orbia已经为从当前高GWP推进剂过渡规划了十多年。它选择了HFC-152a，并进行毒理学研究以证明其安全性。约翰逊指出，HFC-152a"具有很好的溶剂能力，你需要更少的共溶剂来获得成功的均质溶液"。Orbia正在朗科恩建设一家新工厂专门生产这种推进剂，预计将于2026年年中投入运营。
转向HFCs并不像从CFCs过渡那样剧烈，位于英国史蒂文奇的GSK药品开发负责人劳拉·克洛评论道。她说："推进剂的差异造成了产品性能的差异。你几乎需要将这种药物视为一个全新的产品，这意味着要进行完整的功效试验。"
对于将万托林转向HFC-152a，欧洲药品管理局(EMA)要求进行较少的研究，探索包括所需剂量以及患者如何吸收、代谢和排泄药物等方面，克洛说。然而，美国食品药品监督管理局要求进行额外研究。"我们必须进行相当大的临床项目，"克洛说，"我不期望每个产品都会这样。可能是因为我们是使用这种特定推进剂最先进的公司。"GSK已经完成了大部分这些研究，现在正在进行最后的安全性研究。该公司在10月宣布了结果显示，HFC-152a版本的万托林与现有版本在计量吸入器方面相当。
除了用一种HFC替代另一种外，研究人员还在探索氢氟烯烃(HFOs)，如HFO-1234ze。阿斯利康在其最近获批的COPD吸入器Trixeo Aerosphere中使用了HFO-1234ze，该吸入器结合了三种药物：布地奈德、格隆溴铵和福莫特罗。在获得英国批准后，欧洲药品管理局也于7月对其使用给出了积极意见。根据阿斯利康全球呼吸与免疫学高级副总裁巴勃罗·帕内拉的说法，该产品将在"未来几个月"在英国和欧盟提供给患者。
尽管低GWP吸入器尚未上市，但在英国2030年淘汰高GWP HFCs后，呼吸药物看起来仍将可用。事实上，用户现在可能已经可以选择减少碳排放的非MDI吸入器——但当购买药物的人只关注成本时，这种选择有时就会消失。
干粉替代方案
蒂鲁马拉塞蒂和同事们最终填补了美国吸入器排放知识的空白，评估了该国常用产品。她指出，吸入器排放存在很大差异，部分原因是它们在大小和剂量上各不相同。他们发现，默克公司生产的万托林版本Proventil的排放量最低，每支吸入器相当于10公斤二氧化碳。万托林本身的排放量相当于每支吸入器29公斤二氧化碳。两种用于预防哮喘的莫米松吸入器，每支产生的排放量都相当于48公斤二氧化碳。考虑到英国普通内燃机汽车每英里排放200克二氧化碳，这相当于240英里的驾驶里程。
蒂鲁马拉塞蒂说，医疗保健领域的许多人并不了解这些有助于环境的选择。"我们医院的订购系统设置方式，往往默认选择某一种，"她解释道，"医生需要意识到要开低排放吸入器的处方。"她的团队正试图让更多人了解并改变订购系统。"它们默认选择高排放吸入器，因为这是我们的医疗保险/医疗补助保险所偏好的。"蒂鲁马拉塞蒂承认，这一决定与药品定价有关——例如，Proventil比万托林贵50%。
但蒂鲁马拉塞蒂团队研究中最重要的环境改善来自于转向完全不使用推进剂的吸入器。称为干粉吸入器(DPIs)，它们包含机械分配器，利用患者自身的吸气来分散药物物质。万托林本身在美国不可作为DPI使用。以色列梯瓦制药公司生产的替代品ProAir RespiClick，据斯坦福团队估计，每支吸入器仅产生相当于0.8公斤碳排放。
在他们的分析中，ProAir RespiClick的成本比GSK的MDI产品高出25%。她承认，DPIs的总体成本更高，但她认为这与实际药物和吸入器成本关系不大。相反，这更多是由于美国政府和制药公司之间谈判的结果。"我们需要一些倡导来降低这些价格，"她说。
伍德科克指出，吸入器通常物有所值。"一个蓝色吸入器每次喷雾只需1便士，"他说，"世界上没有其他治疗每次花费1便士。"他说，一些HFC-134a MDIs的通用版本通过成本降低了约20%，当局和医生仅基于成本就从DPIs转向了它们。
然而，伍德科克为大多数患者开具DPIs处方。他认为它们更容易使用，尽管他承认极少数患者可能没有足够的肺活量来激活DPIs。他认为MDIs和DPIs在治疗上是等效的。然而，英国医生为70%的患者开具MDIs处方，而在瑞典这一比例仅为13%，其余患者使用DPIs。"这完全是关于文化和实践，"伍德科克补充道。
伍德科克透露，当告诉患者当前吸入器的排放量相当于家庭轿车行驶200英里时，他们会说"好的，现在给我一个粉末吸入器"。"一项英国调查显示，80%的患者想要环保型吸入器。但我接受许多患者喜欢MDI的事实。我们需要患者选择，当这些MDIs具有低环境影响时，这将是好的。"
伍德科克强调，HFC-152a将MDIs的气候影响减少了93%，而DPI的减少幅度高达98%。阿斯利康在Trixeo Aerosphere中采用的使用HFO-1234ze的吸入器，可能接近DPIs的最小影响。但实验室发现表明，这种氢氟烯烃(HFO)可能更强烈地驱动变暖。
患者选择与环境影响
法国奥尔良CNRS的马克·麦吉伦从一个关于HFOs的简单思想实验开始。他知道臭氧可以与含有双键的分子发生反应并将其分解。他推断HFOs含有双键，因此它们是否可能分解产生HFCs？麦吉伦决定更仔细地研究这个问题，专注于可能产生"特别糟糕的HFCs"的HFOs，他告诉《化学世界》。
麦吉伦及其同事在实验室研究中发现，通过臭氧分解，HFO-1234ze产生了氟仿，也称为HFC-23，使其总体GWP从接近零增加到约10，从而质疑了其绿色声誉。尽管这比之前认为的HFO-1234ze要高，但仍低于HFC-152a的GWP。麦吉伦"确信这些反应在大气中确实发生"。"我们的大气模型相当真实，"他说。他已经与"几家主要含氟化学品公司的人员"讨论了这个过程。"他们通常对了解其工作原理及其对产品的影响感兴趣，"麦吉伦说。
但阿斯利康不会基于这些发现修改Trixeo Aerosphere气候影响的声明。帕内拉表示，已证明HFO-1234ze的GWP"比当前使用的推进剂低99.9%"。这是基于政府间气候变化专门委员会(IPCC)第六次评估报告(AR6)中"国际公认"的直接GWP值计算得出的。"麦吉伦的论文采用了与IPCC AR6使用的国际公认方法不同的替代方法，"阿斯利康临床药理学和安全科学高级副总裁斯特凡·普拉茨说。他表示，IPCC的第六次评估报告不使用此类间接GWP数据。"阿斯利康将始终按照IPCC提供的国际公认标准进行报告。"
帕内拉还指出，至少对于这种产品而言，改善气候影响不会增加成本。"价格将不会改变，"他说，"与使用旧推进剂相比，使用新一代推进剂的Trixeo不会影响报销。"
由于万托林的"绿色"版本尚未获得批准，GSK谈论价格还为时过早。"谈判将在报销过程中进行，"克洛说。她还强调，可持续发展是公司"信任议程"的一部分，公司已投资10亿英镑。这包括审查其供应链以减少其气候影响。
克洛强调，万托林为GSK改善其气候影响提供了最大的机会。"如果我们能改变一件事，那就是这种特定药物，"她说。然而，克洛也强调，欧洲F-gas费用影响了公司，该公司将在法国埃夫勒制造其低碳万托林产品。
"这里的主要驱动力显然是环境法规，"Orbia的约翰逊观察到。因此，该公司将继续为MDIs供应HFC-134a，基加利议定书允许继续但减少使用，"只要行业需要"。
即使在HFC推进吸入器转型过程中，蒂鲁马拉塞蒂等医生和像英联邦基金这样的组织也在敦促政策制定者、医疗系统和行业领袖探索DPIs等低排放吸入器。这为个人和其他组织提供了帮助推动这一转型的机会，通过鼓励医生开具DPIs处方。"考虑到排放量处于历史最高水平，这真的至关重要，"蒂鲁马拉塞蒂说。
然而，阿斯利康的帕内拉指出，Trixeo Aerosphere不可作为DPI提供。她还强调，一个名为呼吸效果小组(Respiratory Effectiveness Group)的非营利组织表示，吸入器选择应平衡患者需求和环境问题。"我们强烈反对在不考虑可能的临床后果的情况下，出于非医疗原因更换吸入器，"该组织写道。
伍德科克最终指出，HFCs的温室气体特性在逐步淘汰它们时有一个积极面。除了效力强大外，它们在大气中存留的时间相对较短。"例如，HFC 134a的大气寿命为13年，"他解释道。HFCs的气候影响发生在非常近的时期。"如果我们能快速逐步淘汰HFCs，我们可以在未来十年内实现大部分这种效益，"伍德科克说，"让我告诉你，我们现在就需要这种气候效益。"
安迪·埃克斯坦斯是英国埃克塞特的科学作家
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