El primer estudio de su tipo midió la toxicidad de varios tipos de sustancias perfluoroalquiladas y polifluoroalquiladas (PFAS), que se conocen como “sustancias químicas permanentes” cuando se combinan en el medio ambiente y el cuerpo humano.
La buena noticia: la mayoría de las sustancias químicas analizadas tenían niveles relativamente bajos de citotoxicidad y neurotoxicidad individual.
La mala noticia: los químicos trabajaron juntos para hacer que toda la mezcla fuera tóxica.
“Aunque son estructuralmente similares, no todas las sustancias químicas siempre son iguales: algunas son más potentes, otras menos. Cuando se combinan, todos los componentes contribuyen a la citotoxicidad y neurotoxicidad de la combinación”, dice la primera autora del estudio, Carla Ríos Bonilla, PhD en química. estudiante de la Universidad de Buffalo.
“En los ensayos de laboratorio que utilizamos en este estudio, la mayoría de los tipos de PFAS que probamos no parecían ser muy tóxicos cuando se midieron individualmente. Sin embargo, cuando se mezclan muestras enteras con más de un PFAS, se ve toxicidad”. agrega La coautora del estudio Diana Agha, PhD, directora del Instituto RENEW, profesora distinguida de SUNY y catedrática Henry M. Woodburn del Departamento de Química de la UB.
La investigación se realizó en colaboración con Beate Escher del Centro Helmholtz de Investigación Ambiental (UFZ), Leipzig, Alemania, donde Ríos-Bonilla in vitro Experimentos de toxicología en las instalaciones de detección de alto rendimiento CITEPro. Fue publicado el 11 de septiembre en la revista Environmental Science and Technology de la American Chemical Society.
El estudio es novedoso porque evalúa la toxicidad de los compuestos PFAS. Estos compuestos sintéticos se han utilizado ampliamente en productos de consumo (desde bolígrafos antiadherentes hasta maquillaje) durante décadas, y si alguna vez se descomponen, pueden tardar entre cientos y miles de años en descomponerse. Se estima que se encuentran en al menos el 45% del agua potable del país y en la sangre de prácticamente todos los estadounidenses, y se han relacionado con el cáncer y los trastornos del desarrollo neurológico.
A principios de este año, la Agencia de Protección Ambiental de EE. UU. (EPA) emitió las primeras normas para el agua potable para seis tipos de PFAS. Sin embargo, se estima que existen más de 15.000 especies en el medio ambiente. Sólo un puñado de estos productos químicos tienen normas y están regulados.
“Hay seis PFAS que se pueden regular porque sabemos mucho sobre ellos y su toxicidad. Desafortunadamente, no podemos regular otras formas de PFAS hasta que no se conozca su toxicidad”, dice Agha, investigador principal de la EPA. Subvención STAR que proporciona los fondos. Investigación “Necesitamos establecer niveles máximos de contaminantes para cada PFAS que sean proporcionales a su toxicidad. Para controlar los contaminantes, es fundamental conocer sus potencias relativas cuando se presentan como compuestos en el medio ambiente. Se encuentran con sus concentraciones ambientales previstas”.
Otros coautores de la UB son G. Ekin Atilla-Gokcumen, PhD, la Dra. Marjorie E. Winkler, profesora distinguida y presidenta asociada del Departamento de Química, y Judith Cristóbal, PhD, investigadora científica senior.
Ríos-Bonilla también cuenta con el apoyo de una beca de posgrado del Instituto Nacional de Ciencias de la Salud Ambiental (NIEHS) de los Institutos Nacionales de Salud (NIH).
El PFOA y el PFOS son los principales contribuyentes a la toxicidad de los compuestos.
Para el estudio, los investigadores crearon su propio compuesto de PFAS, uno representativo del suero sanguíneo del estadounidense promedio y otro a partir de muestras de agua superficial encontradas en Ríos-Bonilla, según datos de los Centros para el Control y la Prevención de Enfermedades de EE. UU. Servicio Geológico de EE. UU. para determinar los índices de concentración promedio de PFAS en la sangre humana y el agua superficial, respectivamente.
Luego probaron los efectos de estos compuestos en dos líneas celulares. Uno que analiza la toxicidad mitocondrial y el estrés oxidativo y otro la neurotoxicidad.
De los 12 PFAS encontrados en la mezcla de agua, el ácido perfluorooctanoico (PFOA), comúnmente utilizado en sartenes antiadherentes y espumas contra incendios, fue el más citotóxico y representó el 42% de la citotoxicidad de la mezcla.
Por otro lado, tanto el PFOA como el ácido perfluorooctano sulfónico (PFOS) contribuyeron aproximadamente con la misma citotoxicidad (25%) en el ensayo de neurotoxicidad, a pesar de que ambos contribuyeron solo con el 10 y el 15% de la mezcla, respectivamente, dependiendo de la concentración.
Cuatro PFAS estaban presentes en la mezcla de sangre, pero el PFOA volvió a ser el más citotóxico para ambas líneas celulares. A pesar de que su contribución molar fue sólo del 29%, el PFOA indujo un 68% de citotoxicidad en el ensayo de citotoxicidad y un 38% en el ensayo de neurotoxicidad.
Curiosamente, cuando los investigadores analizaron la toxicidad de extractos de muestras de biosólidos reales recolectadas de una planta de tratamiento de aguas residuales municipal, las muestras midieron concentraciones bajas de PFOA y otros PFAS, pero Pin observó una toxicidad muy alta.
“Esto implica que hay muchos PFAS y otras sustancias químicas en los biosólidos, que no han sido identificados, que contribuyen a la toxicidad de los extractos observados”, afirma Agha.
Sinérgicamente versus aditivamente
Uno de los objetivos de los investigadores era determinar si las PFAS actúan de forma sinérgica. Esto ocurre cuando el efecto combinado de dos o más sustancias químicas es mayor que el efecto acumulativo de las sustancias químicas individuales. Sin embargo, sus resultados muestran que el efecto de las PFAS aumenta la concentración: esto significa que se puede utilizar un modelo de predicción de la toxicidad de los compuestos establecido para predecir el efecto combinado de los compuestos.
“Dado que los 12 PFAS del compuesto actuaron en concentraciones cada vez mayores para producir citotoxicidad y neurotoxicidad específica, es probable que los miles de otros PFAS comercializados y utilizados también actúen de manera similar”, afirma Escher. “Los compuestos plantean un riesgo mayor que los PFAS individuales. Como funcionan y se presentan en mezclas, deberían regularse como mezclas”.
Los resultados de este estudio también serán muy útiles para evaluar la eficacia de los esfuerzos correctivos, afirman los investigadores. La descomposición de las PFAS a veces puede producir subproductos dañinos que no pueden detectarse mediante análisis químicos, por lo que medir la toxicidad de una muestra después del tratamiento puede ser la única forma de decidir si una remediación es efectiva.
“Cuando la química analítica no da todas las respuestas, especialmente cuando se desconoce la identidad de los contaminantes en la mezcla, como ocurre en muchos sitios contaminados, las pruebas de toxicidad pueden ser una herramienta complementaria”, dice Agha.
